Помощь студентам в учебе
Оптимизация технологии культивирования биотехнологически значимых видов Hericium на целлюлозосодержащих субстратах
|
АННОТАЦИЯ 2
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 4
ВВЕДЕНИЕ 5
1 Обзор литературы 8
1.1 Промышленное культивирование базидиомицетов 8
1.2 Характеристика H. coralloides и H. erinaceus и их свойства 10
1.2.1 Филогенетическое положение H. coralloides и H. erinaceus 10
1.2.2 Морфофизиологическое описание ежовика коралловидного (Hericium coralloides) 17
1.2.3 Морфофизиологическое описание ежовика гребенчатого
(Hericium erinaceus) 21
1.2.4 H. coralloides и H. erinaceus как источники биологически
активных веществ 25
2 Материалы и методы 29
2.1 Материалы и реагенты 29
2.2 Подбор питательной среды для культивирования H. coralloides и H.
erinaceus 30
2.3 Объект исследования 31
2.4 Работа в асептических условиях 31
2.5 Статистическая обработка результатов эксперимента 33
2.6 Культивирование базидиомицетов H. coralloides и H. erinaceus в
лабораторных условиях 34
2.6.1 Подбор водных экстрактов с добавлением питательной среды
«МСМ» для культивирования H. coralloides и H. erinaceus in vitro 34
2.6.2 Получение плодовых тел H. coralloides и H. erinaceus на
экспериментальном субстрате 36
3 Результаты и их обсуждение 37
3.1 Влияние состава водных экстрактов на освоение мицелием чашек Петри 37
3.2 Культивирование H. coralloides и H. erinaceus на экспериментальном
субстрате 40
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 43
Благодарность 45
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 46
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 4
ВВЕДЕНИЕ 5
1 Обзор литературы 8
1.1 Промышленное культивирование базидиомицетов 8
1.2 Характеристика H. coralloides и H. erinaceus и их свойства 10
1.2.1 Филогенетическое положение H. coralloides и H. erinaceus 10
1.2.2 Морфофизиологическое описание ежовика коралловидного (Hericium coralloides) 17
1.2.3 Морфофизиологическое описание ежовика гребенчатого
(Hericium erinaceus) 21
1.2.4 H. coralloides и H. erinaceus как источники биологически
активных веществ 25
2 Материалы и методы 29
2.1 Материалы и реагенты 29
2.2 Подбор питательной среды для культивирования H. coralloides и H.
erinaceus 30
2.3 Объект исследования 31
2.4 Работа в асептических условиях 31
2.5 Статистическая обработка результатов эксперимента 33
2.6 Культивирование базидиомицетов H. coralloides и H. erinaceus в
лабораторных условиях 34
2.6.1 Подбор водных экстрактов с добавлением питательной среды
«МСМ» для культивирования H. coralloides и H. erinaceus in vitro 34
2.6.2 Получение плодовых тел H. coralloides и H. erinaceus на
экспериментальном субстрате 36
3 Результаты и их обсуждение 37
3.1 Влияние состава водных экстрактов на освоение мицелием чашек Петри 37
3.2 Культивирование H. coralloides и H. erinaceus на экспериментальном
субстрате 40
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 43
Благодарность 45
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 46
Всестороннее изучение базидиальных грибов является одной из приоритетных задач промышленной биотехнологии. Продукция, полученная таким образом, не нарушает естественную численность биотехнологически значимых видов и саму экологическую систему, в которой они произрастают. В то же время получение пищевых и лекарственных грибов в промышленных масштабах обеспечивает рынок сырьем, содержащим ценные БАВы .
Ситуация на политической арене способствовала скачку интереса к отечественному культивированию съедобных и лекарственных культур грибов в промышленных масштабах и дальнейшей успешной реализации «грибного производства» на территории России . В будущем темпы производства будут нарастать: уже осуществляется государственная кредитная поддержка производителей грибов и активно инвестируются проекты по отечественному грибоводству .
Работа с биотехнологически значимыми видами базидиальных грибов должна начинаться с изучения особенностей конкретного вида, его возможностей произрастания на различных питательных средах и субстратах в условиях in vitro: это необходимо для правильной идентификации культуры гриба и изучения ее экологических особенностей.
Для совмещенного (твердофазного и жидкофазного (погруженного)) культивирования используют отработанные методики, состоящие в приготовлении субстратов на основе богатых или бедных питательных сред. Особое значение имеет использование местных отходов лесопереработки и сельского хозяйства для приготовления субстратных блоков - это еще один ключевой аспект рационального использования природных ресурсов. Отрабатывая методику, экспериментируя с субстратами, можно достигнуть запрашиваемых объемов производства при меньших затратах и большей экоэффективности.
Особое биотехнологическое значение имеют редкие (во многих регионах России занесенные в Красные книги ) базидиальные грибы Hericium coralloides (Scop.) Pers. и H. erinaceus (Bull.) Pers. Интерес к ним научного сообщества связан с тем, что БАВы, которые содержатся в их плодовых телах, имеют широкий перечень терапевтических свойств: экспериментально доказаны антиоксидантные, иммуномодулирующие, гастропротекторные и гиполипидемические свойства . Таким образом, возникает необходимость сделать H. coralloides и H. erinaceus более доступными как для производителя.
H. coralloides занесен в Красные книги многих регионов РФ или занесен в перечень видов, подлежащих особому вниманию и нуждающихся в постоянном контроле в природной среде. Возможно, по этой причине литературы по культивированию этого вида в условиях in vitro не так много. Но так как H. coralloides и H. erinaceus являются представителями одного таксона, предполагается их схожесть не только на уровне морфологии, но и в требовательности к субстрату.
Технология культивирования H. erinaceus хорошо отработана. Получение плодовых тел гриба основано на твердофазном культивировании на лигноцеллюлозных субстратах, основой которых являются отходы лесопереработки и сельского хозяйства: опилки твердых лиственных пород деревьев, солома, лузга подсолнечника и кукурузные кочерыжки, содержащие целлюлозу, гемицеллюлозу и лигнин . Несмотря на неприхотливость к субстратам, все еще держится спрос на субстрат, богатый питательными веществами, и способствующий более быстрому получению плодовых тел : новые научные работы по культивированию H. erinaceus на различных субстратах появляются каждый год.
Ситуация на политической арене способствовала скачку интереса к отечественному культивированию съедобных и лекарственных культур грибов в промышленных масштабах и дальнейшей успешной реализации «грибного производства» на территории России . В будущем темпы производства будут нарастать: уже осуществляется государственная кредитная поддержка производителей грибов и активно инвестируются проекты по отечественному грибоводству .
Работа с биотехнологически значимыми видами базидиальных грибов должна начинаться с изучения особенностей конкретного вида, его возможностей произрастания на различных питательных средах и субстратах в условиях in vitro: это необходимо для правильной идентификации культуры гриба и изучения ее экологических особенностей.
Для совмещенного (твердофазного и жидкофазного (погруженного)) культивирования используют отработанные методики, состоящие в приготовлении субстратов на основе богатых или бедных питательных сред. Особое значение имеет использование местных отходов лесопереработки и сельского хозяйства для приготовления субстратных блоков - это еще один ключевой аспект рационального использования природных ресурсов. Отрабатывая методику, экспериментируя с субстратами, можно достигнуть запрашиваемых объемов производства при меньших затратах и большей экоэффективности.
Особое биотехнологическое значение имеют редкие (во многих регионах России занесенные в Красные книги ) базидиальные грибы Hericium coralloides (Scop.) Pers. и H. erinaceus (Bull.) Pers. Интерес к ним научного сообщества связан с тем, что БАВы, которые содержатся в их плодовых телах, имеют широкий перечень терапевтических свойств: экспериментально доказаны антиоксидантные, иммуномодулирующие, гастропротекторные и гиполипидемические свойства . Таким образом, возникает необходимость сделать H. coralloides и H. erinaceus более доступными как для производителя.
H. coralloides занесен в Красные книги многих регионов РФ или занесен в перечень видов, подлежащих особому вниманию и нуждающихся в постоянном контроле в природной среде. Возможно, по этой причине литературы по культивированию этого вида в условиях in vitro не так много. Но так как H. coralloides и H. erinaceus являются представителями одного таксона, предполагается их схожесть не только на уровне морфологии, но и в требовательности к субстрату.
Технология культивирования H. erinaceus хорошо отработана. Получение плодовых тел гриба основано на твердофазном культивировании на лигноцеллюлозных субстратах, основой которых являются отходы лесопереработки и сельского хозяйства: опилки твердых лиственных пород деревьев, солома, лузга подсолнечника и кукурузные кочерыжки, содержащие целлюлозу, гемицеллюлозу и лигнин . Несмотря на неприхотливость к субстратам, все еще держится спрос на субстрат, богатый питательными веществами, и способствующий более быстрому получению плодовых тел : новые научные работы по культивированию H. erinaceus на различных субстратах появляются каждый год.
В ходе исследования в соответствии с поставленной целью магистерской диссертационной работы реализован подбор оптимального целлюлозосодержащего субстрата для получения плодовых тел базидиальных грибов H. coralloides и H. erinaceus. На основании проведенной работы сформулированы следующие выводы:
1) Проведен анализ питательных сред различного состава. Богатая питательная среда «МСМ», обладающая рядом преимуществ перед стандартной средой «Сусло-агар», выбрана как оптимальная для твердофазного культивирования H. coralloides и H. erinaceus.
2) Подобраны доступные субстраты для культивирования H. coralloides и H. erinaceus в условиях in vitro на основе питательной среды «МСМ» и водных экстрактов, содержащих целлюлозу: экстракта осиновых опилок, экстракта картона, - и экстрактов, богатых углеводами и азотом: экстракта зерна овса и экстракта гороха.
3) Изучено влияние состава субстрата на динамику роста H. coralloides и H. erinaceus. Показано, что освоение мицелием чашек Петри происходит быстрее при культивировании базидиомицетов на питательной среде «МСМ» с внесением водных экстрактов зерна овса и гороха для H. coralloides и с внесением водных экстрактов зерна овса и картона - для H. erinaceus. Несмотря на положительные результаты при проведении эксперимента на экстракте картона для H. erinaceus, для промышленного культивирования и получения съедобной продукции необходима предварительная биологическая, физическая или химическая обработка картона от пропитывающих его веществ: клея, лака, водонепроницаемой пленки, - чтобы избежать их накопления плодовыми телами грибов. По этой причине от дальнейшего эксперимента с его использованием отказались. Предобработка картона, дальнейшее культивирование и оценка ростовых показателей плодовых тел грибов на таком субстрате не входили в задачи настоящей исследовательской работы.
4) На основе полученных данных о ростовых показателях H. coralloides и H. erinaceus in vitro составлен экспериментальный субстрат для получения плодовых тел. Оптимальным вариантом для подготовки субстратных блоков является смесь из зерна овса и опилок осины с добавлением гипса и мела (для понижения кислотности). Эксперимент продолжается в настоящее время: пакеты с зерновыми субстратными блоками инкубируются до полного освоения мицелием H. coralloides и H. erinaceus.
В настоящей исследовательской работе подтверждена перспектива использования таких отходов местных сельского хозяйства и лесной промышленности, как целлюлозосодержащие опилки осины и богатые питательными веществами зерно овса и горох, в качестве субстрата для получения плодовых тел H. coralloides и H. erinaceus. При расширении производственных возможностей допускается внедрение картона, при условии его дополнительной обработки, как субстрата для культивирования H. erinaceus.
Дальнейшие направления исследования по данной теме будут связаны с завершением эксперимента по получению плодовых тел H. coralloides и H. erinaceus и оценкой скорости освоения экспериментального субстрата мицелием базидиальных грибов, степени разложения экспериментального субстрата, качества полученных плодовых тел грибов.
1) Проведен анализ питательных сред различного состава. Богатая питательная среда «МСМ», обладающая рядом преимуществ перед стандартной средой «Сусло-агар», выбрана как оптимальная для твердофазного культивирования H. coralloides и H. erinaceus.
2) Подобраны доступные субстраты для культивирования H. coralloides и H. erinaceus в условиях in vitro на основе питательной среды «МСМ» и водных экстрактов, содержащих целлюлозу: экстракта осиновых опилок, экстракта картона, - и экстрактов, богатых углеводами и азотом: экстракта зерна овса и экстракта гороха.
3) Изучено влияние состава субстрата на динамику роста H. coralloides и H. erinaceus. Показано, что освоение мицелием чашек Петри происходит быстрее при культивировании базидиомицетов на питательной среде «МСМ» с внесением водных экстрактов зерна овса и гороха для H. coralloides и с внесением водных экстрактов зерна овса и картона - для H. erinaceus. Несмотря на положительные результаты при проведении эксперимента на экстракте картона для H. erinaceus, для промышленного культивирования и получения съедобной продукции необходима предварительная биологическая, физическая или химическая обработка картона от пропитывающих его веществ: клея, лака, водонепроницаемой пленки, - чтобы избежать их накопления плодовыми телами грибов. По этой причине от дальнейшего эксперимента с его использованием отказались. Предобработка картона, дальнейшее культивирование и оценка ростовых показателей плодовых тел грибов на таком субстрате не входили в задачи настоящей исследовательской работы.
4) На основе полученных данных о ростовых показателях H. coralloides и H. erinaceus in vitro составлен экспериментальный субстрат для получения плодовых тел. Оптимальным вариантом для подготовки субстратных блоков является смесь из зерна овса и опилок осины с добавлением гипса и мела (для понижения кислотности). Эксперимент продолжается в настоящее время: пакеты с зерновыми субстратными блоками инкубируются до полного освоения мицелием H. coralloides и H. erinaceus.
В настоящей исследовательской работе подтверждена перспектива использования таких отходов местных сельского хозяйства и лесной промышленности, как целлюлозосодержащие опилки осины и богатые питательными веществами зерно овса и горох, в качестве субстрата для получения плодовых тел H. coralloides и H. erinaceus. При расширении производственных возможностей допускается внедрение картона, при условии его дополнительной обработки, как субстрата для культивирования H. erinaceus.
Дальнейшие направления исследования по данной теме будут связаны с завершением эксперимента по получению плодовых тел H. coralloides и H. erinaceus и оценкой скорости освоения экспериментального субстрата мицелием базидиальных грибов, степени разложения экспериментального субстрата, качества полученных плодовых тел грибов.
