秀珍菇液体菌种发酵工艺优化及应用研究

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秀珍菇是一种新兴食用菌,由于其味道鲜美、营养成分丰富并且具有重要的保健作用,近年来深受人们的喜爱,市场需求量逐年增加,供不应求。但秀珍菇目前的生产方式主要还是固体菌种栽培工艺,不利于提高秀珍菇产量及其深加工产品的开发。近年来人们利用液态发酵技术,开展了金针菇、香菇、杏鲍菇等食用菌液体菌种制备及应用研究,但在秀珍菇方面的研究相对较少。所以,本文在前人的基础上针对秀珍菇液体菌种发酵工艺进行了秀珍菇液体菌种发酵培养基优化以及发酵条件优化;对发酵过程的相关指标进行检测与分析、并建立了发酵动力学模型;最后进行了秀珍菇液体菌种栽培种的袋栽试验。主要研究结果如下:1、秀珍菇液体菌种发酵培养基优化研究。采用廉价且来源广泛的原材料,以菌丝生物量为指标,通过单因素试验筛选出最适的碳源、氮源及其添加范围、两种无机盐的最适添加范围。然后,通过正交试验设计进一步优化秀珍菇液态发酵培养基配方。结果表明,秀珍菇液态发酵培养最佳培养基配方为:大米粉11%,黄豆粉1.2%,KH2PO40.40%,MgSO4?7H2O 0.12%,VB1 0.01%。在此配方下,秀珍菇液态发酵得到的菌丝生物量达到了4.65±0.03 g/100mL[以干重(DW)计,下同]。2、秀珍菇液体菌种发酵条件优化。在最佳培养基的基础上,对基础发酵条件进行单因素试验,再利用Plackett-Burman试验及爬坡试验对发酵条件进行筛选,针对影响较为显著的因素采用响应面试验进行优化。根据实际生产状况,对优化得到的发酵条件进行修正,最终优化后得到的发酵条件为:装液量18%、接种量10%、转速150 r/min、初始pH值5.5,温度25℃。在此发酵条件下,发酵7 d,秀珍菇液态发酵得到的菌丝生物量达到了5.93±0.10 g/100mL,比仅仅优化发酵培养基后得到的生物量提高了27.6%。3、发酵动力学研究。按照前文得到的最佳发酵工艺进行发酵培养,通过对秀珍菇液体菌种发酵过程菌丝生物量、淀粉含量、胞外多糖含量以及pH的检测,分析得到的最佳发酵周期为7 d,最大菌丝生物量为5.92±0.20 g/100mL,胞外多糖为1.71±0.06mg/mL。结果表明各指标之间的变化趋势具有一定规律,该代谢过程为生长部分偶联型。采用线性转化法,基于Logistic方程以及Luedeking-Piret方程建立了菌丝体生长、胞外多糖合成以及底物消耗动力学模型;三个模型的计算值与试验测定值之间的平均误差均小于10%,拟合程度良好。4、液体菌种与固体菌种的对比栽培试验。分别制备秀珍菇液体菌种及固体菌种并接种至相同的固体培养基料即栽培袋中,在同样条件下进行袋栽。结果表明,液体菌种栽培组的生产周期明显短于固体菌种栽培组,在菌种制备周期上,液体菌种需要19 d,固体菌种37 d;菌包生长阶段,液体菌种组30 d菌丝满袋,固体菌种组45 d菌丝满袋。同时液体菌种组出菇较为整齐,子实体形态、袋产量与固体菌种无显著性差异,说明本研究工艺下得到的液体菌种相对于固体菌种有较大的生产优势。
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