食用菌液体深层发酵技术与应用

液体发酵技术属于现代生物技术之一。 深层发酵技术直接生产食用菌菌体，同时获得富含氨基酸等营养成分的发酵液。 深层发酵培养基的选择 1、食用菌液体深层发酵技术研究的关键是培养基。不同食用菌要用不同的培养基进行培养，因此，培养基的选择与配制是食用菌液体深层发酵技术的关键。 食用菌的深层液体发酵生产主要是采用了抗生素生产的工艺和设备，其工艺大致是：母种－一级种子－二级种子－发酵罐深层发酵。 根据培养基组成的不同，可分为天然培养基和合成培养基。天然培养基的组成均为天然有机物，合成培养基则是采用一些已知化合成分的营养物质作为培养基，无论哪一种培养基，其组成都离不开碳源、氮源、无机盐、微量元素、维生素和生长素等。 2、选择培养基时应注意的问题 （1） 氮源过多会引起菌丝生长过于旺盛，不利于代谢产物的积累。碳源不足，又容易引起菌体衰老和自溶，碳、氮比不当，会影响菌丝按比例地吸收营养物质。 （2） 同一种原料因产地不同其营养成分有差异，这在氮源表现得较明显，如大豆、玉米浆、蛋白陈等，必须记下每一种原料的产地、批号、生产厂等，并对原料进行化学成分分析。 （3） 水质对发酵生产的影响也很大，自来水、地表水、河水、并水、雪水等，其中所含溶解氧、金属离子及酸碱度等均有差异。另外，有的水中还含有较多的氯离了。因此应对水质进行化学分析。 （4） 高温（或高压）灭菌会引起某些营养成分的破坏，特别是还原糖、氨基酸和肽类等共同加热时，会形成与—羟甲基糠醛及类黑精等物质。赖氨酸最容易与糖发生反应，形成棕色物。这些在选择培养基及灭菌时都应预先想到。 食用菌的摇瓶培养 将食用菌的试管母种接人已灭菌的三角瓶培养液中，然后置于摇床上振荡培养，这种培养方式即为摇瓶培养。经过摇瓶培养的菌丝体呈球状、絮状等多种形态。培养液可呈糊状，消液状等状态，有或无清香味及其他异味。菌液中有菌株发酵产生的次生代谢产物，可呈不同的颜色。在进行菌株的初期培养或生理生代研究时，一般皆采用摇瓶培养法。 影响摇瓶培养菌丝体及次生代谢产物产生的因素有：培养温度、摇床的振荡频率和瓶子的装料系数、pH值、菌龄、接种量、培养液的粘度和光照等。 食用菌的发酵罐深层培养 发酵罐深层培养具有生产周期短、产量高、效益大等优点，是食用菌进行大量生产的重要途径。 1、 深层发酵的一般设备。 深层发酵生产要住发酵罐内不断地输入无菌空气以保证耗氧的需要及维持罐内有一定的压力，防止外界杂菌的侵入，发酵生产必须具有如下设备： （1） 灭菌消毒设备 灭菌的方法很多，但食用菌的发酵生产中多采用“空消和实消”灭菌形式：空消即对发酵罐及管道进行空着消毒。实消即培养液置于发酵罐内用高压蒸汽消毒，其优点是只需蒸汽发生器这一专业设备，操作比较简便，其缺点是由于是在高温下且长时间的情况进行灭菌，故培养液极易发生过热而导致营养成分破坏。 （2） 空气净化设备 发酵生产要求进入罐体的空气须是洁净无菌的干燥空气，由于空气压缩机输出的空气温度高，且含有杂菌、油、水等，因此必须经过处理后，才能进入罐体。 生产上压缩空气的净化过程大同小异，多数处理方法为： （1）压缩空气通过一冷却器降温。 （2）通过一个油、水分离器，除去空气中的大部分油和水。 （3）空气进人一个较大容积的空气贮罐，空气贮罐一则可使压缩空气进一步冷却，二则对整个空气系统的压力起到缓冲和平衡作用。 （4）通过一个冷却器和塞有棉塞介质的去污器。 （5）空气进人总过滤器内进行过滤除菌。 压缩空气的净化过程为先通过一个总过滤器（其过滤介质必须定期进行高压蒸汽灭菌），再通过小型的分过滤器，再一次进行过滤除菌。 （3） 发酵生产设备 食用菌的发酵生产多采用二级发酵与发酵。若按接种量10%计算，则最终使用的发酵罐为：一级种子罐50升，二级种子罐500升。发酵罐5000升。种子罐100升，发酵罐1000升，一般以二个种子罐以上配一个发酵罐，这样一旦一个种子罐染菌了，还有一个种子罐可供备用。种子罐容积越小，摇瓶菌种的接种量越小，污染杂菌的机率也越小。 若用10L、25L的发酵罐，且多采用发酵，故10L发酵罐（按75%计算）所对应的二级种子罐为750m1，一级种子罐为75ml。同理，25L的发酵罐所对应的二级种子罐为1800m1，一级种子罐为180ml。 （4）后处理设备 深层液体发酵中，后处理设备名目繁多，选择何种设备视菌株的不同及所得产物的需要而定。如果是生产食用菌的液体菌种用于栽培生产，则只需要将菌液打入已灭菌的密闭器内，不必进行后处理；如果目的产物是菌丝体，则首先使用板框压滤机、离心机等使发酵液中的菌丝分离出来，再进行烘干，粉碎之后得到菌体干粉末。如果欲得到除去菌丝体的发酵清液，则将过滤或压滤后的发酵清液通过薄膜浓缩器或减压浓缩器，然后得到浓缩液，再置于夹层蒸煮锅中进一步得到膏状物，如果目的产物是菌种中或发酵中的某种次生代谢产物，则必须根据次生代谢产物的不同提取工艺选择蒸煮罐离子交换器，萃取罐等设备。 深层发酵生产的有关参数 深层发酵生产与摇瓶液体培养是完全不同的培养方式。摇瓶试验中得到的代谢曲线及各种参数，只能供发酵生产时参考。在摇瓶试验中可以得到的菌丝含量及次生代谢产物含量，一旦放大到发酵罐中试验，条件可完全一致。所以，深层液体发酵时，应参照发酵罐生产的有关参数控制生产。参数为物理参数及生物参数，物理参数有温度、压力、搅拌速度、空气流量、溶解氧、排气中氧及二氧化碳含量等；化学参数有pH值、糖、氧及次生代谢产物的含量等。生物参数包括菌丝形态、发酵液中菌体含量等。 1、 物理参数 （1）温度 可影响发酵过程中基质的反应速率及氧的溶解度。温度和菌体代谢、代谢产物的产生有密切的关系。不同的菌种及同一菌种在不同的代谢阶段，其适宜的温度也不同，温度可从温度自动显示器或从温度计中读出。 （2）压力 发酵罐内维持一定的压力可控制压力为0时杂菌的污染，并且可增加溶液中的溶解氧。但二氧化碳在水中的溶解度比氧大很多，因此罐压不宜太高，食用茵的发酵生产，罐压一般控制在0.3—0.5MPa左右，罐压可在压力表上显示。 （3）搅拌速度 提高罐体搅拌器的搅拌速度可增强培养液中氧的溶解速率，还可破碎菌体，有利菌丝增殖。但转速过高，菌体机械破坏过大，也不利于菌丝生长、转速可通过改变变速电动机来调节。 （4）空气流量 无菌空气是食用菌发酵生产中氧的