具有灵芝孢子粉壁降解活性的菌株的筛选及发酵条件优化

李云燕|徐静|胡凌娟|王颖|王晓彤|李振豪|陈健|张娟|彭铮

教育部工业生物技术重点实验室，江南大学生物技术学院，中国无锡市蠡湖路1800号，214122

摘要

灵芝（Ganoderma lucidum）孢子粉（GLSP）的壁壳是灵芝孢子破壁后产生的副产品。其主要成分是几丁质，几丁质具有高韧性且极难降解。为了实现这一副产品的增值利用，本研究从灵芝生长的菌丝段中筛选出能够产生几丁质酶并具有强GLSP壁壳降解能力的菌株。该菌株被鉴定为Lysobacter enzymogenes。发酵上清液中的几丁质酶活性为0.098 U/mL，粗酶溶液对GLSP壁壳的降解率达到15.69%。经过发酵优化后，几丁质酶活性提高到0.563 U/mL。当使用GLSP壁壳作为微生物发酵的底物时，9天后的降解率达到29.29%。在降解产物中检测到了可溶性糖类。本研究为传统中药灵芝加工副产品的增值利用提供了一种可行的方法，从而进一步提高了药用资源的综合利用率。

引言

灵芝是一种著名的药用真菌，属于多孔菌科（Polyporaceae）的灵芝属（Russell & Paterson, 2006）。灵芝孢子是灵芝的繁殖细胞，含有多种生物活性成分，包括多糖、三萜类化合物、不饱和脂肪酸、糖肽、蛋白质和腺苷。其中，灵芝酸主要包括灵芝酸A、灵芝酸B和灵芝酸C（Yu et al., 2025）。现代药理学研究表明，灵芝孢子粉具有多种药理活性，如抗氧化（Zhang et al., 2024）、免疫调节（Li et al., 2020）、改善神经系统（Zhao et al., 2024）、抗肿瘤（Wu et al., 2023）、降脂（Zheng et al., 2023）和抗病毒作用（Min et al., 1998）。灵芝孢子具有双层细胞壁，主要由高分子量有机化合物（如几丁质、纤维素和木质素）和无机元素（如硅和钙）组成（Cai et al., 2021）。这种独特的组成使灵芝孢子细胞壁具有韧性、不溶于水以及耐酸、耐碱、耐压、耐热和耐酶及消化的特性（Qi et al., 2024）。因此，包裹在细胞内的活性成分难以提取，限制了其充分利用。为了充分提取灵芝孢子中的活性成分，必须进行破壁处理。破壁后，灵芝孢子粉富含多种药理活性成分，如灵芝多糖和寡糖，这些成分对人体具有重要的药用和保健作用（Fang et al., 2022）。在灵芝产品的加工过程中，会产生大量的灵芝孢子壁壳废弃物，这些废弃物难以降解。这种副产品主要由几丁质组成，与虾壳和蟹壳的主要成分相同（Chen et al., 2010）。可以利用几丁质生产小分子几丁寡糖、氨基糖等产品，从而充分利用其残余价值。这种方法不仅有助于环境保护，还能实现资源的综合利用。

章节片段

样品和试剂的筛选

本研究中用于菌株筛选的3份灵芝生长段样品、2份灵芝生长周围的土壤样品以及破碎的灵芝孢子壳均由浙江寿仙谷药业有限公司提供。

本研究使用的所有化学品和试剂均购自中国国家医药集团（上海）、Macklin（上海）和Solarbio（上海）。

培养基和条件

富集培养基（Xu, 2022）：含有2.5 g/L的几丁质粉和0.3 g/L的K₂HPO₄·3H

几丁质降解菌株的筛选

首先使用透明圈法对具有高几丁质酶活性的菌株进行初步筛选。在以几丁质为唯一碳源和氮源的选择性培养基平板上，能够降解几丁质的菌株可以在其菌落周围形成透明圈。通过透明圈的大小初步筛选出具有相应几丁质酶活性的菌株。最初共筛选出6株具有几丁质降解能力的菌株。

结论

传统中药（TCM）文化的蓬勃发展推动了中药产业的快速进步。然而，大多数药用材料仅从特定部位提取，导致中药加工过程中产生大量副产品。尽管这些副产品中的活性成分比主要药用部分少且含量低，但直接丢弃不仅浪费了药用资源，还会造成环境污染。

CRediT作者贡献声明

李云燕：撰写——初稿、可视化、方法学、数据整理。李振豪：资源提供。陈健：项目管理、概念构思。张娟：项目管理、概念构思。彭铮：撰写——审稿与编辑、项目管理。徐静：撰写——初稿、可视化、数据整理。胡凌娟：资源提供。王颖：资源提供。王晓彤：资源提供

Zafar et al., 2021.

作者声明他们没有可能影响本研究工作的财务利益或个人关系。

☒ 作者是该期刊的编委会成员/主编/副主编/客座编辑，未参与本文的审稿或发表决定。

☐ 作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：“作为<主编>，<陈健>未参与本文的同行评审，也未获取任何关于同行评审的信息。”

本工作得到了中国国家重点研发计划（2022YFD2101402）的支持。