[发明专利]一种适用于蛹虫草菌培养的含有还原型谷胱甘肽的合成培养基、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种适用于蛹虫草菌培养的含有还原型谷胱甘肽的合成培养基、制备方法及应用。本发明通过在培养基中添加一定量还原型谷胱甘肽，显著提高谷胱甘肽过氧化物酶活力，大幅增加虫草素产量。此外，在液体培养体系，还原型谷胱甘肽还可以改变蛹虫草菌菌体形态，使其形成疏松网状结构的规则菌球，有助于发酵后期固液分离，实现菌体循环利用，可应用于虫草素工业化生产。

技术领域

本发明属于农业、食品及生物医药领域，具体涉及一种通过还原型谷胱甘肽调控蛹虫草菌高产虫草素的方法。

背景技术

1950年Cunningham等首次从药用蕈菌蛹虫草Cordyceps militaris的发酵液中分离得到生物活性物质虫草素。虫草素作为蛹虫草菌的主要生物活性物质，自发现之后备受医学界的关注，其具有调节机体免疫功能，提高机体综合抗病能力，抗菌消炎等功效。虫草素能够有效抑制乳腺癌、宫颈癌细胞的增殖，美国国家癌症研究所研究人员发现虫草素对白血病具有很好的治疗作用，且已进入临床试验阶段。虫草素结构中存在一个游离的-OH，可以嵌入到肿瘤细胞的DNA和RNA中，阻止其磷酸化，从而抑制肿瘤细胞核酸的合成。此外，虫草素还对枯草芽孢杆菌、鸟结核杆菌、牛型结核分枝杆菌、链球菌、鼻疽杆菌、炭疽杆菌、猪出血性败血症杆菌、葡萄球菌等病原菌，以及石膏样小芽孢癣菌、羊毛状小芽孢癣菌、须疮癣菌等皮肤致病性真菌均有明显的抑制作用。

虫草素可以通过化学法和生物法两种途径获得。化学合成法由于其原料成本高、合成工艺繁琐、产物收率低、副产物多等诸多缺点限制了其广泛应用。生物法主要利用蛹虫草子实体或液体培养得到的菌丝体和培养液，从中提取虫草素。虽然蛹虫草子实体能够实现大规模人工培育，但由于培育周期长，培养过程不易控制，且虫草素含量低，使得大规模提取纯化的效率低、成本高。液体培养具有空间利用率高、发酵过程容易控制、且产物生成目的性强等优势。近年来，国内外学者开展了大量应用蛹虫草菌液体培养生产虫草素的研究，考察了培养方式、培养基成分、溶氧控制、前体物质添加等因素对蛹虫草菌合成虫草素的影响，提出了多种提高虫草素产量的有效策略。目前，文献报道中虫草素发酵产量不超过10g/L，但发酵周期长，虫草素生产强度低，难以为虫草素相关新药开发及其产业化生产提供原料保障。因此，大幅提高蛹虫草菌的虫草素生产能力并实现虫草素的规模化生产，具有重要经济及应用价值，是目前研究的主要方向。

发明内容

为弥补现有技术的空白，本发明提供了一种适于蛹虫草菌液体培养或固体培养的外源添加物质还原型谷胱甘肽，有助于提高虫草素产量。

本发明的发明构思是：由于氧化应激参与丝状真菌次级代谢调控。还原型谷胱甘肽作为还原性物质可以参与胞内ROS分解反应，调控胞内氧化还原状态。还原型谷胱甘肽不仅可以显著提高蛹虫草菌虫草素产量，而且在液体发酵体系可以改变菌体形态，形成较规则菌球形态。菌球内部形成较疏松的网状结构，形成一定氧浓度梯度，使得菌球内部的细胞处于氧供应缺乏的状态，有助于虫草素积累。此外，菌球形态便于发酵后期固液分离，实现菌体循环利用，可应用于虫草素工业化生产。

本发明首要目的是，提供一种适用于蛹虫草菌培养的合成培养基，该培养基包括葡萄糖、无机盐、氨基酸和维生素B₁，具体包括：20-50g/L葡萄糖、5-10g/L硫酸铵、0.5-1g/L磷酸氢二钾、0.5-1g/L磷酸二氢钾、0.5-10g/L硫酸镁、0.5-15g/L硫酸锌、5-10g/L甘氨酸、0.5-1g/L天门冬氨酸、0.5-2g/L谷氨酰胺、0.1-0.5g/L酪氨酸、0.05-0.2g/L半胱氨酸、0.5-1g/L亮氨酸、0.5-2g/L赖氨酸、0.05-0.5g/L苯丙氨酸、0.1-1g/L维生素B₁。

上述合成培养基与还原型谷胱甘肽组成含有还原型谷胱甘肽的合成培养基。

其中，上述含有还原型谷胱甘肽的合成培养基的制备步骤如下：

(1)将葡萄糖溶解于1份水中，作为组分A，单独装于三角瓶内，121℃条件灭菌15-20min；