基本信息
- 項目名稱：
- 利用蛹蟲草液體深層發(fā)酵高產蟲草素的研究
- 小類：
- 生命科學
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 本項目以蛹蟲草為研究對象，以蟲草素含量為指標，從菌種篩選、培養(yǎng)基配方篩選以及培養(yǎng)方式考察等三個大方面優(yōu)化發(fā)酵工藝，提高發(fā)酵液中蟲草素的含量，達到了1.96g/L。利用離子交換柱色譜技術純化富集得到蟲草素樣品。本項目具有發(fā)酵周期短、可控性好、蟲草素含量高、發(fā)酵成本低、適合工廠化生產等優(yōu)點，是目前生產天然蟲草替代品的最好方法。該方法為實現(xiàn)珍貴蟲草資源的可持續(xù)利用創(chuàng)造了條件，市場推廣潛力巨大。
- 詳細介紹：
- 冬蟲夏草（Cordyceps sinensis）是我國的一味名貴中藥材，中醫(yī)認為，蟲草入肺腎二經(jīng)，既能補肺陰，又能補腎陽，是唯一的一種能同時平衡、調節(jié)陰陽的中藥。研究表明，蟲草素（cordycepin，即3’-脫氧腺苷）是冬蟲夏草最重要的活性成分，有免疫調節(jié)、抗腫瘤、抗疲勞、調節(jié)心肺等功能。當前野生冬蟲夏草資源日漸瀕危，市場價格已高達500元/克以上，從天然蟲草子實體中提取蟲草素遠遠不能滿足市場需求。因此，尋找冬蟲夏草的替代資源獲得蟲草素原料的大量供應，是實現(xiàn)蟲草資源可持續(xù)利用的關鍵問題?，F(xiàn)代研究還表明通過液體發(fā)酵蟲草屬真菌的模式種-蛹蟲草（又稱北冬蟲夏草，Cordyceps militaris）獲得的發(fā)酵液中蟲草素的積累量很高，且發(fā)酵菌絲體的成份與天然蟲草類似，蟲草素的含量比天然蟲草還要高。本項目以蛹蟲草為研究對象，以蟲草活性成分-蟲草素為指標，從菌種篩選、碳源篩選、氮源篩選、碳/氮比選擇、無機鹽篩選、培養(yǎng)方式考察等六個方面優(yōu)化了蛹蟲草液體發(fā)酵生產蟲草素的工藝，顯著提高了蟲草素在發(fā)酵液中的含量，達到了1.96g/L；利用離子交換柱色譜技術從蛹蟲草發(fā)酵液中分離純化蟲草素，富集得到了純度高達80%以上的蟲草素樣品，為實現(xiàn)珍貴蟲草資源的可持續(xù)利用創(chuàng)造了條件。本項目具有發(fā)酵周期短、可控性好、蟲草素含量高、發(fā)酵成本低、適合工廠化生產等優(yōu)點，是目前生產天然蟲草替代品的最好方法，市場推廣潛力巨大。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 本作品的目的是利用蛹蟲草菌種進行液體發(fā)酵生產蟲草素，優(yōu)化液體深層發(fā)酵條件，提高蟲草素的產量。本作品以蟲草活性成分-蟲草素為指標，從菌種篩選、碳源篩選、氮源篩選、碳/氮比選擇、無機鹽篩選、培養(yǎng)方式考察等六個方面優(yōu)化蛹蟲草液體發(fā)酵生產蟲草素的工藝，提高蟲草素在發(fā)酵液中的含量；利用離子交換柱色譜技術從蛹蟲草發(fā)酵液中分離純化蟲草素，富集得到蟲草素樣品，為實現(xiàn)珍貴蟲草資源的可持續(xù)利用創(chuàng)造條件。
科學性、先進性及獨特之處
- 蛹蟲草是冬蟲夏草的近緣種，也是蟲草研究的模式種。本作品以蛹蟲草為發(fā)酵菌種生產蟲草素，優(yōu)化了發(fā)酵工藝，探索了一套利用離子交換樹脂技術提取、純化蟲草素的技術，獲得了純度高達80%的蟲草素。本項目研究具有發(fā)酵周期短、可控性好、蟲草素含量高、發(fā)酵成本低、適合工廠化生產等優(yōu)點，是目前生產天然蟲草替代品的最好方法，市場推廣潛力巨大。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 當前野生冬蟲夏草等蟲草屬真菌資源日漸瀕危，很難滿足市場需求，尋找相應的替代資源已成為亟需解決的問題。研究表明通過液體發(fā)酵蛹蟲草（又稱北冬蟲夏草）獲得的發(fā)酵液中蟲草素的積累量很高，且發(fā)酵菌絲體的成份與天然蟲草類似，蟲草素的含量比天然蟲草還要高。蛹蟲草液體發(fā)酵具有周期短、可控性好、適合工廠化生產等優(yōu)點，是生產蟲草素的最好方法。該方法解決了制約蟲草素生產的瓶頸問題，有助于實現(xiàn)蟲草資源的可持續(xù)利用。
學術論文摘要
- 蟲草素作為冬蟲夏草的活性成分，具有抗菌、抗病毒、抗腫瘤、抗疲勞、抗衰老、抗氧化、降血糖、提高人體免疫力等顯著功效，其含量多少是衡量蟲草品質高低的最重要依據(jù)，近年已成為蟲草領域的研究熱點之一。本文通過運用液體深層發(fā)酵技術，以蟲草屬真菌研究的模式種-蛹蟲草的菌種為研究材料，以活性成分-蟲草素為檢測指標，優(yōu)化其液體發(fā)酵條件，提高發(fā)酵液中蟲草素的積累量。利用離子交換柱色譜技術從發(fā)酵液中分離純化蟲草素，獲得高純度的蟲草素。本研究的完成有利于蟲草素純品的批量生產，也有利于蟲草附屬產品的開發(fā)及市場開拓。
獲獎情況
- 無
鑒定結果
- 無
參考文獻
- 1.Shih I L, Tsai K L, Hsieh C. Effects of culture conditions on the mycelial growth and bioactive metabolite production in submerged culture of Cordyceps militaris[J]. Biochem. Eng. J., 2007, 33: 193-201. 2. Masuda M, Urabe E, Sakurau A. Production of cordycepin by surface culture using the medicinal mushromm Cordyceps militaris[J]. Enzy. Micro. Tech., 2006, 39: 641-646. 3.麻兵繼，阮元，劉吉開. 人工蛹蟲草中核苷類化學成分的研究[J]. 中藥材，2007，30（8）：957-958. 4.麻兵繼，申進文，阮元. 從人工蛹蟲草培養(yǎng)基殘基中提取蟲草素的研究[J]. 中國藥師，2008, 11（8）：937-938.
同類課題研究水平概述
- 目前野生冬蟲夏草資源日漸瀕危，很難滿足市場需求，市場價格已高達500元/克以上，尋找冬蟲夏草的替代資源已成為亟需解決的問題?，F(xiàn)代研究表明通過液體發(fā)酵蛹蟲草（又稱北冬蟲夏草）獲得的發(fā)酵液中蟲草素的積累量很高，且發(fā)酵菌絲體的成份與天然蟲草類似，蟲草素的含量比天然蟲草還要高。目前利用蛹蟲草生產蟲草素的方法主要有兩種：一是固體培養(yǎng)。即采集野生的蛹蟲草，進行菌種的分離、純化，然后將蛹蟲草菌種接種在固體培養(yǎng)基上培養(yǎng)生長，待子實體成熟后收割子實體，從子實體中提取蟲草素；二是液體培養(yǎng)。發(fā)酵培養(yǎng)蛹蟲草菌絲體，從發(fā)酵液中分離獲取蟲草素。雖然蛹蟲草固體栽培技術已很成熟，但生產環(huán)境要求高、生產成本高、蟲草素含量低等因素嚴重束縛了蟲草素產業(yè)的發(fā)展。而蛹蟲草液體發(fā)酵則具有生產周期短、可控性好、適合工廠化操作等優(yōu)點，是生產天然蟲草替代品的最好方法。 蛹蟲草液體培養(yǎng)多采用搖瓶技術。培養(yǎng)基中碳源選用葡萄糖和蔗糖均可，蛹蟲草菌易吸收天然來源的有機氮源，對無機氮源利用較差，因此可選用蛋白胨、酵母膏、牛肉膏等，無機鹽和微量元素。pH值、通氧量、溫度和培養(yǎng)時間的控制也是液體培養(yǎng)的關鍵，實驗發(fā)現(xiàn)采用pH分段控制發(fā)酵策略，菌絲體生長速度和質量濃度明顯增加，液體培養(yǎng)5天時菌絲體質量濃度達到最大，繼續(xù)培養(yǎng)則產生菌絲體自溶現(xiàn)象，且菌絲體質量濃度開始下降，開始進入衰退期。蟲草素等核苷類成分的分離純化多采用離子交換樹脂法。文獻報道人工蛹蟲草子實體經(jīng)過預處理后，通過離子交換樹脂分離純化可得到蟲草素晶體。蟲草素的提取率與樹脂的吸附能力及吸附量有關。這種方法工藝流程比較簡單，提取純度高。 總之，若能綜合考慮蛹蟲草液體發(fā)酵的各種因素，優(yōu)化發(fā)酵條件并從發(fā)酵液中獲得高純度的蟲草素，將具有良好的經(jīng)濟效益，有助于實現(xiàn)冬蟲夏草這一珍貴資源的可持續(xù)利用，市場開發(fā)潛力巨大。
