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灵芝作为名贵的药食两用真菌,自古以来便有“灵丹妙药”之称,其中多糖类化合物是灵芝最主要的活性成分之一,而β-葡聚糖则是灵芝多糖中活性较高的一类多糖。目前,国内外对灵芝β-葡聚糖的发酵调控研究鲜有报告。本论文以灵芝菌丝体作为研究对象,研究了21种外源物质对灵芝菌丝(胞内)多糖和β-葡聚糖发酵的影响。获得了可显著促进灵芝β-葡聚糖合成的最优外源物质,进一步对其调控灵芝胞内多糖和β-葡聚糖发酵的条件进行了优化,建立了相应的发酵动力学模型,进一步提出了通过补料发酵提高灵芝胞内多糖和β-葡聚糖合成的发酵技术。主要研究结果如下: 1.在发酵培养基中,分别添加中药水提物及乙醇提物、茉莉酸甲酯、硝酸铈铵、亚硒酸钠、薏苡仁酯等21种外源物质,测定灵芝菌丝体生物量、胞内多糖及β-葡聚糖含量。通过比较分析,确定薏苡仁酯为灵芝发酵的最佳外源调控物质。 2.在添加薏苡仁酯的基础上,通过单因素试验研究了薏苡仁酯的添加量、添加时间、初始pH、接种量对灵芝菌丝体β-葡聚糖深层发酵条件的影响,并根据Box-Behnken试验设计原理和响应面分析法对上述关键发酵条件进行了优化,建立了可以预测灵芝菌丝体β-葡聚糖含量的回归模型:Yβ-glucan=41.38+1.46A+1.40B-1.71C+0.15D-0.46AB+0.60AC+1.46AD-1.66BC-1.01BD+0.78 CD-6.14A2-4.35B2-5.57C2-3.55D2。确定灵芝菌丝体产β-葡聚糖最佳的发酵条件为:薏苡仁酯添加量10.51 g/L、接种量15.95%、添加时间3.65 d、初始pH7.00。为方便实验操作,将工艺条件修正为:薏苡仁酯添加量10.5 g/L、接种量16%、添加时间88h、初始pH7.00。 3.利用Sigmoid函数构建了灵芝菌体生长、底物消耗、胞内多糖生成和β-葡聚糖合成的非结构动力学模型,并根据Boltzmann拟合得出各模型参数,对比研究了添加薏苡仁酯和未添加任何外源物质的灵芝深层发酵产β-葡聚糖的摇瓶发酵动力学特征。研究显示,模型预测值与发酵实验值拟合较好。该模型能较好反应灵芝菌丝体发酵过程变化,为实现灵芝胞内多糖及β-葡聚糖的发酵过程优化控制及日后规模化生产提供理论依据,同时也为其他真菌菌体液态发酵过程控制提供借鉴。 4.在上述实验基础上,考察了碳源种类、碳源补加浓度和碳源补加时间对发酵产多糖和β-葡聚糖的影响。结果表明:在发酵培养的第72 h时,补加浓度为1.5%的可溶性淀粉效果最佳,其中β-葡聚糖含量相比原来响应面优化结果提高了0.73倍,验证了补料策略是一种提高灵芝发酵产量的有效方法。