探討添加氯化鈉對於松杉靈芝發酵產生
多醣體及β-glucanase活性之影響

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孫俊義(Chun-Yi Sun) 查詢紙本館藏

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化學工程與材料工程學系

論文名稱

探討添加氯化鈉對於松杉靈芝發酵產生多醣體及β-glucanase活性之影響

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摘要(中)

蕈類的食用性與藥用的特性，具有提高人體的自然免疫能力之效果，也具有攻擊癌細胞的作用。靈芝含有多種有效成分，諸如：多醣體(polysaccharides)、三萜類(triterpenoids)、腺甘(adenosine)及鍺(germanium)等，具有抗腫瘤、增強免疫力、降血糖、降血壓、降膽固醇及抑制血小板凝集等療效，為廣受歡迎之健康食品。
本研究利用氣泡式反應器於28 ℃恆溫，初始pH值5.5，通氣量0.5 v.v.m條件下，進行松杉靈芝(Ganoderma tsugae)液態發酵。討論在培養基中添加不同氯化鈉濃度(0 g/L、5 g/L、10 g/L、12.5 g/L、15 g/L)，對於菌體生長、β-glucanase酵素活性、多醣體產量及其分子量分布之影響。發酵槽實驗結果顯示，菌體比生長速率(µ)隨氯化鈉添加濃度增加而遞減；添加10 g/L氯化鈉發酵結果，產物多醣體產量較未添加之1.185 g/L提升至1.676 g/L，且菌體對產物之轉化率(Yp/x)由0.103 g/g提高一倍至0.239 g/g；於培養基中添加15 g/L氯化鈉發酵結果有明顯之抑制現象，所得到的多醣產量達到最低值，顯示高濃度氯化鈉不適合菌體之生長與代謝，故氯化鈉的添加有助於刺激多醣的生成，但必須選擇適當的添加濃度。本實驗藉Laminarin為受質，分析β-glucanase酵素活性，發現在研究之濃度範圍內glucanase活性與氯化鈉添加濃度成正比。最後以GPC分析松杉靈芝發酵液中多醣體之分子量分布，松杉靈芝發酵液中多醣體分子量分布主要出現在6.4~6.7分鐘，此滯留時間之平均分子量約為1000 kDa，吾人將多醣體分子量分布劃分為高分子量(Mw＞1000 kDa)、中分子量(500 kDa＜Mw＜1000 kDa)及低分子量(Mw＜500 kDa)三區間，比較分子量分布情形可知，高分子量區域百分比隨氯化鈉濃度增加而呈現遞減並往中低分子量分布。

關鍵字(中)

★ 葡聚醣酵素
★ 多醣體
★ 液態發酵
★ 松杉靈芝
★ 多醣體分子量

關鍵字(英)

論文目次

摘要………………………………………………………….……………I
目錄……………………………………………………………..………III
表索引………………………………………………………...……..…VII
圖索引……………………………………………………………...…VIII
第一章緒論…………………………………………….…………….…1
1.1 研究背景………………………………………………………...1
1.2 研究目的………………………………………………………...2
第二章文獻回顧………………………………………………………..3
2.1 靈芝背景資料……………………………………………….......3
2.1.1 分類……………………………………………………………3
2.1.2靈芝的生長……………………………………………………7
2.1.3靈芝的一般成分………………………………………………8
2.2 靈芝培養方式…………………………………………………...9
2.3 靈芝的活性成分…………………………………………….....11
2.3.1 多醣類 (Polysaccharides)……………………………………11
2.3.2 活性多醣β-(1,3)-D-glucan…………………………..……....16
2.3.3 三萜類………………………………………………………..18
2.3.4 有機鍺類…………………………………….………………..19
2.4酵素…………………………………………..………………...19
2.4.1 β-(1,3)-葡聚醣酵素；β-(1,6)-葡聚醣酵素【β-1,3-glucanase；
β-1,6-glucanase】…………………...………………………..21
2.4.2 纖維酵素（cellulase）…………………………………………22
2.5 深層液態發酵………………………………………………….22
2.6 影響發酵的物理化學因子…………………………………….23
2.6.1 培養基組成…………………………………………………..23
2.6.1.1 碳源………………………………………………………...23
2.6.1.2 氮源………………………………………………………...24
2.6.1.3 碳氮比……………………………………………………...24
2.6.1.4 無機鹽類…………………………………………………...24
2.6.1.5 其他的添加物……………………………………………...25
2.6.2 培養條件……………………………………………………..26
2.6.2.1 pH 值……………………………………………………….26
2.6.2.2 黏度………………………………………………………...27
2.6.2.3 攪拌速率………………………………………………...…27
2.6.2.4 溶氧值……………………………………………………...27
2.6.2.5 溫度………………………………………………………...28
第三章實驗材料與方法
3.1 實驗材料…………………………………………………….…29
3.1.1 實驗菌株……………………………………………………..29
3.1.2 實驗藥品…………………………………………………..…29
3.1.3 實驗裝置……………………………………………………..31
3.1.4 實驗操作設備與規格………………………………………..32
3.2 實驗方法…………………………………………………….....35
3.2.1 菌株保存…..…………………………………………………35
3.2.2 培養基組成………………..…………………………………35
3.2.3 操作條件……………………………………………………..36
3.2.4 分析方法…………………………..…………………………39
3.2.4.1 發酵液處理流程…………………………………………...37
3.2.4.2 菌重分析……………..…………………………………….40
3.2.4.3 葡萄糖殘量分析(還原糖測定)……………………………40
3.2.4.4 多醣體分析…………………………..…………………….41
3.2.4.5 分子量測定...………………………………………………41
3.2.4.6 酵素活性之測定…………………………………………...42
3.3 各測試方法之標準曲線………………………………...……..43
3.3.1 葡萄糖殘量之標準曲線……………………………....……..43
3.3.2 酚-硫酸呈色法分析之標準曲線……………………....…...43
3.3.3 酵素活性分析之標準曲線……………………………...…...44
3.3.4 分子量與滯留時間(RT)關係………………………………..44
第四章結果與討論……………………………………………………45
4.1 松杉靈芝平面培養情形………………...……………………..45
4.2 氯化鈉濃度對菌體型態影響的比較………………………….47
4.3 不同氯化鈉添加濃度氣泡式反應器批次實驗…………….…48
4.3.1 發酵時間曲線比較…………………………………………..48
4.3.2 氯化鈉濃度對於菌體生長之影響…………………………..52
4.3.3 氯化鈉濃度對於菌體產生多醣體之影響…………………..54
4.4 氯化鈉濃度對於β-(1,3)-glucanase 活性之影響……………...55
4.5 氯化鈉濃度對於多醣體分子量分布之影響………………….57
第五章結論與建議………..…………………………………………..64
5-1 結論..…………………………………………………………...64
5-2 建議..…………………………………………………………...66
參考文獻………………………………..………………………………67
附錄……………………………...……………………………………...72
表索引
表2-1、靈芝之分類及特徵……………………………………..……...…3
表2-2、PDB培養14天的乾燥菌絲體組成……………..………………...8
表2-3、乾燥靈芝子實體成份……………………………………….……9
表2-4、具有抗腫瘤活性之β-(1,3)-D-glucans 及其分支度…….......…13
表2-5、從不同靈芝分離出具有生物活性之多醣體……………….….15
表2-6、從不同靈芝分離出具有生物活性之三萜類…………….…….18
表2-7、不同酵素活性及其應用方面………………………………….20
表2-8、從不同來源靈芝分離出之酵素……………………………….20
表2-9、酵母抽出物組成…………………….………………………….26
表3-1、實驗藥品詳細目錄…………………………………………….29
表3-2、儀器設備及規格表…….……………………………………….32
表3-3、松杉靈芝種瓶和主發酵槽之培養基組成………..……………36
表4-1、不同氯化鈉濃度菌體平均粒徑………………………………..46
表4-2、不同氯化鈉添加濃度之發酵結果……………………………..51
表4-3、不同氯化鈉添加濃度所得酵素活性最大值……………..……56
圖索引
圖2-1、松杉靈芝子實體圖…………………………………………….…6
圖2-2、靈芝子實體結構圖………………………………………………6
圖2-3、靈芝生長史………………………………………...……………..7
圖2-4、松杉靈芝太空包栽培圖………………………………………10
圖2-5、胞外多醣合成流程圖…………………………………………12
圖2-6、β-(1,3)-D-葡聚糖結晶結構（用Ｘ射線衍射）………………16
圖2-7、具抗腫瘤活性的β-(1,6)分支的β-(1,3)-D-葡聚糖結構……….16
圖2-8、β-D-葡聚糖抗腫瘤機制……………………………………….17
圖3-1、氣泡式反應器圖………………………………………………..31
圖3-2、在搖瓶中生長5 天之松杉靈芝菌絲體………………………..37
圖3-3、在氣泡式反應器中生長5 天之松杉靈芝菌絲體……………...38
圖3-4、發酵液樣品處理流程…………………………………………..39
圖4-1、在平面培養基生長4 天之松杉靈芝菌絲體……...……………45
圖4-2、氯化鈉濃度對菌體型態影響的比較…………...……………...47
圖4-3、氯化鈉濃度0 g/L 發酵動力曲線……………..…………...……49
圖4-4、氯化鈉濃度5 g/L 發酵動力曲線……………..………...………49
圖4-5、氯化鈉濃度10 g/L 發酵動力曲線………...……………………50
圖4-6、氯化鈉濃度12.5 g/L 發酵動力曲線……...…….…...………….50
圖4-7、氯化鈉濃度15 g/L 發酵動力曲線…………………...…………51
圖4-8、氯化鈉濃度對於菌體生長的影響……………………………53
圖4-9、氯化鈉濃度對於產物生成的影響……………………………54
圖4-10、氯化鈉濃度對於酵素活性的影響……………………………55
圖4-11、氯化鈉濃度0 g/L 多醣體分子量分布圖………...……………57
圖4-12、氯化鈉濃度5 g/L 多醣體分子量分布圖……………...…...….58
圖4-13、氯化鈉濃度10 g/L 多醣體分子量分布圖………..………...…58
圖4-14、氯化鈉濃度12.5 g/L多醣體分子量分布圖………………..…59
圖4-15、氯化鈉濃度15 g/L 多醣體分子量分布圖…………………….59
圖4-16、氯化鈉濃度0 g/L 多醣體分子量隨發酵天數分布圖…...…....60
圖4-17、氯化鈉濃度5 g/L 多醣體分子量隨發酵天數分布圖…….......61
圖4-18、氯化鈉濃度10 g/L 多醣體分子量隨發酵天數分布圖……….61
圖4-19、氯化鈉濃度12.5 g/L多醣體分子量隨發酵天數分布圖…......62
圖4-20、氯化鈉濃度15 g/L 多醣體分子量隨發酵天數分布圖……….62
附錄
附錄一、氯化鈉濃度0 g/L 多醣分子量分布圖(Day6)…………...……72
附錄二、氯化鈉濃度0 g/L 多醣分子量分布圖(Day8).…………...…...72
附錄三、氯化鈉濃度0 g/L 多醣分子量分布圖(Day10).…………...….73
附錄四、氯化鈉濃度5 g/L 多醣分子量分布圖(Day6)...…………...….73
附錄五、氯化鈉濃度5 g/L 多醣分子量分布圖(Day8)...…………...….74
附錄六、氯化鈉濃度5 g/L 多醣分子量分布圖(Day10).…………...….74
附錄七、氯化鈉濃度10 g/L 多醣分子量分布圖(Day6).…………...….75
附錄八、氯化鈉濃度10 g/L 多醣分子量分布圖(Day8).…………...….75
附錄九、氯化鈉濃度10 g/L 多醣分子量分布圖(Day10)...………...….76
附錄十、氯化鈉濃度12.5 g/L 多醣分子量分布圖(Day6).………….....76
附錄十一、氯化鈉濃度12.5 g/L 多醣分子量分布圖(Day8)………..…77
附錄十二、氯化鈉濃度12.5 g/L 多醣分子量分布圖(Day10)...……….77
附錄十三、氯化鈉濃度15 g/L 多醣分子量分布圖(Day6)….…………78
附錄十四、氯化鈉濃度15 g/L 多醣分子量分布圖(Day8)..……...…....78
附錄十五、氯化鈉濃度15 g/L 多醣分子量分布圖(Day10)……...…....79

參考文獻

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指導教授

徐敬衡(Chin-Hang Shu)

審核日期

2005-7-19

推文