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1、科技创新基金项目申报表项目名称： 菌株 PoD5 对棉籽壳培养基优化的研究 一、 项目基本情况项目名称 菌株 PoD5 对棉籽壳培养基优化的研究项目类别 自然科学类学术论文研究期限 6 个月 申请经费 500 元项目简介近年来，我国的食药用菌产业不断发展，集约化和工厂化生产已经占据主导地位，而要实现食药用菌大规模化的栽培，培养基的配制是至关重要的。棉籽壳被称为食药用菌的万能培养基，如何更好地使棉籽壳中的成分被食药用菌吸收利用已经成为当前培养基研究的热点。本项目将对具有棉籽壳降解潜力的菌株 PoD5 进行以下研究：1 实验探究培养温度、培养时间、pH 值 和菌株 PoD5 接种量对栽种于棉籽壳培
2、养基的平菇产量的影响；2 实验探究菌株 PoD5 是属于哪种菌种；3 根据实验结果分析菌株 PoD5 是否具有开发价值。二、立论依据（项目的意义、现状分析、参考文献等）1.项目的意义棉籽壳（Cottonseed Hulls）也称棉皮，是棉籽经过剥壳机分离出棉仁后剩下的外壳。棉籽壳最早竟被当作“废品”扔掉，造成了对环境的污染，以后虽被逐渐利用，但多数局限于生产、生活的燃料或用于取暖，这是对资源的极大浪费1。其实，棉籽壳中含有丰富的维生素、蛋白 质，而且通气保气、PH 值接近中性，是培养多种好气性食用菌和药用菌的理想而又经济的天然培养料。利用棉籽壳培植食用菌，生产设备简单，原料来源广而价廉，栽培方
3、式多样，既可工厂化、专业 化大规模生产，又适合个体生产发展多种经营 2。棉籽壳被称为食药用菌的万能培养基，用棉籽壳做银耳、黑木耳、香菇、草菇、金针菇、猴头、凤尾菇等食用菌培养基 3，在菌丝 生长率、杂菌控制率、产品产量和质量上都优于其它培养料。因此，以棉籽壳为培养料的培养基的研究已经成为当前的国内外研究的热点。菌株 PoD5 是从培养平菇的棉籽壳培养基中分离出的一种微生物，对棉籽壳有一定的降解潜力，我们可以利用该菌对棉籽壳培养基的组分进行进一步改造优化，有望使棉籽壳培养基的利用更为广泛、更加高效，提高培养基的附加值，从而增加食药用菌的产量，提高经济效益。2. 现状分析当前国内外关于培养基优化的
4、研究主要集中在研究培养基组成与配比，探求培养基组分的最佳配方 4-5。研究培养基组成与配比的关键在于两点，一是试验设计方法 6-10，常用的试验设计方法有单因素法、正交实验设计、均匀设计和 Plackett-Burman 设计等，二是数据统计方法 11-13，常用的数据统计方法有响应曲面分析法、遗传算法等。关于培养基组成与配比的研究取得了大量的成果，也的确使很多培养基的利用更为广泛和高效，其中的突出代表有吕扬勇 14等对重组谷氨酸棒杆菌产苏氨酸发酵培养基的优化，韩建春 15等对产葡萄糖氧化酶菌株发酵培养基的优化，可这一方面的研究却随着研究的深入而逐渐陷入瓶颈，要想对培养基进行进一步改造，急需培
5、养基优化的新思路，而利用菌株对培养基进行优化就是个很好的思路，并且国内外尚无相关报道。关于棉籽壳培养基优化的研究则主要集中在研究生物酶类对棉籽壳的降解作用 16，如碱性纤维素酶、碱性木聚糖酶 、角质酶和果胶酶等，其中碱性纤维素酶和碱性木聚糖酶对棉籽壳的降解作用最为显著。半纤维素是棉籽壳的主要组分，而碱性木聚糖酶对半纤维素有专一的降解作用，因此，提高碱性木聚糖酶对棉籽壳的降解作用，能够最大程度地提高复合酶对棉籽壳的降解效果。上述的生物酶类对棉籽壳的确有较好的降解作用，可这些酶类的价格高昂，所要求的反应条件相当苛刻，不利于大规模的集约化和工厂化生产。综上所述，对菌株 PoD5 的研究是十分必要的。
6、对于该菌的研究，有望培养基优化提供新的思路和方法，使培养基的利用更为广泛、更加高效，提高培养基的附加值，从而增加食药用菌的产量，提高经济效益。3. 参考文献1 周 显福 .棉籽壳的综合利用J. 化学世界,1990,(8):375-3772 吴瑞杰.棉籽壳培养食用菌大有可为J. 安徽财贸学院报,1988,(5):773 刘小争.棉籽壳是食用菌的好培养料J. 现代农业,1987.（11）:364 肖 怀秋 ,李玉珍. 微生物培养基优化方法研究进展J. 酿酒科技，2010， （1）：90-945代志 凯,张 翠,阮征. 试验设计和优化及其在发酵培养基优化中的应用J. 微生物学通报,2010,(6)：
7、894-9016郝学 财,余 晓斌,刘志钰,等.响应面方法在优化微生物培养基中的应用.食品研究与开发,2006,27(1):38-41.7李季 ,蒲彪 .人工神经网络在食品微生物发酵中的应用.食品研究与开发，2009，30（4）：171174.8袁哲明 ,左斌 ,谭泗桥,等.基于均匀设计与支持向量回归的发酵配方优化.过程工程学报,2009,9(1):148-152.9Marteijn RC,Jurrius O,Dhont J,et al.Optimization of afeed medium for fed-batch culture of insect cells using agenet
8、ic.Biotechnol Bioeng,2003,81(3):269-278.10Lara EF,Link H,Botz DW.Evaluation of artificial neural networks for modelling and optimization of medium composition with a genetic algorithm.Proc Biochem,2006(41):2200-2206.11Botz DW.Experimental design for fermentation media statistical design or global ra
9、ndom search J Biosci Bioeng,2000,90(5):473-483.12Wang JL,Wan W.Experimental design methods for fer-mentative hydrogen production:a review.International Journal of Hydrogen Energy,2009,34(1):235-244.13Kennedy M,Krouse D.Strategies for improving fermen-tation medium performance:a review.J and Microbio
10、l,Biotechnol 1999,23(6): 456-475.14 吕扬 勇 ,伍展红,郑穗平.重组谷氨酸棒杆菌产苏氨酸发酵培养基的优化J.食品与发酵工业,2010,（12）：25-3015 韩 建春 ,冯镇,张宏伟.产葡萄糖氧化酶菌株的筛选及发酵培养基的优化J.食品科学, 2011, (01) :149-15316 阎贺 静 ,华兆哲,堵国成,陈坚.碱性木聚糖酶降解棉籽壳的热动力学J.印染,2009,（19）:1-4三、研究方案a)研究目标、研究内容和拟解决的关键问题b)拟 采取的研究方法及可行性分析c)本项目的特色与创新之处d)预 期的研究进展和成果a)研究目标、研究内容和拟解决的关键
11、问题1.研究目标：找出菌株 PoD5 优化棉籽壳培养基的最佳条件，提高食药用菌对棉耔壳培养基的利用率，从而增加食药用菌产量，提高经济效益。2.研究内容：（1）实验探究培养温度、培养时间、pH 值 和菌株 PoD5 接种量对栽种于棉籽壳培养基的平菇产量的影响；（2）实验探究菌株 PoD5 是属于哪种菌种；（3）根据实验结果分析菌株 PoD5 是否具有开发价值。3.拟解决的关键问题：（1）菌株 PoD5 接种量的控制；（2）菌株 PoD5 活性的保持。b)拟采取的研究方法及可行性分析：1.拟采取的研究方法（1）单因素法探究培养温度、培养时间、pH 值 和菌株 PoD5 接种量对栽种于棉籽壳培养基的
12、平菇产量的影响 探究培养温度对栽种于棉籽壳培养基的平菇产量的影响将棉籽壳培养基 pH 值调到 7.0，再将菌株 PoD5 按 6%的接种量在培养基上接种，在此培养基上栽种平菇，分别在 15、20、25、30、35下培养，培养时间 24 h，测定所得平菇菌体质量。 探究培养时间对栽种于棉籽壳培养基的平菇产量的影响将棉籽壳培养基 pH 值调到 7.0，再将菌株 PoD5 按 6%的接种量在培养基上接种，在此培养基上栽种平菇，在 25下培养，培养时间分别为 12 h、 24 h、48h、 72h，测定所得平菇菌体 质量。 探究 pH 值对栽种于棉籽壳培养基的平菇 产量的影响将灭菌前的培养基 pH 值
13、分别调到 5.0、5.4、5.8、6.2、6.6、7.0、7.4、7.8，再将菌株 PoD5 按 6%的接种量在培养基上接种，在此培养基上栽种平菇，在25下培养，培养时间分别为 24 h，测定所得平菇菌体质量。 探究菌株 PoD5 接种量对栽种于棉籽壳培养基的平菇产量的影响将棉籽壳培养基 pH 值调到 7.0，再将菌株 PoD5 按2%、4%、6%、8%、10%的接种量在培养基上接种，在此培养基上栽种平菇，在 25下培养，培养时间分别为 4 h，测定所得平菇菌体质量。（2）革兰氏染色及细菌形态观察探究菌株 PoD5 是属于哪种菌种：细菌形态采用革兰氏染色法，芽孢采用孔雀石绿染色法，鞭毛采用西萨
14、-基尔染色。（3）接种液稀释法进行菌株 PoD5 接种液的配制将培养好的接种液取上清液作为接种液, 根据所需要的稀释倍数,在一定量的稀释水中加入 5 mL 接种液,充分混匀,以保 证菌株 PoD5 接种量的准确。（4）平菇的栽种实验组每个罐头瓶装经菌株 PoD5 降解的棉籽壳 100g,石灰 2g,石膏 2g,尿素 0.4g,过磷酸钙 0.5g,食盐 0.5g;，对照组每个罐头瓶装未经菌株 PoD5 降解了的棉籽壳 100g,石灰 2g,石膏 2g,尿素 0.4g,过磷酸钙 0.5g,食盐 0.5g。用 150mL自来水拌匀后装瓶，料压平，中央打孔，用 报纸和塑料薄膜封口，1xl05Pa 灭菌
15、 1.5h，接平菇种约 3g。菌丝生长阶段,置实验所要求的温度下培养，菌丝长至 2/3 瓶后覆土，满瓶后置 20-22下培养，出菇管理按常规方法。2.可行性分析 我系拥有专门的微生物实验室，实验器材比较齐全，实验条件比较完善，为该课题实验的顺利进行打下了基础。 我系已成功从培养平菇的棉籽壳培养基中分离出了菌株 PoD5，其他所须的实验材料也非常容易购买到。 此项目的指导老师长期从事微生物的研究工作，有丰富的工作经验，能够为我们进行此项研究提供宝贵的指导意见。 此项目的负责人及其合作成员对微生物的研究很有热情，已进行过相关课程的学习，具有一定的理论基础，熟悉相关的实验操作。c)本项目的特色与创新
16、之处：1本课题所使用的菌株 PoD5 是从培养平菇的棉籽壳培养基中新分离出的一种微生物，国内外尚无利用菌株 PoD5 对培养基进行优化的相关报道，故利用菌株 PoD5 对培养基 进行优化是本课题的一大新颖之处。2本课题利用微生物对培养基进行优化，这是一个非常新颖的培养基优化思路，有望使培养基的利用更为广泛和高效，提高培养基的附加值，从而增加食药用菌的产量，提高经济效益。3本课题从培养温度、培养时间、 pH 值 和菌株接种量等多个角度研究菌株 PoD5 对 栽种于棉籽壳培养基的平菇产量的影响，研究角度比较新颖、全面。d)预期的研究进展和成果：1.预期研究进展 2011 年 4 月-5 月，搜集文献资料，拟定实验 方案； 2011 年 6 月-8 月，进行实验并记录相关结 果； 2011 年 9 月-1
