pH值对冬虫夏草深层发酵的影响

细履平沙

pH值对冬虫夏草深层发酵的影响
余晓斌1 　罗长才1 　缪　静2
摘　要　利用实验室筛选得到的一株冬虫夏草真菌CS2 进行深层发酵培养,文中主要考察了CS2
在深层发酵过程中不控制pH 值及控制pH 值分别为510 、515 、610 时菌丝体及胞外多糖的产量情
况。实验结果表明,CS2 在控制pH 值为515 时更有利于菌丝体及胞外多糖的产生,同未控制pH
值进行比较,菌丝体及胞外多糖产量分别达到36135 、10138 g/ L ,分别提高1912 %和3114 % ,菌丝
体及胞外多糖的产生具有一定的正相关性。
关键词　冬虫夏草, 深层发酵, pH 值, 菌丝体, 胞外多糖
第一作者:博士,副教授。
收稿时间:2002 - 11 - 06 , 改回时间: 2002 - 12 - 18
　　冬虫夏草( Cordyceps sinensis (Berk1) Sacc1) 是
一种名贵的强壮滋补中药,传统医学认为该药具有
止咳、化痰、润肺,抗心律不齐,降低血清胆固醇和脂
蛋白,调节和增强免疫力,抗肿瘤,降血糖以及补肾
壮阳、改善性功能等多种药理作用[ 1～4 ,9～12 ] 。大量
的药理和化学分析证实[ 5～8 ] ,人工液体发酵生产的
菌丝体和天然冬虫夏草的成分和药理基本相同,某
些功能成分含量甚至高于天然虫草,虫草菌发酵液
含有丰富的虫草素、蛋白质、氨基酸、D2甘露醇、虫草
多糖等功能性成分,因此研究优化虫草液体发酵技
术,最大限度地获得菌丝体和有效成分含量,具有现
实意义。
冬虫夏草液体发酵培养,国内外均有很多研究
报道,获得了成功,并有一系列药品和保健食品在市
场上销售,如“金水宝”等,但目前的生产工艺均为不
控制pH 值的自然pH 值发酵[ 9 ] ,考察发酵过程pH
值对菌丝体生长和虫草胞外多糖合成的影响,尚未
见报道。文中采用冬虫夏草优良菌株CS2 进行液体
发酵,详细考察了控制发酵过程中的pH 值在不同数
值,对菌丝体生长和胞外多糖合成的影响,结果发现
控制pH 值的发酵能显著提高虫草菌丝体生长和胞
外多糖的合成。
1 　材料和方法
111 　材料与仪器
11111 　菌　种
冬虫夏草真菌CS2 (自编号,由虫草子座分离得
到) 。
11112 　培养基
斜面培养基DA。
种子培养基:葡萄糖210 %、豆粉3 % , KH2 PO4
0115 % 、MgSO4 0115 %。
发酵培养基: 葡萄糖410 % ,豆粉4 % ,酵母膏
015 %、KH2 PO4 0125 %、,MgSO4 0115 %。
11113 　主要设备
烘箱,往复式摇床,德国B1Brown 15L 自动发酵
罐,溶氧电极,pH 电极由梅特勒公司生产,721 分光
光度计,旋转蒸发器,真空泵。
11114 　主要试剂
苯酚,硫酸,正丁醇,氯仿,无水乙醇等,均为分
析纯。
112 　实验方法
11211 　培养条件及方法
摇瓶培养:温度26 ℃,摇床转速150 r/ min ,培养
48～72 h ,pH 自然。
发酵罐培养:采用德国B1Brown 15 L 自动发酵
罐进行培养。装液量7 L ,接种量5 % ,温度26 ℃,搅
拌速率200 r/ min ,通风量1∶015～0175 (V/ V•min) ,
罐压0105 MPa ,发酵时间48～72 h。
112. 2 　pH 控制
采用流加2 mol/ L HCl 或4 mol/ L NaOH法进行
自动控制。
11213 　测定方法
1121311 　胞外多糖( EPS)
先将发酵液真空浓缩至原体积的1/ 4 ,Sevage 法
脱蛋白数次[ 13 ] ,然后采用乙醇沉淀,干燥后称重。
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食品与发酵工业　　Food and Fermentation Industries 　　Vol129 　No13
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1121312 　菌丝体(Biomass)
采用干重法测定。
1121313 　残糖(S) 测定
采用DNS 法测定。
2 　结果与讨论
2. 1 　CS2 未控制pH值时的深层发酵曲线
从实验结果(见图1) 可以看出,CS2 在8～36 h
为对数生长期,36～52 h 为稳定期,并且在48 h 时菌
丝体量达到最大3015 g/ L ,此时胞外多糖的量也达
到最大719 g/ L ,因此胞外多糖的产生与菌丝体量有
一定的正相关性。当发酵进行至52 h 后,菌丝体及
胞外多糖产量均开始下降,这可能是由于菌丝体开
始自溶并在此过程中分泌某种酶而使胞外多糖分
解。在整个未控制pH 的发酵过程中,一开始pH 一
直在缓慢下降,但是当CS2 发酵进行至24～48 h 时,
发酵液中的pH 基本上保持在515 左右不变,而且这
一过程中,菌丝体及胞外多糖的量均较高,48 h 后
pH 又开始下降,直至513 左右并保持不变。
图1 　未控制pH 时冬虫夏草菌
CS2 深层发酵过程曲线
因此,以菌丝体及胞外多糖的产量作为CS2 深
层发酵的主要指标,在发酵至48～56 h 时即可结束
整个发酵过程。
2. 2 　控制pH值分别为510 、515 及610 时CS2 的发
酵情况
21211 　控制不同pH 值时CS2 菌丝体生长情况
从实验结果(见图2) 可以发现,当控制pH 值恒
定为515 时,菌丝体量可以达到最大为36135 g/ L ,
比未控制pH 值时增大1912 % ,而pH 值为510 时菌
丝体量较低。此外,在发酵的初始阶段,pH 值为610
时菌丝体生长最好,这可能是在发酵初期pH 值为
610 时更适合CS2 生长,之后,pH 值为515 时更适合
CS2 生长。
21212 　控制不同pH 值时CS2 胞外多糖产生情况
实验结果(见图3) 表明,当pH 控制在515 左右
时有利于虫草胞外多糖的形成,产量达到10138 g/
L ,同未控制pH 时相比增大3114 % ,而且可以看出
胞外多糖的生成量与菌丝体的产生量存在一定的正
比关系。
图2 　控制不同pH 值CS2 菌丝体产量的影响
图3 　控制不同pH 值CS2 胞外多糖产量的影响
3 　主要结论
(1) 在CS2 未控制pH 值的深层发酵过程中,发
酵开始pH 值一直在缓慢下降,当CS2 发酵进行至
24～48 h 时,发酵液中的pH 值基本上保持在515 左
右不变,而且这一过程中,菌丝体及胞外多糖的产量
均较高;48 h 后pH 值又开始下降,直至513 左右并
保持不变,此时由于营养物质的消耗殆尽,使菌体发
生自溶,造成菌丝体及胞外多糖产生量减少。从整
个深层发酵过程中可以看出,CS2 的菌丝体及胞外
多糖产生呈一定的正相关性。
(2) 在控制pH 值分别为510 、515 、610 的条件
下,发现当pH 值控制为515 时最有利于CS2 深层发
酵的进行,菌丝体及胞外多糖的产量均能达到最大,
与未控制pH 值相比较,菌丝体和胞外多糖的产量分
别增加1912 %和3114 %。