通过生物勘探筛选用于基于菌丝体的生物材料开发的真菌：这些真菌在农业废弃物上的功能特性及其生长动力学

《Applied Microbiology and Biotechnology》：Bioprospecting selected fungi for mycelium-based biomaterial development: functional characteristics and growth kinetics on agro-wastes

　　

摘要

尽管基于菌丝的生物材料作为可再生替代品，在生物医学、建筑、时尚和包装行业具有潜力，但它们实际应用中的规模化发展受到了限制，原因包括对少数物种的依赖、高资源消耗的培养过程以及人们对基底与材料性能之间关系理解不足。为此，我们对多种真菌进行了系统筛选，最终确定了七种具有显著生物材料潜力的非致病性物种：Absidia koreana、Achaetomium globosum、Cubamyces lactineus、Hypoxylon属真菌、Mucor fragilis、Periconia macrospinosa和Xylaria berteroi。随后，这些真菌在农业废弃物和多种商业培养基上进行了培养，以评估生长基质对其菌丝发育和材料性能的影响。定量分析结果显示，小麦麸皮琼脂（WBA）培养基相比萨布罗德葡萄糖琼脂（SDA）表现更优，尽管前者加工程度较低且成本更低，但仍能促进形成更加密集、更具凝聚力的菌丝网络。傅里叶变换红外光谱分析显示，不同菌丝中的多糖、蛋白质和几丁质相关基团的化学结构发生了显著变化，表明培养基对菌丝的生化过程具有重要调控作用；扫描电子显微镜观察发现，基于农业废弃物培养的菌丝具有更强的菌丝间连接性、更粗糙的表面以及更复杂的微观结构。其中，A. koreana在生物量产量和耐热性（295°C）方面表现最为突出，其菌丝网络光滑、分枝密集且平均直径最大（在SDA培养基上为5.02±0.38 μm，在WBA培养基上为6.99±0.53 μm）。动态力学分析表明，培养基对所得菌丝片材的机械性能有显著影响：X. berteroi在SDA培养基上的抗拉强度最高（15.54 MPa）、储能模量最大（2109 MPa）和损耗模量最大（107.9 MPa）；P. macrospinosa在SDA培养基下的储能模量在较低温度下最高（1332 MPa）；Hypoxylon属真菌在45°C下的阻尼性能最强（0.115），而X. berteroi在WBA培养基下的阻尼性能最强（0.451）。此外，农业废弃物的元素分析表明它们可被重复用于生物技术领域的真菌培养。综上所述，这些发现证明农业废弃物不仅是可行的商业培养基替代品，更是调节菌丝材料特性的优越平台。

关键要点

• 与商业培养基相比，农业废弃物能改善真菌的生长结构和蛋白质含量。• Absidia koreana菌丝具有优异的热稳定性，是最佳生物材料候选者。• 组成分析表明农业废弃物可作为可重复使用的生长基质。

图形摘要