CN104025904B - 松茸菌丝的培养方法及其专用装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种松茸菌丝的培养方法及专用装置，属于松茸菌丝的人工培养领域。所述专用装置包括：罐体(1)、罐盖(2)、搅拌棒(3)、搅拌叶(4)、出气口(5)、接种口(6)、两个外部循环接口(7)和(8)、取样口(9)、入气口(11)；其中罐体(1)的上部和中部呈球型，下部呈缓坡型罐脖，整个罐体(1)呈气球形。本发明进一步公开了用所述的专用装置大量培养松茸菌丝的方法。本发明松茸菌丝专用培养罐解决了松茸菌丝培养生长缓慢、难以大量生产等问题，具有体积小、成本低、能耗低、操作简便、效率高等优点，在松茸野外人工促繁和功能性代谢产物的深度利用等方面具有重要的应用潜力。
Description
技术领域
本发明涉及一种真菌的培养方法以及实现该方法的专用装置，尤其涉及松茸菌丝的培养方法及其专用装置，属于松茸菌丝的人工培养领域。
背景技术
松茸是珍贵的林下野生真菌，被正式列入了国家二级保护植物名录。松茸是一种与松树形成营养共生关系的外生菌根菌，必须依靠活体树木的根系来维持生长；由于松茸对生长条件的要求十分苛刻，目前尚不能人工栽培。由于森林生态环境的破坏和无序的恶性采集，其生长的生物圈日趋缩小，资源日益匮乏；因而松茸人工促繁和功能性物质深度利用的需求愈来愈大，而其基础就是松茸菌丝的大量快速培养技术。
目前，松茸菌丝的培养所采用的培养器均为三角瓶或圆柱形状，均存在分离难、生长缓慢、规模小且收率低等问题，如500ml三角瓶液体培养收率仅为4g/L左右，尽管有收率20g/L左右的报道但其培养量仅为100ml规模或培养时间长达1个月以上。松茸菌丝的人工培养中所普遍存在的规模小、周期长和收率低等问题严重制约了松茸野外人工促繁技术和功能性物质深度开发利用研究的开展，亟待改进。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种培养规模大、周期短、松茸菌丝的收率高的松茸菌丝专用培养装置。
本发明的目的之二是将将所述的专用装置应用于培养松茸菌丝。
本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的：
一种松茸菌丝的专用培养罐，包括：罐体、罐盖、搅拌棒、搅拌叶、 出气口、接种口(或补料口)、取样口、入气口；其中，罐盖、出气口以及接种口(或补料口)设置在罐体的上端；搅拌棒和搅拌叶位于罐体的内腔中心；取样口设置在罐体的下端；在取样口中设置有控制阀，在入气口中设置有控制阀；其中，罐体的上部及中部的体积显著大于罐体下部的体积且罐体中部的体积最大。
为了达到最佳的技术效果，优选的，罐体的上部和中部呈球型，罐体的下部呈缓坡型罐脖，整个罐体呈气球形。
目前松茸菌丝的培养罐均为三角瓶或圆柱形状，用三角瓶或圆柱形状的培养罐培养松茸菌丝，均存在收率低、培养规模小、培养周期长等问题；本发明通过大量的实验发现，采用中、上部体积大，下部体积缓坡型缩小的气球形培养罐能有效增加单位容积培养液的空气接触面积，提高培养液的氧气溶量，减少气泡破裂给细胞所带来的胁迫，加大培养液的整体循环，促使菌丝培养均匀，最终显著提高松茸菌丝的培养效率。经试验证实，相比现有的圆柱形或三角形等其它形状的培养罐体，气球形罐体能显著提高松茸菌丝的培养效率。
本发明进一步发现，在培养过程中，氧气供应采用鼓泡式入气(即：从培养罐底部供气)的供应方式能够确保氧气的充足供应及氧气的分布均匀，能够有效提高松茸菌丝的培养效率；因此，本发明优选将入气口设置在培养罐的最底部，实现从培养罐底部供气氧气。此外，在入气口内设置一个入气口控制阀，能够确保培养(供气)前和培养(供气)结束后，避免罐体内培养液滴漏以及被污染等情况。
从培养罐底部供应氧气时，入气口附近的菌丝附着生长并成团常会造成入气通道不畅通或堵塞，最终导致菌丝培养效率低下；为了解决上述问题，本发明在靠接入气口的上方设置两个外部循环接口，两个外部循环接口用软管连接，在入气口附近形成培养液的流体循环，防止入气口附近菌丝附着生长并成团所引起的入气通道的堵塞，保证培养平稳及高效率。
设置在培养罐罐体下部的取样口便于实时分析碳氮等营养源、pH值和代谢产物成分变化；其中，设置在取样口中的控制阀能够保证非取样时段罐体内培养液的滴漏和污染。
设置在培养罐罐体上部的出气口能够保证恒压并避免异常罐压所带来的培养效率的降低。
位于培养罐罐体的内腔中的搅拌棒和搅拌叶能够防止气泡产生、有害成分形成和菌丝成团所带来的培养效率的降低。
本发明还提供了一种应用所述的专用培养罐培养松茸菌丝的方法，该方法包括：
1、将松茸菌丝的培养基注入到罐体中，培养基的体积不超过罐体体积的80％；
2、将松茸菌种通过接种口或补料口接种到罐体的培养基中，开启搅拌棒，进行松茸菌丝的培养；
3、开启入气口中设置的控制阀，通过罐体的底部向培养基供应氧气；
4、适时开启出气口，排除罐体内的过多的气体，保证罐体内的恒压；
5、通过取样口从培养罐内取出样品进行分析；通过接种口(或补料口)适时向罐体内补充营养成分。
本发明还提供了另外一种应用所述的专用培养罐培养松茸菌丝的方法，该方法包括：
1、将松茸菌丝的培养基注入到罐体中，培养基的体积不超过罐体体积的80％；
2、将松茸菌种通过接种口或补料口接种到罐体的培养基中，开启搅拌棒，进行松茸菌丝的培养；
3、开启入气口中设置的控制阀，通过罐体的底部向培养基供应氧气；将两个外部循环接口用软管连接，在入气口附近形成培养液的流体循环；
4、适时开启出气口，排除罐体内的过多的气体，保证罐体内的恒压；
5、通过取样口从培养罐内取出样品进行分析；通过接种口或补料口适时向罐体内补充营养成分。
本发明的松茸菌丝专用培养罐，解决了松茸菌丝培养生长缓慢以及难以大量生产等问题，具有体积小，成本低，能耗低，操作简便，效率高等优点，本发明在松茸野外人工促繁和功能性代谢产物的深度利用等方面具有重要的应用潜力。
附图说明
图1是本发明松茸菌丝的专用培养罐的一种结构示意图。
图2是本发明松茸菌丝的专用培养罐的另外一种结构示意图。
附图标记：1-罐体，2-罐盖，3-搅拌棒，4-搅拌叶，5-出气口，6-接种口(或补料口)，7-远离入气口的外部循环接口，8-靠近入气口的外部循环接口，9-取样口，10-设置在取样口中的控制阀，11-入气口，12-设置在入气口中的控制阀。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
以下结合说明书附图对本发明的结构和技术效果作进一步说明。
图1是本发明的松茸菌丝的专用培养罐的第一种结构示意图；它包括：罐体(1)、罐盖(2)、搅拌棒(3)、搅拌叶(4)、出气口(5)、接种口或补料口(6)、取样口(9)、入气口(11)；其中，罐盖(2)、出气口(5)以及接种口(或补料口)(6)设置在罐体(1)的上端；搅 拌棒(3)和搅拌叶(4)位于罐体(1)的内腔中心；取样口(9)设置在罐体(1)的下端；在取样口(9)中设置有控制阀(10)；入气口(11)设置在培养罐的最底部，在入气口(11)中设置有控制阀(12)；其中罐体(1)的上部和中部呈球型，罐体的下部呈缓坡型罐脖，整个罐体呈气球形。
该松茸菌丝的培养罐的使用方法包括：将松茸菌丝的培养基注入到罐体(1)中，培养基的体积不超过罐体(1)体积的80％；将松茸菌种通过接种口或补料口(6)接种到罐体(1)的培养基中，开启搅拌棒(3)，进行松茸菌丝的培养；开启入气口(11)中设置的控制阀(12)，通过罐体的底部向培养基供应氧气；适时开启出气口(5)，排除罐体内的过多的气体，保证罐体内的恒压；通过取样口(9)从培养罐内取出样品进行分析；通过接种口(或补料口)(6)适时向罐体内补充营养成分。
图2是本发明松茸菌丝的专用培养罐的另一种结构示意图；它包括：罐体(1)、罐盖(2)、搅拌棒(3)、搅拌叶(4)、出气口(5)、接种口(或补料口)(6)、两个外部循环接口(7)和(8)，取样口(9)、入气口(11)；其中，罐盖(2)、出气口(5)以及接种口(或补料口)(6)设置在罐体(1)的上端；搅拌棒(3)和搅拌叶(4)位于罐体(1)的内腔中心；取样口(9)设置在罐体(1)的下端；在取样口(9)中设置有控制阀(10)；入气口(11)设置在培养罐的最底部，在入气口(11)中设置有控制阀(12)；将入气口设置在培养罐的最底部，实现从培养罐底部供气氧气。此外，在入气口内设置一个入气口控制阀，能够确保培养(供气)前和培养(供气)结束后，避免罐体内培养液滴漏以及被污染等情况。两个外部循环接口(7)和(8)设置在靠接入气口的上方；在靠接入气口的上方设置两个外部循环接口，两个外部循环接口用软管连接，在入气口附近形成培养液的流体循环，防止入气口附近菌丝附着生长并成团所引起的入气通道的堵塞，保证培养平稳及高效率。
罐体(1)的上部和中部呈球型，罐体的下部呈缓坡型罐脖，整个罐体呈气球形；采用中、上部体积大，下部体积缓坡型缩小的气球形培养罐能有效增加单位容积培养液的空气接触面积，提高培养液的氧气溶量，减少气泡破裂给细胞所带来的胁迫，加大培养液的整体循环，促使菌丝培养均匀。
该松茸菌丝的培养罐的使用方法包括：将松茸菌丝的液体培养基注入到罐体(1)中，液体培养基的体积不超过罐体(1)体积的80％；将松茸菌种通过接种口(或补料口)(6)接种到罐体(1)的培养基中，开启搅拌棒(3)，进行松茸菌丝的培养；开启入气口(11)中设置的控制阀(12)，通过罐体的底部向培养基供应氧气；将两个外部循环接口(7)和(8)用软管连接，在入气口附近形成培养液的流体循环；适时开启出气口(5)，排除罐体内的过多的气体，保证罐体内的恒压；通过取样口(9)从培养罐内取出样品进行分析；通过接种口或补料口(6)适时向罐体内补充营养成分。
实验例1 应用本发明松茸菌丝专用培养罐培养松茸菌丝的实验
一、培养设备及材料
1、培养罐：采用图2所示的专用培养罐(罐体体积为10L)。
2、接种用菌丝的准备
2.1用固体培养基培养(24℃)60天；
2.2将菌丝切碎，用若干个500ml三角瓶内装(200mL培养液)，摇床(110rpm,24℃)液体培养20天以上；
2.3将液体培养菌丝用菌丝捣碎机(13000rpm,30s)捣碎并定量。
3、液体培养液成分(g/L)
碳(C)源30-35，氮(N)源0.7-0.8，磷(P)源0.25-0.30，钾(K)0.28-0.30，镁(Mg)0.045-0.050，钙(Ca)0.45-0.50，锰(Mn)0.47-0.48，pH6.5。
二、培养方法
将8L松茸菌丝液体培养基注入到罐体(1)中；将松茸菌种按照0.15g/L的接种量通过接种口(6)接种到罐体(1)的液体培养基中，开启搅拌棒(3)，开启入气口(11)中的控制阀(12)，通过罐体的底部向培养基供应氧气，进行松茸菌丝的培养；培养条件为：培养温度：24℃；搅拌转速：200rpm；通气：0.2-0.3vvm；培养时间：15d；
将两个外部循环接口(7)和(8)用软管连接，在入气口附近形成培养液的流体循环；在培养过程中适时开启出气口(5)，排除罐体内的过多的气体，保证罐体内的恒压；通过取样口(9)从培养罐内取出样品进行分析；如果培养液中缺乏营养元素(碳氮等)，则通过接种口(或补料口)(6)适时向罐体内补充营养成分(碳氮等)。
三、实验结果
10天左右就能达到生长稳定期，10天时松茸菌丝收率达到了24g/L。
对比实验例1
对比实验例中所采用的培养罐的形状为圆柱形，除此之外，培养罐的其余的结构均与实验例1中的培养罐相同；松茸菌丝的培养方法以及培养条件均与实验例1相同。
实验结果：圆柱形培养罐的培养周期需要25天以上才能达到生长稳定期；培养25天时的菌丝收率仅为9.5g/L。
Claims (2)
1.一种应用松茸菌丝的专用培养罐培养松茸菌丝的方法，其中，所述松茸菌丝的专用培养罐，包括：罐体(1)、罐盖(2)、搅拌棒(3)、搅拌叶(4)、出气口(5)、接种口(6)、取样口(9)、入气口(11)；其中，罐盖(2)、出气口(5)以及接种口(6)设置在罐体(1)的上端；搅拌棒(3)和搅拌叶(4)位于罐体(1)的内腔中心；取样口(9)设置在罐体(1)的下端；在取样口(9)中设置有控制阀(10)，在入气口(11)中设置有入气口控制阀(12)；其特征在于：罐体(1)的上部及中部的体积显著大于罐体下部的体积，且罐体中部的体积最大；
罐体(1)的上部和中部呈球型，罐体(1)的下部呈缓坡型罐脖；罐体(1)的整体呈气球形；
将入气口(11)设置在培养罐的最底部；在入气口(11)内设置一个入气口控制阀(12)；
所述培养松茸菌丝的方法包括：
a、将松茸菌丝的培养基注入到罐体(1)中，培养基的体积不超过罐体(1)体积的80％；
b、将松茸菌种通过接种口(6)接种到罐体(1)的培养基中，开启搅拌棒(3)，进行松茸菌丝的培养；
c、开启入气口(11)中设置的入气口控制阀(12)，通过罐体的底部向培养基供应氧气；
d、适时开启出气口(5)，排除罐体内的过多的气体，保证罐体内的恒压；
e、通过取样口(9)从培养罐内取出样品进行分析；通过接种口(6)适时向罐体内补充营养成分。
2.一种应用松茸菌丝的专用培养罐培养松茸菌丝的方法，其中，所述松茸菌丝的专用培养罐，包括：罐体(1)、罐盖(2)、搅拌棒(3)、搅拌叶(4)、出气口(5)、接种口(6)、取样口(9)、入气口(11)；其中，罐盖(2)、出气口(5)以及接种口(6)设置在罐体(1)的上端；搅拌棒(3)和搅拌叶(4)位于罐体(1)的内腔中心；取样口(9)设置在罐体(1)的下端；在取样口(9)中设置有控制阀(10)，在入气口(11)中设置有入气口控制阀(12)；其特征在于：罐体(1)的上部及中部的体积显著大于罐体下部的体积，且罐体中部的体积最大；在靠接入气口(11)的上方设置两个外部循环接口(7)和(8)；一个外部循环接口(7)远离入气口(11)，另一个外部循环接口(8)靠近入气口(11)；
罐体(1)的上部和中部呈球型，罐体(1)的下部呈缓坡型罐脖；罐体(1)的整体呈气球形；
将入气口(11)设置在培养罐的最底部；在入气口(11)内设置一个入气口控制阀(12)；
所述培养松茸菌丝的方法包括：
a、将松茸菌丝的培养基注入到罐体(1)中，培养基的体积不超过罐体(1)体积的80％；
b、将松茸菌种通过接种口(6)接种到罐体(1)的培养基中，开启搅拌棒(3)，进行松茸菌丝的培养；
c、开启入气口(11)中设置的入气口控制阀(12)，通过罐体的底部向培养基供应氧气；将两个外部循环接口(7)和(8)用软管连接，在入气口附近形成培养液的流体循环；
d、适时开启出气口(5)，排除罐体内的过多的气体，保证罐体内的恒压；
e、通过取样口(9)从培养罐内取出样品进行分析；通过接种口(6)适时向罐体内补充营养成分。
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