灵芝与红曲霉的高密度发酵及开发应用研究
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摘要
灵芝与红曲霉均含有多种对人体有益的生物活性物质，已经受到了微生物学工作者和医药工作者人的关注，并进行了初步的开发研究。为了拓展这两种真菌的生物活性产品种类及提高其生产水平，我们对灵芝和红曲霉进行了较为深入的研究。
在灵芝的研究中，我们进行了灵芝的培养基和培养条件的优化试验，并在此基础上进行了深层液态分批发酵、补料分批发酵，使灵芝的生物量达到了9.29g／L，灵芝多糖的产量在60h时达到了2.208g／L，合成速率为0.036g．h~(-1)．L~(-1)，灵芝多糖的合成速率比文献报道的增加了20％。在发酵的过群中我们还发现，灵芝多糖的合成是非生长关联型的，而是开始于稳定期。根据发酵试验的实际情况，若经过代谢调控延长稳定期，有可能还会进一步提高灵芝多糖的产量。这些实验结果预示着通过液态发酵的方式进行灵芝多糖的工业化生产完全是可行的。
我们还进行了灵芝多糖的下游加工工艺条件的研究，确定了灵芝多糖的提取工艺和蜂胶中的黄酮的提取工艺，并以灵芝多糖和黄酮为君药，配以黄芪、丹参和元参，开发出了蜂参灵胶囊制剂，该制剂具有增强人体免疫功能和降低血糖之功效。
在红曲霉的研究中，我们进行了红曲霉的培养基和培养条件的优化实验，并根据该实验结果进行了高密度发酵，最终红曲霉菌丝体的含量达到了4.09g／L，比我们所看到的2.18g／L高出近一倍。但是，由于种种原因，关于Monacolin类物质在发酵过程中的动态变化目前我们无法监测，这部分的工作只好留待日后进行了。
本论文进行的灵芝与红曲霉发酵条件、动力学参数和代谢调控的研究为其工业化生产提供了重要的技术支持。此外，利用灵芝发酵产物研制出的蜂参灵胶囊为糖尿病患者提供了一种新的药品。
Both Ganoderma lucidum and Monascus purpureus contain many bioactive substances which are healthful to humans. Lots of microbiologists and medical workers have paid much attention to these microorganisms and made some progress in primary studies. In order to increase the products yields from G lucidum and M. purpureus and improve their production level, these fungus were studied deeply in this paper.
For the research of G lucidum, a series of experimnents were carried out to find out the optimum medium compositions and the optimum culitivation conditions. By using liquid fermentation method, batch and fed-batch were carried out. Finally, 9.29g/L of biomass of G lucidum was obtained and 2.208g/L of its polysaccharide was attain after 60 hour-fermentation. The synthesis rate of the polysaccharides was enhanced to 0.036g .h-1.L-1 which was 20 % higher than the data reported. In addition, we found that the synthesis method of G lucidum polysaccharides was unrelatable type with growth, and the polysaccharides was synthesized at the stable phase. According to the actual situation of the synthesis process, the yield of the polysaccharides would be improved if the stable phase had been prolonged by adjusting the metabolism artificially. These results indicate that the industrialized production of G lucidum polysaccharides by liquid fermentation is completely feasible.
The downstream processing conditions of G lucidum polysaccharides and flavone were studied and the extracting technique routes of these were set up. With the G lucidum polysaccharides and flavone as the "monarch drug", Feng Shen Ling Capsules have been developed with radix astragali, radix salviae miltiorrhizae and radix scrophulariae as the "principal drug". The capsule has been proved effective in enhancing human immunity function and decreasing the blood sugar level.
In the study of M. purpureus, the optimum conditions for its medium composition and culitivation were discussed. High density fermentation was carried out and the mycelium yield reached to 4.09g/L, which is about two times higher than the data of 2.18g/L reported in literature. However, the dynamic parameters of the Monacolin substances couldn't be investigated in the process of fermentation due to some reasons.
In this paper, fermentation conditions of G. lucidum and M. purpureu were studied respectively in their dynamic parameters and metabolism regulation. This will provide important technological supports for further industrialized production. Furthermore, Feng Shen Ling Capsula developed from the fermentation products of G lucidum will provied a new promising medicine for curing diabetes.
在灵芝的研究中，我们进行了灵芝的培养基和培养条件的优化试验，并在此基础上进行了深层液态分批发酵、补料分批发酵，使灵芝的生物量达到了9.29g／L，灵芝多糖的产量在60h时达到了2.208g／L，合成速率为0.036g．h~(-1)．L~(-1)，灵芝多糖的合成速率比文献报道的增加了20％。在发酵的过群中我们还发现，灵芝多糖的合成是非生长关联型的，而是开始于稳定期。根据发酵试验的实际情况，若经过代谢调控延长稳定期，有可能还会进一步提高灵芝多糖的产量。这些实验结果预示着通过液态发酵的方式进行灵芝多糖的工业化生产完全是可行的。
我们还进行了灵芝多糖的下游加工工艺条件的研究，确定了灵芝多糖的提取工艺和蜂胶中的黄酮的提取工艺，并以灵芝多糖和黄酮为君药，配以黄芪、丹参和元参，开发出了蜂参灵胶囊制剂，该制剂具有增强人体免疫功能和降低血糖之功效。
在红曲霉的研究中，我们进行了红曲霉的培养基和培养条件的优化实验，并根据该实验结果进行了高密度发酵，最终红曲霉菌丝体的含量达到了4.09g／L，比我们所看到的2.18g／L高出近一倍。但是，由于种种原因，关于Monacolin类物质在发酵过程中的动态变化目前我们无法监测，这部分的工作只好留待日后进行了。
本论文进行的灵芝与红曲霉发酵条件、动力学参数和代谢调控的研究为其工业化生产提供了重要的技术支持。此外，利用灵芝发酵产物研制出的蜂参灵胶囊为糖尿病患者提供了一种新的药品。
Both Ganoderma lucidum and Monascus purpureus contain many bioactive substances which are healthful to humans. Lots of microbiologists and medical workers have paid much attention to these microorganisms and made some progress in primary studies. In order to increase the products yields from G lucidum and M. purpureus and improve their production level, these fungus were studied deeply in this paper.
For the research of G lucidum, a series of experimnents were carried out to find out the optimum medium compositions and the optimum culitivation conditions. By using liquid fermentation method, batch and fed-batch were carried out. Finally, 9.29g/L of biomass of G lucidum was obtained and 2.208g/L of its polysaccharide was attain after 60 hour-fermentation. The synthesis rate of the polysaccharides was enhanced to 0.036g .h-1.L-1 which was 20 % higher than the data reported. In addition, we found that the synthesis method of G lucidum polysaccharides was unrelatable type with growth, and the polysaccharides was synthesized at the stable phase. According to the actual situation of the synthesis process, the yield of the polysaccharides would be improved if the stable phase had been prolonged by adjusting the metabolism artificially. These results indicate that the industrialized production of G lucidum polysaccharides by liquid fermentation is completely feasible.
The downstream processing conditions of G lucidum polysaccharides and flavone were studied and the extracting technique routes of these were set up. With the G lucidum polysaccharides and flavone as the "monarch drug", Feng Shen Ling Capsules have been developed with radix astragali, radix salviae miltiorrhizae and radix scrophulariae as the "principal drug". The capsule has been proved effective in enhancing human immunity function and decreasing the blood sugar level.
In the study of M. purpureus, the optimum conditions for its medium composition and culitivation were discussed. High density fermentation was carried out and the mycelium yield reached to 4.09g/L, which is about two times higher than the data of 2.18g/L reported in literature. However, the dynamic parameters of the Monacolin substances couldn't be investigated in the process of fermentation due to some reasons.
In this paper, fermentation conditions of G. lucidum and M. purpureu were studied respectively in their dynamic parameters and metabolism regulation. This will provide important technological supports for further industrialized production. Furthermore, Feng Shen Ling Capsula developed from the fermentation products of G lucidum will provied a new promising medicine for curing diabetes.
引文
1．2．11．中国科学院微生物研究所，《常见与常用真菌》编写组．常见与常用真菌[M]．科学出版社，1973，8．
3．李文英，贺运春，王建明等．山西省虫生真菌生态多样性研究[J]．生物多样性，2003，11(1)：53～58．
4．5．6．邓功成，陈江涛．贵州省都匀地区野生食药用大型真菌资源[J]．中国野生植物资源，2003，22(1)：30～31．
7．周进，等．液体培养蜜环菌对碳源的利用试验[J]．食用菌，1999，(4)：7．
8．卯晓风．“中国灵芝文化”提要[J]．中国食用菌．1999(4)：3～5．
9．郭嘉铭，上官舟建，陈景湖．药用真菌的研究与开发概述[J]．中国食用菌．1994，13(3)：8～10．
10．兰进、徐锦堂，贺绣霞．药用真菌栽培实用技术[M]．北京：中国农业出版社，2001．
12．13．陈体强，李开本，陈朝旭，等．灵芝、紫芝担孢子及其孢壁的超微结构[J]．福建农业学报，1998，13(4)：33～38．
14．王家葵，张瑞贤．《神农本草经》研究[M]．2001年2月第1版
15．李时珍．本草纲目[M]．校点本下册．北京：人民卫生出版社，1982，1711～1712．
16．杨焱，周昌艳，冯志勇等．深层发酵灵芝高产菌株筛选初探[J]．食用菌学报．2002，9(4)：18-21．
17．刘建华，张志军．灵芝多糖提取与应用现状[J]．保鲜与加工．2003，3．
18．于淑娟，高大维，李国基．超声波酶法提取灵芝多糖的机理研究[J]．华南理工大学学报(自然科学版)．1998，26(2)：123～127．
19. Ohmori T et al. Chem Pharm Bull.1987, 37(5):1337～1340.
20．殷勤燕．灵芝抗肿瘤作用的研究现状[J]．中国食用苗．1996，15(4)：28．
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22. Fider U..Tumor heterogeneity and the biology of cance invasion and metestasis cancer Res. 1987,38:2651.
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36．方元超，杨柳．红曲霉研究进展．江苏食品与发酵．1999年3月第一期，19～24．
37．方元超，杨柳．红曲霉研究进展．江苏食品与发酵．1999年3月第一期，19～24．
38．顾玉梅，许赣荣，陈蕴等．红曲霉菌9903发酵工艺条件对色素及桔霉素生产的影响．食品与生物技术．2002，21(1)：43～47．
39．李时珍．本草纲目[M]．校点本下册．北京：人民卫生出版社，1982．
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46．郑建仙编著．功能性食品(第三卷)．北京：中国轻工业出版社，1999．
47. Endo A.Monacolin K,A new hypocholesterolemic agent Produced by a Monascus species[J].Antibiotlcs, 1979,(8): 852-854.
48．洪智勇，毛宁．红曲霉降胆固醇有效成分的研究．中国调味品，2002(6)：6-8．
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52. Alberts A W, Mevinolin,a highly potent competitive inhibitor of hydroxymethyl glutaryl-coenzyme A reductase and Cholesterol-lowering agent[J].Proc Natl Acad Sci USA, 1980,3957-3961.
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54. Teiichi Nakamura. Isolation. And biosynthesis of 30-hydroxy-3,5-dihydromonacolin L[J]. Antibiotics, 1990,(12): 1621-1622.
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57. Keisuke kimura. Biosynthesis of Monacolin: Conversion of Monacolin J to Monacolin K (Mevinolin)[J]. Antibiotics, 1990, (12): 1621-1622.
58．陈松生等．红曲霉的麦角固醇的研究[M]．食品与发酵工业，1995，(6)：18-23．
59. Frank.. H.K.Z Ernahrungswiss, 1992, 31: 164～177.
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61. Chagas G,M,et al,Cell Biochemistry Function,1995,13:53.
62．赵良启，戚敬，郜晋阳．地衣芽孢杆菌产生碱性蛋白酶的动力学研究．生物工程学报，1998，14(4)：395-400．
63．65．66．69．72．生物化学实验指导，北京大学生物系生物化学教研室编，高等教育出版社，1979年7月第一版
64．李酉开等，土壤农业化学常规分析法，1983，96-98
67．刘建华，张志军．灵芝多糖提取与应用现状．保鲜与加工．2003年第三期，9～10．
68．顾青，张燕萍，钟立人．蜂胶中有效成分提取工艺研究．浙江农业学报．2001，13(3)：161～164．
70．安登魁著．药物分析．济南出版社，1992
71．采用[GB／T 5009．12-1996]中规定的二硫腙比色法。
73．宋洪涛，宓鹤鸣．HPLC法对不同来源红曲中洛伐他汀的定量分析[J]．中草药，1999，30(2)：100-102．
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74．陈松生，毛宁，陈哲超等．红曲霉的麦角固醇研究．食品与发酵工业，1995，[6]：8