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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:張文菀
論文名稱:不同的液態培養條件對樟芝(Antrodiacamphorata)菌絲生長及多醣形成的影響
論文名稱(外文):Effect of different submerged culturing conditions on mycelium growthand polysaccharide formation from Antrodia camphorata
指導教授:顏文義顏文義引用關係
指導教授(外文):Wen-Yi Yen
學位類別:碩士
校院名稱:東海大學
系所名稱:食品科學系
學門:農業科學學門
學類:食品科學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:106
中文關鍵詞:樟芝菌體生長多醣形成攪拌發酵槽氣舉式發酵槽
外文關鍵詞:Antrodia camphoratamycelium growthpolysaccharide formationstirred tank fetmentorAirlift fermentor
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樟芝(Antrodia camphorata)為台灣的特有真菌、是一種珍貴藥材,具有增加人體免疫系統功能,然而,目前無法以人工方式成功的栽培子實體。本研究之目的即在於嘗試以液態培養樟芝菌絲體,進一步找出最適合培養絲狀菌的發酵條件,探討其生長速度及多醣生成的變化。
研究結果顯示,在搖瓶液態培養之下,最適合樟芝菌絲生長及多醣生成的溫度為28℃、起始pH 值為5、轉速在100 rpm、5 % (v/v)的菌接種量,表面通氣以底部無溝槽的500 ml三角瓶內含100 ml 培養液的結果為最佳,在此條件下培養14天後,菌體乾重達到448 mg/100ml,胞外多醣為0.837 mg/ml。
將搖瓶培養所得結果,移到不同的發酵槽培養,於28℃、攪拌速率100 rpm、通氣量0.5vvm,經過14天的發酵後所得到菌體濃度(乾重)結果:7公升氣舉式發酵槽(Airlift fermentor)為7.09 g/L、5公升的船推進器型(Marine type impeller)攪拌發酵槽 5.99 g/L、而5公升的渦輪式(Standard turbine impeller)攪拌發酵槽為5.68 g/L,相對於搖瓶培養的菌體乾重則為5.48 g/L。
不同發酵槽培養14天之後,傳統的渦輪式攪拌發酵槽與其他二者發酵槽比較,多醣產量方面偏低,其胞外多醣0.763 mg/ml、胞內多醣 0.144 mg/ml。藉由改變攪拌葉片而成為船推進器型的攪拌槽(胞外多醣為0.873 mg/ml、胞內多醣 0.246 mg/ml),或是利用氣舉式發酵槽(可得胞外多醣 1.016 mg/ml、胞內多醣 0.398 mg/ml),可以改善渦輪式攪拌槽多醣濃度偏低的問題,再加上後二者發酵槽的菌體生長也優於傳統渦輪式攪拌槽,應有助於降低液態培養樟芝菌絲體的生產成本。
Antrodia camphorata is a valuable herb, and only grown in Taiwan. It can strengthen the immune system of human body. At the present time, the cultivation of fructification of A. camphorata has not been successful. The purpose of this study is by using submerged cultures of A. camphorata, to exam culture conditions for the mycelium growth and its polysaccharide formation.
The results show that, the uptimaml condition in shake flask cultivations of A. camphorat mycelium and polysaccharide formation is at 28℃, with initial pH 5, at rotating speed 100 rpm and inoculum size 5% (v/v). The 500 ml Erlenmeyer flask without baffle and containing 100 ml medium, after 14 days cultivation, the maximal mycelium dry weigh is 448 mg per 100 ml, exopolysaccharide is 0.837 mg per ml.
Culture conditions were adapted to cultivate A. camphorat by different fermentors, at 28℃, agitation speed 100 rpm, and aeration rate 0.5 vvm. After 14 days fermentation, the mycelium dry weight for 7 L Airlift fermentor (AL) was 7.09 g/L; for 5 L stirred tank fetmentor with Marine impeller (MST) was 5.99 g/L; and for 5 L stirred tank fetmentor with turbine disk impeller (TDS) was 5.68 g/L, in compare with 5.48 g/L of the shake flasks.
After 14 day fermentation, the microbial polysaccharide formation in the TDS fermentor was low, as compared to the other two fermentors. The concentration of exopolysaccharide and endopolysaccharide in TDS was 0.763 mg/ml and 0.144 mg/ml respectively, while in MST fermentor was 0.873 mg/ml and 0.246 mg/ml; and in AL fermentor, which was the highest, was 1.016 mg/ml and 0.398 mg/ml respectively. The improvement on the TDS fermentor in mycelium growth and polysaccharide production by using MST and AL fermentor would be beneficial in reducing the production cost of the submerged cultures of A. camphorata mycelium.
目錄
中文摘要‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥I
英文摘要‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥III
第一章 緒論‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥1
一. 前言 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥1
二. 食藥用菇類之介紹 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥2
三. 食用藥菇類之液態培養 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥6
四. 食藥用菇類之液態培養(發酵)製程‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥8
五. 研究目的 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥12
第二章 文獻回顧‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥14
一. 樟芝介紹‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥14
二. 樟芝液態培養 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥24
三. 發酵槽(生物反應器)之簡介 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥27
第三章 材料與方法 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥32
一. 實驗菌株‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥32
二. 實驗藥品‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥32
三. 實驗儀器與設備‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥33
四. 培養基組成‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥34
五. 實驗流程‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥35
六. 發酵方法‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥36
七. 攪拌式發酵槽的結構‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥37
八. 氣舉式發酵槽的結構‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥39
九. 實驗方法‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥40
(一) 菌體保存‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥40
(二) 菌培養‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥41
(三) 固態、液態培養之生長曲線測定‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥41
(四) 三角瓶培養試驗─物理因素‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥43
1. 溫度對樟芝液態培養菌絲體生長的影響 ‥‥‥‥‥‥‥‥42
2. 起始pH值對樟芝液態培養菌絲體生長的影響‥‥‥‥‥‥44
3. 搖瓶的表面通氣對樟芝液態培養菌絲體生長的影響‥‥‥‥44
4. 不同轉速對樟芝液態培養菌絲體生長的影響‥‥‥‥‥‥‥46
5. 菌接種量對樟芝液態培養菌絲體生長的影響‥‥‥‥‥‥46
(五) 不同的發酵槽培養‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥47
十. 分析方法 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥48
第四章 結果與討論‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥53
一. 固態、液態培養之生長曲線測定 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥53
(一) 固態培養皿篩選‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥53
(二) 三角瓶液態培養篩選‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥58
二. 三角瓶培養試驗─物理因素 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥65
(一) 溫度對樟芝液態培養菌絲體生長的影響‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥65
(二) 起始pH值對樟芝液態培養菌絲體生長的影響 ‥‥‥‥‥‥‥69
(三) 搖瓶裝載量對樟芝液態培養菌絲體生長的影響‥‥‥‥‥‥‥73
(四) 不同轉速對樟芝液態培養菌絲體生長的影響‥‥‥‥‥‥‥‥78
(五) 菌接種量對樟芝液態培養菌絲體生長的影響‥‥‥‥‥‥‥82
三. 不同的發酵槽培養 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥86
(一) 不同發酵槽培養對樟芝菌絲生長及pH值的變化 ‥‥‥‥‥‥93
(二) 不同發酵槽陪養對樟芝多醣濃度及黏度的影響 ‥‥‥‥‥‥95
第五章 結論 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥100
第六章 參考文獻 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥102
表目錄
表一 菇類與其他食品營養價值的比較‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥3
表二 食藥用菇類不同培養方式之比較‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥8
表三 不同發酵槽之優缺點 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥11
表四 樟芝與靈芝、香菇、松茸之自然觀與人為觀的比較‥‥‥‥‥‥‥‥16
表五 實驗藥品與廠牌來源 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥32
表六 儀器設備與廠牌型號 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥33
表七 基礎培養基組成 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥34
表八 固態培養樟芝菌絲體之形態觀察 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥54
表九 樟芝菌絲體在液態培養16天期間之形態觀察‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥59
表十 Antrodia camphorata AC 96於不同發酵槽培養16天期間之菌絲形態觀察
‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥87
圖目錄
圖一 樟芝菌絲體的形態‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥15
圖二 樟芝子實體 板狀外型 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥17
圖三 樟芝子實體 鍾狀外型 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥17
圖四 樟芝子實體成分之結構 (C代表化合物) ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥18
圖五 β-1,3-D-葡聚醣‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥20
圖六 β-D-葡聚醣系多醣體的抗腫瘤作用之可能機制 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥21
圖七 不同形式的發酵槽簡圖‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥28
圖八 各式發酵槽菌體與產量的比較‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥31
圖九 樟芝菌絲體液態培養之實驗流程‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥35
圖十 攪拌式發酵槽之攪拌葉片‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥37
圖十一 攪拌式發酵槽之結構‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥38
圖十二 氣舉式發酵槽之外觀‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥39
圖十三 樟芝菌絲體在PDA生長28天後之菌落‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥55
圖十四 樟芝菌絲體在PDA上之生長曲線圖 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥57
圖十五 樟芝菌絲體於液態培養期間菌絲球粒徑及密度的變化‥‥‥‥‥‥60
圖十六 樟芝菌絲體在液態培養基培養14天後之外觀 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥60
圖十七 樟芝菌絲體於搖瓶培養期間菌體乾重與pH值的變化 ‥‥‥‥‥‥61
圖十八 樟芝菌絲體於搖瓶培養期間多醣濃度及黏度的變化‥‥‥‥‥‥‥63
圖十九 溫度對培養14天後的樟芝菌體乾重及最終pH值的影響 ‥‥‥‥‥66
圖二十 溫度對培養14天後的樟芝多醣濃度及黏度的影響‥‥‥‥‥‥‥‥67
圖二十一 起始pH值對培養14天後的樟芝菌體乾重及最終pH值的影響‥‥70
圖二十二 起始pH值對培養14天後的樟芝多醣濃度及黏度的影響 ‥‥‥‥72
圖二十三 不同裝載量對培養14天後的樟芝菌體乾重及最終pH值的影響‥-74
圖二十四 不同裝載量對培養14天後的樟芝多醣濃度及黏度的影響‥‥‥‥75
圖二十五 轉速對培養14天後的樟芝菌體乾重及最終pH值的影響 ‥‥‥‥79
圖二十六 轉速對陪養14天後的樟芝多醣濃度及黏度的影響‥‥‥‥‥‥‥80
圖二十七 菌接種量對培養14天後的樟芝菌體乾重及最終pH值的影響 ‥83
圖二十八 菌接種量對陪養14天後的樟芝多醣濃度及黏度的影響‥‥‥‥84
圖二十九 不同發酵槽培養期間對樟芝菌絲球粒徑及密度的變化 ‥‥‥‥‥88
圖三十 樟芝菌絲體在不同發酵槽培養3天後的外觀‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥89
圖三十一 樟芝菌絲體在不同發酵槽培養7天後的外觀 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥90
圖三十二 樟芝菌絲體在不同發酵槽培養14天後的外觀‥‥‥‥‥‥‥‥‥92
圖三十三 不同發酵槽培養期間對樟芝菌體乾重及最終pH值的變化‥‥‥‥94
圖三十四 不同發酵槽培養期間對樟芝胞外多醣濃度及黏度的影響 ‥‥‥‥97
圖三十五 不同發酵槽培養期間對樟芝胞內多醣濃度的影響 ‥‥‥‥‥‥‥98
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