CN101999524A - 棘孢木霉在发酵法转化利用中药渣中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微生物发酵工程技术领域，旨在提供一种棘孢木霉在发酵法转化利用中药渣中的应用。通过棘孢木霉发酵产生的纤维素酶、β-葡聚糖酶、木聚糖酶和果胶酶等酶系，分解中药渣中纤维素、半纤维素、果胶质等细胞壁构成成份，转化成动物可直接利用的小分子糖、单糖、多肽和氨基酸等，提高营养成分；同时使细胞壁破裂，使中草药渣中的有效成分和营养物质充分溶出。最终制成兼具药用功能和营养功能的绿色饲料添加剂，解决中药渣污染问题和中草药饲料添加剂资源短缺问题。
Description
技术领域
本发明属于微生物发酵工程技术领域，具体涉及棘孢木霉在发酵法转化利用中药渣中的应用。
背景技术
中草药业是中国的传统产业之一，每年生产出大量中成药的同时也产生出相当数量的药渣，其年排放量已达3000万吨。中草药渣含水量较高，极易腐败，一般被视为废弃物，由生产单位运出厂区，采取堆放、填埋、焚烧处理，其中堆放为主要形式。由于药渣多堆放在田野、山区、边远地带处，因雨水冲淋，造成堆放处周围环境污染，尤其对水质的影响更为严重。因此中草药渣的处理问题已是目前急需解决的难题。同时另一方面，由于中草药具有抗菌、促生长、提高动物免疫力、无药残等特点，目前已成为动物饲料添加剂研究和开发的热点，和微生态制剂、酶制剂一起被称为“绿色饲料”。由于中草药资源的有限，中草药饲料添加剂的长期使用后必然出现人畜争药的局面。
中草药渣中的活性成分、蛋白质等营养元素存在于细胞壁内，而植物细胞壁是由纤维素、半纤维素、果胶质、木质素等物质构成的致密结构。微生物在代谢过程中可分泌蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、淀粉酶等几十种胞外酶，不仅可分解植物细胞壁的纤维素、半纤维素、果胶质等转化成动物可直接利用的小分子糖、单糖、多肽和氨基酸等，提高营养成分；同时可使植物细胞破裂，使中草药渣中的有效成分和营养物质充分溶出。因此，通过微生物发酵转化中草药渣制备饲料添加剂，可有效解决中药渣污染问题和中草药饲料添加剂资源短缺问题。
发明目的
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供棘孢木霉在发酵法转化利用中药渣中的应用。
为解决技术问题，本发明的技术方案是，提供棘孢木霉在发酵法转化利用中药渣中的应用，所述棘孢木霉的拉丁文名称为Trichoderma asperellum，菌种保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCC No.4138。
本发明中，使用棘孢木霉作为发酵菌种，通过微生物发酵转化利用中药渣制备饲料添加剂，其具体过程可采用惯用的微生物发酵技术手段来实现。
本发明提供的一个实施例子，其制备步骤包括种子斜面培养和发酵培养，其后烘干粉碎即得饲料添加剂产品。其中：
(1)发酵菌种：
以棘孢木霉(Trichoderma asperellum)为发酵菌种，菌种已于2010年9月3日保藏于CGMCC(中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心)，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院，保藏号为CGMCCNo.4138。
(2)种子斜面培养：
种子斜面培养基为马铃薯200g，葡萄糖18g，琼脂18g，水1000mL；培养温度为24～33℃，pH值自然，培养时间为24～120小时。
(3)发酵培养：
采用固体发酵培养，以中药渣为基质，添加少量的碳、氮源，其中碳源可为玉米粉、淀粉或麸皮；氮源可为硫酸铵、尿素或黄豆饼粉；培养温度为24～33℃，培养pH值为5～9，培养时间为24～120小时。
微生物发酵菌种采用棘孢木霉(Trichoderma asperellum)，通过棘孢木霉发酵产生的纤维素酶、β-葡聚糖酶、木聚糖酶和果胶酶等酶系，分解中药渣中纤维素、半纤维素、果胶质等细胞壁构成成份，转化成动物可直接利用的小分子糖、单糖、多肽和氨基酸等，提高营养成分；同时使细胞壁破裂，使中草药渣中的有效成分和营养物质充分溶出。最终制成兼具药用功能和营养功能的绿色饲料添加剂，解决中药渣污染问题和中草药饲料添加剂资源短缺问题。
所用发酵菌种棘孢木霉的性状分析：
1、菌种的分类鉴定：
(1)菌落形态及显微形态：
PDA培养基上菌落生长快，25℃黑暗条件下培养5天菌落直径48-50mm，平铺，气生菌丝茂盛；背面无色或浅黄褐色。产孢结构在中央聚集形成灰绿色小簇。
分生孢子梗细长，顶端为2个或多个产孢瓶梗，宽2.5-4.5μm，分枝多产生于孢梗对称位置，下部分枝长，上部分枝较短。瓶梗基部柱状或烧瓶形，颈部直或弯曲，多2-4个簇生，7-12×2.3-4.5μm。分生孢子椭圆形或近球形，浅绿色，光滑或具细密小刺，3.1-4.2×2.5-3.7μm。产生大量厚垣孢子，生于菌丝中间或分枝顶端，椭圆形或球形，光滑，6-12×4.3-7.4μm。
(2)rRNA基因序列测定结果：
5’-ACATTTCAGAAAGTTGGGTGTTTTACGGACGTGGACGCGCCGCGCTCCCGGTGCGAGTTGTGCAAACTACTGCGCAGGAGAGGCTGCGGCGAGACCGCCACTGTATTTAGGGGCCGGCACCCGTGTGAGGGGTCCCGATCCCCAACGCCGATCCCCCGGAGGGGTTCGAGGGTTGAAATGACGCTCGGACAGGCATGCCCGCCAGAATACTGGCGGGCGCAATGTGCGTTCAAAGATTCGATGATTCACTGAATTCTGCAATTCACATTACTTATCGCATTTCGCTGCGTTCTTCATCGATGCCAGAACCAAGAGATCCGTTGTTGAAAGTTTTGATTCATTTTGAATTTTTGCTCAGAGCTGTAAAGAAATACGTCCGCGAGGGGACTACAGAAAGAGTTTGGTTGGTTCCTCCGG-3’(包括18S rRNA片段，ITS1、5.8SrRNA、ITS2区全序列及28S rRNA序列片断)
(3)鉴定结论：
18S rRNA序列表明，该菌株与Trichoderma asperellum strainPT06(gi161702042)，Trichoderma asperellum strainPT57(gi161702041)，Trichoderma asperellum strainPT89(gi161702037)，Trichoderma asperellum isolate STRG1(gi194022401)四种菌株的序列相似性高达100％；形态学观察表明，菌落形态及显微形态也与棘孢木霉(Trichodermaasperellum)一致；因此我们鉴定该菌株为棘孢木霉(Trichoderma asperellum)。
2.菌种的产酶特征：
植物细胞壁的主要组成成份是纤维素、半纤维素(主要是木聚糖)和果胶等，所以，菌株发酵产生纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶能力可以用来衡量破解中药渣细胞壁能力和转化中药渣中动物不能吸收的各种细胞壁组成成份为动物易于吸收的小分子营养成份的能力。
棘孢木霉发酵后不同时间分别测定羧甲基纤维素酶活(CMC酶活)、β-葡聚糖酶活、木聚糖酶活、果胶酶活，结果如附图2。
从附图2的酶活变化曲线分析，可以看出所测四种酶活均在60h时达到最大值，之后开始逐渐下降，总体来看所测酶活在36h至84h之间较高。
本发明的有益效果为：
本发明提供的微生物发酵转化利用中药渣制备饲料添加剂的方法，微生物发酵菌种采用棘孢木霉(Trichoderma asperellum)，通过棘孢木霉发酵产生的纤维素酶、β-葡聚糖酶、木聚糖酶和果胶酶等酶系，分解中药渣中纤维素、半纤维素、果胶质等细胞壁构成成份，转化成动物可直接利用的小分子糖、单糖、多肽和氨基酸等，提高营养成分；同时使细胞壁破裂，使中草药渣中的有效成分和营养物质充分溶出。最终制成兼具药用功能和营养功能的绿色饲料添加剂，可有效解决中药渣污染问题和中草药饲料添加剂资源短缺问题。
附图说明
图1为菌株显微形态照片；
图2为菌株酶活检测曲线。
具体实施方式
实施例一：
将黄芪药渣烘干粉碎，按黄芪药渣75％、麸皮20％、番薯淀粉4％、尿素1％的配比混合均匀，料水比为1∶1.4，121℃灭菌30分钟。接种棘孢木霉孢子悬浮液(浓度为107个/ml)，接种量为发酵培养基基质的15％，经28℃静止培养68小时后烘干粉碎即得产品。与发酵前相比产品中可利用黄芪甲苷含量增加413.2％，粗蛋白质含量增加51.6％，粗纤维含量下降19.3％。
实施例二：
将党参药渣烘干粉碎，按党参药渣80％、麸皮15％、玉米粉3％、黄豆饼粉2％的配比混合均匀，料水比为1∶1.2，121℃灭菌30分钟。接种棘孢木霉孢子悬浮液(浓度为107个/ml)，接种量为发酵培养基基质的20％，经28℃静止培养90小时后烘干粉碎即得产品。与发酵前相比产品中可利用党参炔苷含量增加356.6％，粗蛋白质含量增加46.4％，粗纤维含量下降23.8％。
Claims (1)
1.棘孢木霉在发酵法转化利用中药渣中的应用，所述棘孢木霉的拉丁文名称为Trichoderma asperellum，菌种保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCC No.4138。
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