平菇液体发酵富集硒和锌的研究

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本文以平菇为研究对象,通过液态发酵的方式来富集硒锌两种元素,并优化发酵富集条件,在此基础上进行硒锌的同时富集,探究这两种元素同时被平菇富集时的相互影响与其对平菇营养物质的影响,为高附加值的膳食补充剂的开发提供参考与思路。本文主要结论如下:(1)高浓度的硒锌元素对平菇菌丝的生长均有严重抑制作用,因此选择合适的硒锌添加浓度尤为重要。考察液体发酵过程中单独添加不同的浓度硒锌对平菇菌丝体生长的影响,同时测定其菌丝体硒锌总量以及硒锌富集效率,选择最适的单独硒锌添加浓度。Na2SeO3的添加浓度为1 ppm,ZnSO4的添加浓度为400 ppm,此时硒、锌富集总量分别为0.20 mg·L-1、31.01 mg·L-1。添加1 ppm Na2SeO3培养的平菇菌丝胞内、外多糖分别为0.12 mg·m L-1、35.18 mg·g-1;添加400 ppm ZnSO4培养的平菇菌丝胞内、外多糖分别为0.12 mg·m L-1、28.12 mg·g-1。(2)以平菇菌体总硒锌富集量为衡量指标,对液体发酵过程中Na2SeO3与ZnSO4的单独添加工艺进行探索,对发酵时间、Na2SeO3与ZnSO4添加时间、接种量与发酵p H四个工艺条件进行单因素优化,同时研究其对活性物质多糖含量的影响。结果发现:最佳发酵时间与接种量均为7 d与0.6 g,Na2SeO3最佳添加时间为发酵1 d,ZnSO4最佳添加时间为发酵0 d,最佳富硒、锌p H值分别为8.5、6.5。工艺优化后的平菇菌丝体硒、锌富集量分别为0.27 mg·L-1,50.23 mg·L-1,较优化前分别提高35.00%和61.98%。较优化前,单独添加Na2SeO3时,胞外多糖提高116.67%,胞内多糖提高93.12%;单独添加ZnSO4时,胞外多糖提高50.00%,胞内多糖提高165.54%。(3)对Na2SeO3与ZnSO4混合添加工艺进行探究,以实现平菇对硒和锌的同时高效富集。最佳工艺条件为发酵时间7 d、Na2SeO3最佳添加时间为发酵1 d、ZnSO4最佳添加时间为发酵0 d,添加浓度分别为1.5、600 ppm、接种量0.6 g、p H 6.5,硒锌总量为76.65 mg·L-1,提高了51.68%。此外,研究发现,低硒浓度下,锌能促进平菇对硒的富集,高硒浓度下,锌会抑制平菇对硒的富集;而在同一锌浓度下,硒对平菇富集锌没有影响。(4)在平菇菌丝体中,富集的硒主要与蛋白结合,而锌主要与多糖结合;这两种元素富集对平菇菌丝体氨基酸组成与单糖组成无影响,但改变了多糖分子量分布及其比例,多糖大分子的分子量减少且比例减少,低分子多糖占比增加。硒元素在平菇菌丝体内主要形成的硒化合物为有机硒化合物,进一步证明平菇菌丝体将无机硒转化为有机硒作为膳食补充剂的可行性。以上结果为开发富含硒锌元素的膳食补充剂的开发提供思路与方法。
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