绿色木霉固体发酵产孢子的条件优化

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb18120119

摘要/Abstract

摘要：

为研究工业生产中利用廉价的原料发酵绿色木霉生产孢子的问题,以稻壳粉、麦麸及玉米粉为主要载体,对影响绿色木霉固态发酵产孢子的条件进行筛选,并通过单因素试验研究固体载体的比例、碳源、氮源、无机盐对绿色木霉固态发酵产孢子的影响。通过4因素3水平正交试验,优化出最佳培养基配方。研究发现,绿色木霉固体发酵产孢子的最佳条件为温度28℃,接种量15%,料水比1:0.70,pH值自然;最佳培养基配方为麸皮50%,稻壳粉30%,玉米粉20%,硫酸铵1%,玉米浆干粉2%、黄豆饼粉2%、碳酸钙0.5%。发酵7天,孢子量可达7.62×10 ⁹个/g,自然晾干至水分10%以下,孢子量为1.286×10 ¹⁰个/g。

关键词: 绿色木霉, 固体发酵, 孢子, 正交试验

Abstract:

The paper aims to use cheap raw materials in industrial production to ferment spores of Trichoderma viride. We used rice husk, wheat bran and corn flour as solid supporter for the fermentation of T. viride. Four factors, including the proportion of solid support, carbon source, nitrogen source and mineral salt, were studied for their influence on the production of spores by T. viride fermentation. By the single factor and orthogonal experiment (four factors and three levels), we found that the optimum medium formulation was: bran 50%, rice husk 30%, corn flour 20%, ammonium sulfate 1%, corn starch 2%, soybean cake 2%, calcium carbonate 0.5%. This study also found that when the fermentation was conducted for 7 days under the inoculation amount of 15%, fermentation temperature of 28℃, and the ratio of material to water of 1:0.70, the spores production could reach 7.62×10 ⁹/g, after being dried naturally and the water content was less than 10%, the spores production could reach 1.286×10 ¹⁰/g.

Key words: Trichoderma viride, solid-state fermentation, spores production, orthogonal experiment

中图分类号:

Q815

杨丹丹, 王建平, 马娜娜, 张心青, 倪建龙, 潘冬梅. 绿色木霉固体发酵产孢子的条件优化[J]. 中国农学通报, 2020, 36(12): 111-119.

Yang Dandan, Wang Jianping, Ma Nana, Zhang Xinqing, Ni Jianlong, Pan Dongmei. Optimization of Solid-state Fermentation for Spores Production by Trichoderma viride[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2020, 36(12): 111-119.

图/表 14

图1. 不同温度对产孢子的影响

图2. 不同接种量对产孢子的影响

图3. 不同料水比对产孢子的影响

图4. 固体培养基初始pH值对产孢子的影响

图5. 绿色木霉固体载体筛选摇瓶从左至右麸皮:稻壳粉的比例依次是80%:0%、70%:10%、60%:20%、50%:30%、40%:40%

图6. 绿色木霉固体载体筛选

图7. 绿色木霉碳源筛选摇瓶从左至右碳源依次是5%玉米粉、3%葡萄糖、3%蔗糖、3%麦芽糊精

图8. 绿色木霉碳源筛选

图9. 绿色木霉氮源筛选摇瓶从左至右碳源依次是1%硫酸铵、3%玉米浆干粉、黄豆饼粉、豆粕

图10. 绿色木霉氮源筛选

图11. 绿色木霉无机盐筛选摇瓶从左至右依次是无添加无机盐、氯化锰0.6%、硫酸镁0.2%+硫酸亚铁0.05%、磷酸二氢钾0.2%、碳酸钙0.5%、硫酸锰0.87%

图12. 绿色木霉无机盐筛选

水平	因素
水平	A硫酸铵/%	B玉米浆干粉/%	C黄豆饼粉/%	D碳酸钙/%
1	0.5	1.0	1.0	0.25
2	1.0	2.0	2.0	0.5
3	1.5	3.0	3.0	0.75

表1. 绿色木霉正交试验因素水平表

序号	因素				孢子数/(×10⁹个/g)
序号	A硫酸铵	B玉米浆干粉	C黄豆饼粉	D碳酸钙	孢子数/(×10⁹个/g)
1	1	1	1	1	3.40
2	1	2	2	2	5.62
3	1	3	3	3	2.70
4	2	1	2	3	4.11
5	2	2	3	1	6.46
6	2	3	1	2	5.83
7	3	1	3	2	5.38
8	3	2	1	3	5.05
9	3	3	2	1	4.95
K₁	39.1	43.0	47.6	49.4
K₂	54.7	57.1	48.9	56.1
K₃	51.3	47.4	48.5	39.5
R	15.6	14.1	1.3	16.6

表2. 绿色木霉正交试验孢子生成量

参考文献 25

[1]	魏景超 . 真菌鉴定手册[M]. 上海: 上海科学技术出版社, 1982: 493-494.
[2]	Abolade A A, Chris A O, Awom A . Control of postharvest rots of banana fruits by conidia and culture filtrates of Trichoderma asperellum[J]. Journal of Plant Protection Research, 2009,49(3):302-308.
[3]	于新, 田淑慧, 徐文兴 , 等. 木霉菌生防作用的生化机制研究进展[J]. 中山大学学报, 2005(2):86-90.
[4]	李运华, 王晓彬, 李振 .利用固体发酵工艺生产绿色木霉孢子粉的研究[J].黑龙江科技信息, 2016(2).
[5]	杨春平, 张晋康, 陈华保 , 等. 绿色木霉L24菌株分生孢子可湿性粉剂的研制[J]. 西北农业学报, 2010,09:1004-1389.
[6]	Sun W C, Cheng C H, Lee W C . Protein expression and enzymatic activity of cellulases produced by Trichoderma reesei Rut C-30 on rice straw[J]. Process Biochem, 2008,43(10):1083-1087. doi: 10.1016/j.procbio.2008.05.015 URL
[7]	覃玲灵, 何钢, 陈介南 . 里氏木霉及其纤维素酶高产菌株的研究进展[J]. 生物技术通报, 2011(5):43-49.
[8]	Eveleigh D E, Mandels M, Andreotti R , et al. Measurement of saccharifying cellulose[J]. Biotechnol Biofuels, 2009,2(1):21. doi: 10.1186/1754-6834-2-21 URL
[9]	武金霞, 武建, 朱晓 . 绿色木霉JD-1固态发酵玉米芯产纤维素酶条件优化[J]. 中国酿造, 2015,34(34):79-83.
[10]	阚国仕, 陈春, 陈红漫 , 等. 绿色木霉95106固态发酵生产纤维素酶条件优化研究[J]. 中国酿造, 2011(12):130-133. doi: 10.3969/j.issn.0254-5071.2011.12.037 URL
[11]	杜晓兵, 郭龙伟, 阚国仕 , 等. 绿色木霉Sn-9106固态发酵中药残渣产纤维素酶研究[J]. 中国酿造, 2013,32(5):103-107.
[12]	刘华, 李崇高, 黄建初 . 响应面法对绿色木霉产纤维素酶固态发酵条件优化[J]. 安徽农业大学学报, 2017,44(6):980-985.
[13]	马娜娜, 马韵升, 张心青 , 等. 一株产胶霉菌素菌株的ARTP诱变及筛选[J]. 中国农学通报, 2017,33(29):36-41.
[14]	刘路宁, 张敬泽, 徐同 . 绿木霉(Trichoderma virens)TY009菌株胶霉毒素的分离纯化和对水稻纹枯病菌的抑制作用[J]. 中国食用菌, 2008,27(增):121.
[15]	焦亚楠, 陈敏, 徐同 . 胶霉菌素毒性机制研究进展[J]. 中国公共卫生, 2013,29(11):1656-1658. doi: 10.11847/zgggws2013-29-11-30 URL
[16]	段金柱, 曹淡君 . 固体发酵与液体发酵生产纤维素酶产率与催化性能比较[J]. 粮食与饲料工业, 2000,3:24-26.
[17]	Soccol C R, Vandenberghe L P S . Over view of applied solid state fermentation in Brazil[J]. Biochem Eng J, 2003,13(2/3):205-218. doi: 10.1016/S1369-703X(02)00133-X URL
[18]	于莹, 姚日生, 齐本坤 , 等. 绿色木霉ZY-1固态发酵产纤维素酶[J]. 生物加工过程, 2009,7(1):54-58.
[19]	郝常明, 赵建锋, 黄雪菊 . 生物发酵染菌问题的探讨[J]. 医药工程设计, 2007,28(2):11-15.
[20]	李艳 . 发酵工程与原理[M]. 北京: 高等教育出版社, 2007: 120.
[21]	梁昌聪, 刘磊, 张建华 , 等. 绿色木霉菌H06固体浅盘发酵工艺优化[J]. 菌物学报, 2014,33(6):1313-1326 doi: 10.13346/j.mycosystema.140153 URL
[22]	张双玺, 张兴 . 利用植物农药残渣生产绿色木霉孢子的研究[J]. 西北农林科技大学学报, 2008,36(4):175-180
[23]	刘时轮, 李勇, 傅俊范 , 等. 绿色木霉菌株Tv04-2固体发酵条件研究[J]. 华北农学报, 2008,23(增刊):244-247.
[24]	肖龙龙, 张崇玉, 付责中 .绿色木霉产孢条件的优化[J].山地农业生物学报, 2012(1).
[25]	梁昌聪, 刘磊, 张建华 , 等. 响应面法优化绿色木霉H06产孢发酵培养基[J]. 热带作物学报, 2014,35(2):333-338.