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研究生:林葦郁
研究生(外文):Wei-Yu Lin
論文名稱:利用固定化菌體進行樟芝(Antrodia camphorata)的深層培養生產菌體代謝物之研究
論文名稱(外文):Utilization of immobilized mycelia by Antrodia camphorata in submerged culture production of the microbial metabolites
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
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:117
中文關鍵詞:樟芝胞外多醣γ-胺基丁酸泡柱式發酵槽泡棉Frnbach flask
外文關鍵詞:A. camphorataexo-polysaccharideγ-amino-butyric acidPolypropylene (PP) foam cubebubble column fermentorFernbach flask
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  樟芝(Antrodia camphorata)是一種食藥用真菌,而且為台灣特有種,具有可提升人體免疫系統的多種保健功能。野生菌生長與取得不易,近年來使用固態或液態培養,希望有較多產量的生產方式以供應保健食品市場的需求。本研究嘗試以泡棉(polypropylene foam)和褐藻酸膠做為菌體固定化載體的可行性,並探討在液態培養環境下使用固定化的樟芝菌體生產機能性成分,胞外多醣(exo-polysaccharide, EPS)與γ-胺基丁酸(gamma-amino-butyric acid, GABA)的影響。
研究結果顯示,在搖瓶培養下,發酵條件為28℃、100 rpm,起始pH 5.0,使用五種尺寸(4x4x2、4x4x1、2x2x1、1x1x1、0.5x0.5x0.5 cm3) 的泡棉做為固定化載體,發酵14日,胞外多醣產量以0.5x0.5x0.5 cm3組最高,達0.21 mg/ml; GABA產量則以1x1x1 cm3組最高,達9.3 mg/ml。已固定化的菌體在置入新鮮培養基進行重複發酵,培養週期為7日時,以1x1x1 cm3結果最佳,EPS與GABA濃度分別為0.14 mg/ml、9.3 mg/ml,固定化菌體可重複使用5次。
當以褐藻膠做為固定化載體,以相同的培養條件進行液態發酵,GABA產量以第3日最佳,為8.6 mg/ml;在第5日時則可獲得最多的EPS產量,0.33 mg/ml。重複使用已固定化菌體於新鮮培養基,以3日為一個培養週期時,結果可得EPS與GABA的最高濃度分別為0.32 mg/ml與9.6 mg/ml,並且可重複使用此固定化菌體3次。
在不同發酵裝置裡進行固定化菌體的發酵,以7日為一個培養週期時,所得到的EPS與GABA濃度分別為:2.8公升 Fernbach flask的0.18 mg/ml與8.3 mg/ml、7.0公升泡柱式發酵槽的0.17 mg/ml與16.0 mg/ml。相較於未固定化的菌體,其EPS與GABA產量在泡柱式發酵槽為0.14 mg/ml與14.0 mg/ml,在泡柱式發酵槽使用已固定化菌體較有利於發酵液裡GABA的生成。
  Antrodia camphorata is a medicinal herb, and is an unique species only grown in Taiwan. It has many functional properties in human body, especially for the immune system. Cultivation of A. camphorata on solid state medium is very common, while using submerged culture fermen-tation can increase the productivity. Feasibility of using immobilized A. camphorata cells for the production of its bioactive metabolites, the exo-polysaccharide (EPS) and γ-amino-butyric acid (GABA) formation in submerged cultures is examed in this study.
  Shake flask fermentations of immobilized A. camphorata cells were run using polypropylene(PP) foam cubes or calcium alginate beads as the carriers. After 14 day fermentation at 28℃, 100 rpm, initial pH 5. The EPS formation from the PP foam 0.5 x 0.5 x 0.5 cm3 is 0.21 mg/ml, which is the highest among 5 different sizes, while GABA formation, 9.3 mg/ml, was found the highest in 1 x 1 x 1 cm3 PP foam cube. Repeated use of immobilized cells with fresh medium in shake flask culture for 7 days on 1 x 1 x 1 cm3 PP foam cube produce 0.14 mg/ml of EPS and 9.3 mg/ml of GABA. These cells in the cubes can be repeatedly used for 5 times.
  When immobilized A. camphorata were fermented in alginate beads, maximum GABA production was found on day 3, at 8.6 mg/ml, while maximum EPS was found on day 5, at 0.33 mg/ml. In repeating use of these beads for 3 days as one fermentation cycle, production of EPS and GABA were 0.32 and 9.6 mg/ml, respectively. The beads can be repeatedly used for 3 times.
  When immobilized A. camphorata cells were fermented on 1 x 1 x 1 cm3 PP foam cube, in a 7 days period, EPS and GABA formation in 2.8 liter Fermbach flask was 0.18 mg/ml and 8.3 mg/ml, in 7 liter bubble column fermentor was 0.17 mg/ml and 16.0 mg/ml, respectively, as compared to 0.14 mg/ml and 14.0 mg/ml, in free cells fermented in bubble column fermentor.
目錄
中文摘要‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥I
英文摘要 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥III
第一章 緒論 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥2
第二章 文獻回顧 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥3
一. 樟芝 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥3
二. 液態培養製程 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥12
三. 菌體固定化‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥16
第三章 材料與方法 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥27
一. 實驗菌株‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥27
二. 實驗藥品‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥27
三. 實驗儀器與設備‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥28
四. 培養基組成‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥29
五. 實驗流程‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥30
六. 實驗方法‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥32
七. 不同的發酵槽體培養‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥33
八. 固定化操作‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥34
九. 分析方法‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥37
第四章 結果與討論‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥44
一. 使用固定化進行樟芝液態培養‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥44
1. 使用泡棉做為固定化載體 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥44
2. 使用褐藻膠為載體的固定化 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥55
二. 重複使用固定化菌體進行培養‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥60
1. 重複使用固定化泡棉 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥62
2. 重複使用固定化膠體 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥67
三. 重複使用固定化菌體的次數進行培養後對菌體代謝物
產量的影響‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥71
1. 重複使用固定化泡棉 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥72
2. 重複使用固定化膠體 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥76
四.利用Fernbach flask進行樟芝固定化培養‥‥‥‥‥‥‥‥80
五.利用氣舉式發酵槽進行樟芝固定化培養 ‥‥‥‥‥‥‥90
六.利用泡柱式發酵槽進行樟芝固定化培養 ‥‥‥‥‥‥‥99
第五章 結論 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥109
第六章 參考文獻 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥111
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