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研究生:陳森露
研究生(外文):CHEN,SEN-LU
論文名稱:蛹蟲草固態培養生產蟲草多醣之最適化萃取條件及其抗氧化特性研究
論文名稱(外文):Extraction Optimization And Antioxidant Property Of Cordyceps Polysaccharide From Cordyceps Militaris Solid-state Fermentation
指導教授:龍明有
指導教授(外文):LONG,MING-YOU
口試委員:徐敬衡翁文爐龍明有
口試委員(外文):XU,JING-HENGWENG,WEN-LULONG,MING-YOU
口試日期:2014-07-18
學位類別:碩士
校院名稱:明新科技大學
系所名稱:化學工程與材料科技系碩士班
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:72
中文關鍵詞:蛹蟲草蟲草多醣反應曲面法抗氧化
外文關鍵詞:Cordyceps militarisPolysaccharide extractionResponse surface methodologyAntioxidantOptimization
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蛹蟲草屬於麥角菌科和冬蟲夏草的成分相似,而野生蛹蟲草為一種罕見且珍貴的藥用真菌,它可以透過人工培養生產。多醣是蟲草屬和大部分藥用真菌或是蕈類主要的生物活性化合物,經過證實它們具有顯著的抗腫瘤、免疫調節活性、及降血脂的作用。由於蟲草是有限的自然資源,因此無法提供足夠在中藥及健康食品等方面應用的需求,然而菌絲體發酵已被廣泛應用於生產蛹蟲草構成的要素。因此本研究主要是透過固態發酵培養生產蛹蟲草菌絲體,再評估所生產的蛹蟲草菌絲體多醣萃取條件的優化,並且證明其具有抗氧化特性。在此研究中,將使用所生產的蛹蟲草菌絲體,並利用反應曲面法(RSM)中的Box-Behnken實驗設計(BBD)萃取多醣條件的最適化。將獲得的實驗數據進行擬合,利用多元迴歸分析二階多項式方程式。統計分析顯示,多項式迴歸模型所測定係數(R2)=0.9242與實驗結果有良好的一致性。經過最適化後的萃取條件為萃取時間為4.68小時、萃取溫度為100℃、水的體積(mL)與原料重量(g)之比為29.8(V / W)及萃取次數為2次。利用最適化萃取條件進行多醣的萃取,得到的多醣產量的最大值為280.55 mg/g。進一步將此條件萃取的蛹蟲草菌絲體多醣進行抗氧化特性分析。結果顯示蟲草多醣在10 mg/g時,還原能力之吸收度為1.57、清除DPPH自由基的能力之清除率為39.97%、螯合亞鐵離子能力之螯合率為73.74%。而蟲草多醣在5 mg/g時,抗氧化能力共軛雙烯法之清除率為82.50%,及清除超氧陰離子自由基的能力之清除率為74.22%。根據實驗的結果,經過固態發酵培養生產蛹蟲草菌絲體多醣具有良好的抗氧化特性,並可以作為應用在健康食品的潛力。
Cordyceps militaris belongs to Clavicipitaceae with ingredients similar to Cordyceps sinensis. The wild Cordyceps militaris is a rare medicinal fungus but it can be produced by artificial culture. In addition, Cordyceps militaris is a precious medicinal fungus. Polysaccharides represent a major class of the bioactive compounds of Cordyceps and most other medicinal fungi or mushrooms with proven and notable anticancer and immunomodulatory activities, and possible hypoglycemicand hypolipidemic effects. As the limited natural resource of Cordyceps cannot meet the increasing demand for herbal medicine and health food applications, mycelial fermentation has been widely used to produce Cordyceps mycelial biomass and components. This study was mainly to produce Cordyceps militaris mycelia by solid-fermented Cordyceps militaris and to evaluate extraction optimization of polysaccharide from the produced Cordyceps militaris mycelia, and also demonstrated antioxidant properties. In this study, response surface methodology (RSM) was employed to optimize the extraction process of polysaccharide from the produced Cordyceps militaris mycelia using Box-Behnken design (BBD). The experimental data obtained were fitted to a second-order polynomial equation using multiple regression analysis. Statistical analysis showed that the polynomial regression model was in good agreement with the experimental results with the determination coefficient (R2) of 0.9242. the extraction parameters were optimized as 4.68 h for extraction time, 100 °C for extraction temperature, 29.8 (v/w) for ratio of water volume (mL) to raw material weight (g), and with 2 extractions. The maximum value (280.55 mg/g) of polysaccharide yield was obtained when the polysaccharide extraction process was conducted under the optimal conditions. The antioxidant properties of the extracted polysaccharide from Cordyceps militaris mycelia were also examined. The results told that Cordyceps polysaccharide at 10 mg/ml showed a reducing power of 1.57, a scavenging DPPH radical ability of 39.97%, and a chelating ability of 73.74%. For polysaccharide at 5 mg/ml, an antioxidant activity is 82.50% and a scavenging superoxide radical ability is 74.22%. Based on results obtained, polysaccharide produced by solid-fermented Cordyceps militaris mycelia possess better antioxidant properties, and can act as a source potential for application in health food.
目錄
摘要-------------------------------------------------------------Ι
abstract---------------------------------------------------------Π
目錄-------------------------------------------------------------Ⅳ
表目錄-----------------------------------------------------------Ⅶ
圖目錄-----------------------------------------------------------Ⅷ
第一章 緒論-------------------------------------------------------1
1.1前言----------------------------------------------------------1
1.2研究目的與動機--------------------------------------------------2
第二章 文獻回顧----------------------------------------------------3
2.1 蛹蟲草介紹-----------------------------------------------------3
2.2 蛹蟲草的生物活性功用--------------------------------------------4
2.2.1 蟲草素(Cordycepin)------------------------------------------5
2.2.1.1抑制癌細胞生長----------------------------------------------5
2.2.1.2抗腫瘤-----------------------------------------------------6
2.2.2 蟲草酸(Cordyceps acid)--------------------------------------7
2.2.2.1抗肝組織纖維化----------------------------------------------7
2.2.2.2具利尿及減輕組織水腫作用-------------------------------------7
2.2.3 超氧歧化酵素(Superoxide dismutase)---------------------------9
2.3蛹蟲草菌絲體固態培養---------------------------------------------10
2.4蟲草多醣體(Cordyceps Polysaccharides)---------------------------11
2.4.1蟲草多醣的結構分析---------------------------------------------11
2.4.2蟲草多醣的物理化學性質------------------------------------------12
2.4.3蟲草多醣的萃取技術----------------------------------------------12
2.4.4蟲草多醣的生物活性功用------------------------------------------13
2.4.4.1提高免疫功能-------------------------------------------------13
2.4.4.2降血糖作用 ---------------------------------------------------13
2.4.4.3抗腫瘤功能---------------------------------------------------14
2.4.4.4延緩老化作用-------------------------------------------------14
2.4.4.5抗氧化作用 ---------------------------------------------------14
2.5反應曲面法(Response Surface Methodology)-------------------------15
2.5.1反應曲面設計(Response surface design)---------------------------18
2.5.2反應曲面最佳化--------------------------------------------------19
2.6自由基及抗氧化物質-------------------------------------------------21
第三章 材料與方法----------------------------------------------------24
3.1實驗設計---------------------------------------------------------24
3.1.1含糙米培養基之蛹蟲草菌絲體熱水迴流萃取多醣最適化萃取條件-------------24
3.1.2含糙米培養基之蛹蟲草菌絲體多醣最適化體外抗氧化能力評估---------------24
3.2實驗架構---------------------------------------------------------25
3.3實驗材料---------------------------------------------------------26
3.3.1材料-----------------------------------------------------------26
3.3.2藥品-----------------------------------------------------------27
3.4實驗儀器設備------------------------------------------------------29
3.5實驗裝置---------------------------------------------------------30
3.6實驗方法---------------------------------------------------------31
3.6.1菌株保存與活化培養----------------------------------------------31
3.6.2固態培養蛹蟲草菌絲體--------------------------------------------31
3.6.3反應曲面法實驗設計與統計-----------------------------------------33
3.6.3.1熱水迴流萃取含糙米培養基之蛹蟲草菌絲體---------------------------33
3.6.3.2單因子實驗設計------------------------------------------------35
3.6.3.3反應曲面法實驗設計--------------------------------------------36
3.6.3.4統計迴歸實驗結果----------------------------------------------37
3.6.4體外抗氧化能力評估方法-------------------------------------------38
3.6.4.1最適化條件萃取多醣--------------------------------------------38
3.6.4.2抗氧化能力測定之共軛雙烯法-------------------------------------39
3.6.4.3還原力測定 ---------------------------------------------------40
3.6.4.4螯合亞鐵離子能力之測定-----------------------------------------41
3.6.4.5清除超氧陰離子能力之測定---------------------------------------42
3.6.4.6清除1,1-diphenyl-2-picryhydrozyl﹙DPPH﹚自由基能力測定---------43
3.6.4.7半效應濃度(Median effective concentration)EC50----------------44
3.6.5含糙米培養基之蛹蟲草菌絲體多醣分子量分析---------------------------44
3.6.6含糙米培養基之蛹蟲草菌絲體蛋白質含量分析---------------------------45
第四章 結果與討論----------------------------------------------------47
4.1蛹蟲草菌絲體培養型態-----------------------------------------------47
4.1.1固態平面培養----------------------------------------------------47
4.1.2糙米固態培養----------------------------------------------------47
4.2反應曲面法設計之熱水迴流萃取含糙米培養基之蛹蟲草菌絲體多醣--------------48
4.2.1單因子實驗設計結果-----------------------------------------------48
4.2.2反應曲面法實驗設計結果--------------------------------------------51
4.2.3統計迴歸實驗結果-------------------------------------------------52
4.3體外抗氧化能力評估方法----------------------------------------------55
4.3.1抗氧化能力之共軛雙烯----------------------------------------------55
4.3.2還原能力---------------------------------------------------------56
4.3.3螯合亞鐵離子能力--------------------------------------------------57
4.3.4清除超氧陰離子能力------------------------------------------------58
4.3.5清除1,1-diphenyl-2-picryhydrozyl﹙DPPH﹚自由基--------------------59
4.3.6蛹蟲草菌絲體萃取多醣抗氧化EC50值------------------------------------60
4.4含糙米培養基之蛹蟲草菌絲體多醣分子量分析結果----------------------------61
4.5含糙米培養基之蛹蟲草菌絲體蛋白質含量分析結果----------------------------62
第五章 結論------------------------------------------------------------63
5.1結論---------------------------------------------------------------63
5.2建議---------------------------------------------------------------64
參考文獻--------------------------------------------------------------65
作者簡介--------------------------------------------------------------72

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