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摘要 [目的]研究桦褐孔菌的潜在应用价值,并分析其菌丝体多糖的降糖作用。[方法]以生物量和粗多糖含量为指标,通过单因素试验与正交试验设计方法对其发酵条件进行优化。将桦褐孔菌菌丝多糖对糖尿病模型小鼠进行灌胃,测定小鼠血糖变化。[结果]促进该菌株发酵生长的最佳碳源、氮源分别为葡萄糖和牛肉膏;最佳培养基组成为葡萄糖30 g/L,蛋白胨4 g/L,牛肉膏8 g/L。摇床培养条件为pH 7.0,装液量90 mL/250 mL,接种量15%,发酵时间12 d。与模型组相比,桦褐孔菌菌丝多糖能顯著降低糖尿病小鼠血糖。[结论]该研究可为工业化生产桦褐孔菌多糖及实际应用提供参考。
关键词 桦褐孔菌;发酵条件优化;降血糖
中图分类号 Q 935 文献标识码 A
文章编号 0517-6611(2021)19-0157-04
doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2021.19.041
开放科学(资源服务)标识码(OSID):
Optimization of Fermentation Conditions of Inonotus obliquus and Research on Hypoglycemic in vitro
YAN Shu-ya,GUO Su-ping
(Shanxi Provincial Drug Inspection Center (Shanxi Provincial Vaccine Inspection Center),Taiyuan,Shanxi 030006)
Abstract [Objective] To evaluate the potential application value of Inonotus obliquus and analyze the hypoglycemic effect of mycelium polysaccharide.[Method]Using biomass and crude polysaccharide yield as indicators,the fermentation conditions of Inonotus obliquus were optimized by single factor and orthogonal experiments.The diabetic model mice were intragastrically inoculated with Inonotus obliquus mycelium polysaccharide,and blood glucose changes in the mice were measured.[Result]The results showed that the most suitable carbon source and nitrogen source are glucose and beef extract,respectively.The optimum fermentation conditions were 30 g/L glucose,4 g/L peptone,8 g/L beef extract.Table concentrator culture conditions were pH 7.0,loaded liquid 90 mL/250 mL,inoculation amount 15% and fermentation time 12 d.Compared with the model group, Inonotus obliquus mycelium polysaccharide can significantly reduce blood glucose in diabetic mice.[Conclusion]The study can provide reference for the industrial production of Inonotus obliquus polysaccharide and its practical application.
Key words Inonotus obliquus; Optimization of fermentation condition;Hypoglycemic activity
基金项目 科技部科技援助项目(KY20110097)。
作者简介 闫舒雅(1987—),女,山西吕梁人,助理工程师,硕士,从事微生物生理特性研究。*通信作者,教授级高级工程师,从事微生物菌种选育、分离、培养及药用真菌研究。
收稿日期 2020-04-14;修回日期 2021-09-07
桦褐孔菌 (Inonotus obliquus) 是一种木生白腐菌,因其具有抗氧化、抗癌、抗病毒和增强机体免疫等方面的作用[1],所以一直被当作药用真菌使用[2]。随着对桦褐孔菌研究的不断深入,已有研究者将桦褐孔菌用于恶性肿瘤、糖尿病和心血管疾病等重大疾病的预防和治疗。由此可见,桦褐孔菌是一种极具开发价值的药食两用真菌[3-5]。桦褐孔菌野生品种生长周期长,需在活的桦树上生长十余年才具有药用作用[6-9],所以远不能满足人们的需求。但是桦褐孔菌菌丝适应性较强,在普通的马铃薯葡萄糖琼脂(Potato Dextrose Agar,PDA)培养基上即可生长[10-12]。发酵培养因其具有产量高、用时短、受周围环境限制小、重复率高等优点,不失为培养桦褐孔菌的一种好选择[13]。 笔者采用单因素试验和正交试验相结合方法,研究各因素对桦褐孔菌发酵的影响,对桦褐孔菌发酵条件进行优化[14],旨在增加活性物质和粗多糖产量,为工业化生产桦褐孔菌多糖及实际应用提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
1.1.1 材料。桦褐孔菌菌种,山西省医药与生命科学研究院生物工程实验室。
1.1.2 培养基。条件优化培养基:葡萄糖20 g,蛋白胨4 g,KH 2PO 4 3 g,MgSO 4 1.5 g,維生素B 1 1 g。
1.1.3 化学试剂。葡萄糖、蛋白胨均为分析纯,北京奥博星生物技术有限公司;KH 2PO 4,MgSO 4均为分析纯,天津市光复精细化工研究所;四氧嘧啶,分析纯,北京百奥莱博科技有限公司。
1.1.4 试验动物。无特定病原体(Specific pathogen Free,SPF)级小鼠,购自军事医学科学院实验动物中心。
1.2 仪器与设备。HYG-B型全温度摇床柜,太仓市实验设备厂;TU-1901型紫外可见分光光度计,北京普析通用仪器厂;强生稳豪型血糖仪,强生(中国)医疗器材有限公司。
1.3 方法
1.3.1 种子菌种培养。将保藏的菌种接种于PDA培养基上,待长到培养皿的2/3备用,用打孔器将菌体接种于液体培养基,制备种子培养基。
1.3.2 菌丝体生物量的测定。在无菌条件下,挑取斜面试管菌种桦褐孔菌转接至数个PDA平板培养基上,25 ℃培养10 d后,选取菌落生长良好的平板用打孔器转接至液体培养基中,在120 r/min 23 ℃培养10 d。摇培结束后将培养液离心取菌丝体,菌丝体经蒸馏水水洗后,置烘箱中40 ℃烘干至恒重,然后称重。
1.3.3 菌丝体多糖的测定。采用苯酚硫酸法,以葡萄糖作标准曲线[15]。
1.3.4 单因素优化液体培养条件。
1.3.4.1 碳源的选择。分别用葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、果糖、甘露醇和可溶性淀粉20 g替换基础培养基中的碳源,测定桦褐孔菌发酵产粗多糖含量和菌丝生物量。
1.3.4.2 氮源的筛选。分别用NaNO 3、(NH 4) 2 SO 4、黄豆粉、蛋白胨、酵母膏、牛肉膏4 g替换基础培养基中的氮源,测定桦褐孔菌发酵产粗多糖含量和菌丝生物量。
1.3.4.3 培养时间的筛选。在基础培养基下,分别设定培养时间6、8、10、12、14 d这5个梯度处理,其他条件不变,测定桦褐孔菌发酵产粗多糖含量和菌丝生物量。
1.3.4.4 起始pH的筛选。在基础培养基下,分别设定pH为4、5、6、7、8 5个梯度处理,其他条件不变,测定桦褐孔菌发酵产粗多糖含量和菌丝生物量。
1.3.4.5 装液量的筛选。在基础培养基下,分别设定装液量50、70、90、110、130 mL这5个梯度处理,其他条件不变,测定桦褐孔菌发酵产粗多糖含量和菌丝生物量。
1.3.4.6 接种量的筛选。在基础培养基下,分别设定接种量1%、5%、10%、15%、20%这5个梯度处理,其他条件不变,测定桦褐孔菌发酵产粗多糖含量和菌丝生物量。
1.3.5 发酵培养基成分的优化。在上述试验的基础上,选用葡萄糖、蛋白胨、牛肉膏3个因子,各取3个水平,在摇瓶上进行3因素3水平的正交试验,具体因素水平设计见表1。
1.3.6 糖尿病小鼠模型建立及分组。将小鼠禁食24 h后,给予四氧嘧啶(160 mg/kg)腹腔注射造模,5~7 d后禁食3~5 h,测血糖。血糖值10~25 mmol/L为糖尿病造模成功小鼠。
选糖尿病模型小鼠,随机分为模型组、菌丝多糖组;健康小鼠为空白组。菌丝多糖组灌胃给药,给药量0.91 g/kg,每天1次,连续3周,正常对照组、模型对照组同法灌胃给予生理盐水。
1.3.7 口服葡萄糖耐量试验。给药3周后,禁食3~5 h,灌胃给予葡萄糖2.0 g/kg,记录给葡萄糖后0、30、120 min小鼠的血糖值,并计算血糖曲线下面积(area under the curve,AUC)。
AUC =1/2×(G 0+G 30)×0.5+1/2×(G 120+G 30)×1.5式中,G 0、G 30、G 120 分别表示给葡萄糖后0、30、120 min小鼠的血糖值。
2 结果与分析
2.1 不同碳源对桦褐孔菌株生物量和多糖的影响 以葡萄糖、蔗糖、果糖、可溶性淀粉、甘露醇和麦芽糖6种碳源进行最佳碳源试验,结果表明:以葡萄糖为碳源时,桦褐孔菌菌丝生物量最高,为6.3 g/L;多糖含量也最多,为13.8 g/L(图1)。这可能与葡萄糖作为单糖,易被菌体吸收和利用有关。
2.2 不同氮源对桦褐孔菌株生物量和多糖的影响 分别以牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、黄豆粉、NaNO 3、(NH 4) 2 SO 4为氮源培养菌体,菌丝量与多糖产量如图2 所示。由图2可知,有机氮源效果显著优于 NH 4+、NO 3- 形式的无机氮源,而有机氮源牛肉膏效果好于蛋白胨、酵母膏。以牛肉膏为氮源时,菌丝量最高达到9.6 g/L,应该与牛肉膏富含各种可以直接吸收的氨基酸,亦可充当生长因子的角色有关[16]。因此,选用牛肉膏作为最佳氮源。
2.3 最适培养时间的确定 由图3可以看出,桦褐孔菌从6~14 d均可生长。从6 d开始,生物量和代谢产物多糖一直呈上升趋势,直到12 d达到最大量,生物量为5.7 g/L,多糖产量为25.78 g/L。而后随时间的延长,生物量不增反降。原因可能是随着生物量的增多,三角瓶中营养、溶氧量和空间也随之减少,对于菌种的生长不利,12 d后菌丝出现自溶现象,生物量有所下降,老化现象逐渐明显。 2.4 最适初始pH的确定 如图4所示,pH为8时,多糖产量最高,为23.56 g/L。说明菌丝体在偏碱的条件下利于多糖的产生,而在pH为7时,菌丝的生物量达到最大,为5.4 g/L。随着pH的增大菌丝的生物量有下降趋势,说明桦褐孔菌在接近自然的pH条件下更适合生长。
2.5 最适装液量的确定 从图5中可以看出,菌丝量随着装液量的增加而增加,在90 mL/250 mL时达到最大值,而此时多糖含量也达到最大为值17.08 g/L,继续增加装液量,菌丝生物量和多糖含量同时缓慢降低。因此,最适装液量为90 mL/250 mL。
2.6 最适接种量的确定 接种量的多少对于微生物利用营养物质生长和代谢有一定的影响。从图6可以看出,接种量为15%时,桦褐孔菌菌丝体生长和代谢产物多糖量都达到最大。因此,最佳接种量为15%。
2.7 正交试验结果 以优化的碳源、氮源为基础,采用3因素4水平(表2)正交试验对发酵条件进行优化,利用DPS软件设计的正交试验进行结果的直观分析,可以看出组合A 2B 2C 3的生物量最大为5.6 g/L;组合A 2B 1C 2的粗多糖含量最高,为18.45 g/L。由极差( R )结果可知,蛋白胨因素R值最大,说明影响桦褐孔菌生物量和粗多糖产量最主要的因素是蛋白胨。
综合各因素、水平对生物量、多糖量影响的结果,可以得出桦褐孔菌发酵液最佳优化条件为葡萄糖30 g/L,蛋白胨4 g/L,牛肉膏8 g/L。在该条件下,桦褐孔菌的生物量和多糖产量最高。
2.8 桦褐孔菌菌丝体多糖对糖尿病小鼠口服葡萄糖耐量的影响 如图7所示,3组小鼠在口服葡萄糖0.5 h后,血糖都有不同程度的升高,且都达到最大值,但菌丝多糖组16.98 mmol/L显著低于模型组的24.03 mmol/L,说明桦褐孔菌菌丝多糖对于糖尿病小鼠的血糖还是有一定的调控作用。在120 min后,空白小鼠几乎与服用葡萄糖前的血糖值持平,说明空白小鼠糖耐量正常。模型小鼠在120 min后血糖量为16.09 mmol/L,仍然比服用前(14.99 mmol/L)高,说明模型小鼠丧失血糖调控能力。喂养菌丝多糖小鼠在0 min血糖值为14.12 mmol/L,经过120 min后降为10.26 mmol/L,且与模型小鼠的16.09 mmol/L差异显著,说明桦褐孔菌菌丝多糖可以减缓血糖升高,对治疗糖尿病有一定的帮助。
3 结论与讨论
桦褐孔菌是开发价值很高的药用真菌,多糖不仅是其重要的生物活性成分之一,且在降血糖、降血脂及糖尿病防治上显示出独特的优势。但是从桦褐孔菌的子实体中提取多糖成本较高,影響效果。而在液体培养过程中,菌丝体可以很好地生长,并且产生较多的多糖[17-19]。
相比于其他资源,微生物最大的优势是能够连续工业化生产,而高效生产的基础是确定其最佳发酵条件。该研究利用已知成分的基础培养基,综合原料价格、微生物生长条件等,获得其最佳碳源、氮源分别为葡萄糖和牛肉膏。对于桦褐孔菌,无机氮作为速效氮源容易被吸收[20],导致菌体早衰,而牛肉膏作为长效氮源则在避免衰退的同时,保持了其旺盛的抗菌活性。通过正交设计,得出适合桦褐孔菌菌体发酵的培养基为葡萄糖30 g/L,蛋白胨4 g/L,牛肉膏8 g/L。分别研究了发酵时间、初始pH、接种量和装液量对其发酵结果的影响,确定培养优化条件为pH 7,培养时间是10 d,接种量15%,装液量90 mL/250 mL。桦褐孔菌菌丝体多糖经动物体内试验证明有明显的降糖作用,为进一步开发研制降糖新产品提供了参考。
参考文献
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关键词 桦褐孔菌;发酵条件优化;降血糖
中图分类号 Q 935 文献标识码 A
文章编号 0517-6611(2021)19-0157-04
doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2021.19.041
开放科学(资源服务)标识码(OSID):
Optimization of Fermentation Conditions of Inonotus obliquus and Research on Hypoglycemic in vitro
YAN Shu-ya,GUO Su-ping
(Shanxi Provincial Drug Inspection Center (Shanxi Provincial Vaccine Inspection Center),Taiyuan,Shanxi 030006)
Abstract [Objective] To evaluate the potential application value of Inonotus obliquus and analyze the hypoglycemic effect of mycelium polysaccharide.[Method]Using biomass and crude polysaccharide yield as indicators,the fermentation conditions of Inonotus obliquus were optimized by single factor and orthogonal experiments.The diabetic model mice were intragastrically inoculated with Inonotus obliquus mycelium polysaccharide,and blood glucose changes in the mice were measured.[Result]The results showed that the most suitable carbon source and nitrogen source are glucose and beef extract,respectively.The optimum fermentation conditions were 30 g/L glucose,4 g/L peptone,8 g/L beef extract.Table concentrator culture conditions were pH 7.0,loaded liquid 90 mL/250 mL,inoculation amount 15% and fermentation time 12 d.Compared with the model group, Inonotus obliquus mycelium polysaccharide can significantly reduce blood glucose in diabetic mice.[Conclusion]The study can provide reference for the industrial production of Inonotus obliquus polysaccharide and its practical application.
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收稿日期 2020-04-14;修回日期 2021-09-07
桦褐孔菌 (Inonotus obliquus) 是一种木生白腐菌,因其具有抗氧化、抗癌、抗病毒和增强机体免疫等方面的作用[1],所以一直被当作药用真菌使用[2]。随着对桦褐孔菌研究的不断深入,已有研究者将桦褐孔菌用于恶性肿瘤、糖尿病和心血管疾病等重大疾病的预防和治疗。由此可见,桦褐孔菌是一种极具开发价值的药食两用真菌[3-5]。桦褐孔菌野生品种生长周期长,需在活的桦树上生长十余年才具有药用作用[6-9],所以远不能满足人们的需求。但是桦褐孔菌菌丝适应性较强,在普通的马铃薯葡萄糖琼脂(Potato Dextrose Agar,PDA)培养基上即可生长[10-12]。发酵培养因其具有产量高、用时短、受周围环境限制小、重复率高等优点,不失为培养桦褐孔菌的一种好选择[13]。 笔者采用单因素试验和正交试验相结合方法,研究各因素对桦褐孔菌发酵的影响,对桦褐孔菌发酵条件进行优化[14],旨在增加活性物质和粗多糖产量,为工业化生产桦褐孔菌多糖及实际应用提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
1.1.1 材料。桦褐孔菌菌种,山西省医药与生命科学研究院生物工程实验室。
1.1.2 培养基。条件优化培养基:葡萄糖20 g,蛋白胨4 g,KH 2PO 4 3 g,MgSO 4 1.5 g,維生素B 1 1 g。
1.1.3 化学试剂。葡萄糖、蛋白胨均为分析纯,北京奥博星生物技术有限公司;KH 2PO 4,MgSO 4均为分析纯,天津市光复精细化工研究所;四氧嘧啶,分析纯,北京百奥莱博科技有限公司。
1.1.4 试验动物。无特定病原体(Specific pathogen Free,SPF)级小鼠,购自军事医学科学院实验动物中心。
1.2 仪器与设备。HYG-B型全温度摇床柜,太仓市实验设备厂;TU-1901型紫外可见分光光度计,北京普析通用仪器厂;强生稳豪型血糖仪,强生(中国)医疗器材有限公司。
1.3 方法
1.3.1 种子菌种培养。将保藏的菌种接种于PDA培养基上,待长到培养皿的2/3备用,用打孔器将菌体接种于液体培养基,制备种子培养基。
1.3.2 菌丝体生物量的测定。在无菌条件下,挑取斜面试管菌种桦褐孔菌转接至数个PDA平板培养基上,25 ℃培养10 d后,选取菌落生长良好的平板用打孔器转接至液体培养基中,在120 r/min 23 ℃培养10 d。摇培结束后将培养液离心取菌丝体,菌丝体经蒸馏水水洗后,置烘箱中40 ℃烘干至恒重,然后称重。
1.3.3 菌丝体多糖的测定。采用苯酚硫酸法,以葡萄糖作标准曲线[15]。
1.3.4 单因素优化液体培养条件。
1.3.4.1 碳源的选择。分别用葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、果糖、甘露醇和可溶性淀粉20 g替换基础培养基中的碳源,测定桦褐孔菌发酵产粗多糖含量和菌丝生物量。
1.3.4.2 氮源的筛选。分别用NaNO 3、(NH 4) 2 SO 4、黄豆粉、蛋白胨、酵母膏、牛肉膏4 g替换基础培养基中的氮源,测定桦褐孔菌发酵产粗多糖含量和菌丝生物量。
1.3.4.3 培养时间的筛选。在基础培养基下,分别设定培养时间6、8、10、12、14 d这5个梯度处理,其他条件不变,测定桦褐孔菌发酵产粗多糖含量和菌丝生物量。
1.3.4.4 起始pH的筛选。在基础培养基下,分别设定pH为4、5、6、7、8 5个梯度处理,其他条件不变,测定桦褐孔菌发酵产粗多糖含量和菌丝生物量。
1.3.4.5 装液量的筛选。在基础培养基下,分别设定装液量50、70、90、110、130 mL这5个梯度处理,其他条件不变,测定桦褐孔菌发酵产粗多糖含量和菌丝生物量。
1.3.4.6 接种量的筛选。在基础培养基下,分别设定接种量1%、5%、10%、15%、20%这5个梯度处理,其他条件不变,测定桦褐孔菌发酵产粗多糖含量和菌丝生物量。
1.3.5 发酵培养基成分的优化。在上述试验的基础上,选用葡萄糖、蛋白胨、牛肉膏3个因子,各取3个水平,在摇瓶上进行3因素3水平的正交试验,具体因素水平设计见表1。
1.3.6 糖尿病小鼠模型建立及分组。将小鼠禁食24 h后,给予四氧嘧啶(160 mg/kg)腹腔注射造模,5~7 d后禁食3~5 h,测血糖。血糖值10~25 mmol/L为糖尿病造模成功小鼠。
选糖尿病模型小鼠,随机分为模型组、菌丝多糖组;健康小鼠为空白组。菌丝多糖组灌胃给药,给药量0.91 g/kg,每天1次,连续3周,正常对照组、模型对照组同法灌胃给予生理盐水。
1.3.7 口服葡萄糖耐量试验。给药3周后,禁食3~5 h,灌胃给予葡萄糖2.0 g/kg,记录给葡萄糖后0、30、120 min小鼠的血糖值,并计算血糖曲线下面积(area under the curve,AUC)。
AUC =1/2×(G 0+G 30)×0.5+1/2×(G 120+G 30)×1.5式中,G 0、G 30、G 120 分别表示给葡萄糖后0、30、120 min小鼠的血糖值。
2 结果与分析
2.1 不同碳源对桦褐孔菌株生物量和多糖的影响 以葡萄糖、蔗糖、果糖、可溶性淀粉、甘露醇和麦芽糖6种碳源进行最佳碳源试验,结果表明:以葡萄糖为碳源时,桦褐孔菌菌丝生物量最高,为6.3 g/L;多糖含量也最多,为13.8 g/L(图1)。这可能与葡萄糖作为单糖,易被菌体吸收和利用有关。
2.2 不同氮源对桦褐孔菌株生物量和多糖的影响 分别以牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、黄豆粉、NaNO 3、(NH 4) 2 SO 4为氮源培养菌体,菌丝量与多糖产量如图2 所示。由图2可知,有机氮源效果显著优于 NH 4+、NO 3- 形式的无机氮源,而有机氮源牛肉膏效果好于蛋白胨、酵母膏。以牛肉膏为氮源时,菌丝量最高达到9.6 g/L,应该与牛肉膏富含各种可以直接吸收的氨基酸,亦可充当生长因子的角色有关[16]。因此,选用牛肉膏作为最佳氮源。
2.3 最适培养时间的确定 由图3可以看出,桦褐孔菌从6~14 d均可生长。从6 d开始,生物量和代谢产物多糖一直呈上升趋势,直到12 d达到最大量,生物量为5.7 g/L,多糖产量为25.78 g/L。而后随时间的延长,生物量不增反降。原因可能是随着生物量的增多,三角瓶中营养、溶氧量和空间也随之减少,对于菌种的生长不利,12 d后菌丝出现自溶现象,生物量有所下降,老化现象逐渐明显。 2.4 最适初始pH的确定 如图4所示,pH为8时,多糖产量最高,为23.56 g/L。说明菌丝体在偏碱的条件下利于多糖的产生,而在pH为7时,菌丝的生物量达到最大,为5.4 g/L。随着pH的增大菌丝的生物量有下降趋势,说明桦褐孔菌在接近自然的pH条件下更适合生长。
2.5 最适装液量的确定 从图5中可以看出,菌丝量随着装液量的增加而增加,在90 mL/250 mL时达到最大值,而此时多糖含量也达到最大为值17.08 g/L,继续增加装液量,菌丝生物量和多糖含量同时缓慢降低。因此,最适装液量为90 mL/250 mL。
2.6 最适接种量的确定 接种量的多少对于微生物利用营养物质生长和代谢有一定的影响。从图6可以看出,接种量为15%时,桦褐孔菌菌丝体生长和代谢产物多糖量都达到最大。因此,最佳接种量为15%。
2.7 正交试验结果 以优化的碳源、氮源为基础,采用3因素4水平(表2)正交试验对发酵条件进行优化,利用DPS软件设计的正交试验进行结果的直观分析,可以看出组合A 2B 2C 3的生物量最大为5.6 g/L;组合A 2B 1C 2的粗多糖含量最高,为18.45 g/L。由极差( R )结果可知,蛋白胨因素R值最大,说明影响桦褐孔菌生物量和粗多糖产量最主要的因素是蛋白胨。
综合各因素、水平对生物量、多糖量影响的结果,可以得出桦褐孔菌发酵液最佳优化条件为葡萄糖30 g/L,蛋白胨4 g/L,牛肉膏8 g/L。在该条件下,桦褐孔菌的生物量和多糖产量最高。
2.8 桦褐孔菌菌丝体多糖对糖尿病小鼠口服葡萄糖耐量的影响 如图7所示,3组小鼠在口服葡萄糖0.5 h后,血糖都有不同程度的升高,且都达到最大值,但菌丝多糖组16.98 mmol/L显著低于模型组的24.03 mmol/L,说明桦褐孔菌菌丝多糖对于糖尿病小鼠的血糖还是有一定的调控作用。在120 min后,空白小鼠几乎与服用葡萄糖前的血糖值持平,说明空白小鼠糖耐量正常。模型小鼠在120 min后血糖量为16.09 mmol/L,仍然比服用前(14.99 mmol/L)高,说明模型小鼠丧失血糖调控能力。喂养菌丝多糖小鼠在0 min血糖值为14.12 mmol/L,经过120 min后降为10.26 mmol/L,且与模型小鼠的16.09 mmol/L差异显著,说明桦褐孔菌菌丝多糖可以减缓血糖升高,对治疗糖尿病有一定的帮助。
3 结论与讨论
桦褐孔菌是开发价值很高的药用真菌,多糖不仅是其重要的生物活性成分之一,且在降血糖、降血脂及糖尿病防治上显示出独特的优势。但是从桦褐孔菌的子实体中提取多糖成本较高,影響效果。而在液体培养过程中,菌丝体可以很好地生长,并且产生较多的多糖[17-19]。
相比于其他资源,微生物最大的优势是能够连续工业化生产,而高效生产的基础是确定其最佳发酵条件。该研究利用已知成分的基础培养基,综合原料价格、微生物生长条件等,获得其最佳碳源、氮源分别为葡萄糖和牛肉膏。对于桦褐孔菌,无机氮作为速效氮源容易被吸收[20],导致菌体早衰,而牛肉膏作为长效氮源则在避免衰退的同时,保持了其旺盛的抗菌活性。通过正交设计,得出适合桦褐孔菌菌体发酵的培养基为葡萄糖30 g/L,蛋白胨4 g/L,牛肉膏8 g/L。分别研究了发酵时间、初始pH、接种量和装液量对其发酵结果的影响,确定培养优化条件为pH 7,培养时间是10 d,接种量15%,装液量90 mL/250 mL。桦褐孔菌菌丝体多糖经动物体内试验证明有明显的降糖作用,为进一步开发研制降糖新产品提供了参考。
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