不同培養(yǎng)條件下樺剝管菌產甘露聚糖活變化

為了探討樺剝管菌（Piptoporus betulinus）在木材降解過程中甘露聚糖酶作用，本文分別以云杉木屑、白樺木屑、玉米秸、麥麩4種物質為唯一碳源誘導處理培養(yǎng)樺剝管菌，研究產甘露聚糖酶活性變化。結果顯示：玉米秸稈和麥麩培養(yǎng)基中甘露聚糖酶酶活均高于云杉木屑和白樺木屑培養(yǎng)基，說明草本植物纖維對樺剝管菌甘露聚糖酶誘導作用強于木質纖維。

【關鍵詞】樺剝管菌；甘露聚糖酶；酶活

植物細胞壁的主要成分包括纖維素、木質素與半纖維素。不同樹種的木材通常是由40-50%纖維素，20-35%的半纖維素和15-35%的木質素組成。纖維素、半纖維素是多糖，纖維素在細胞壁中會形成微纖絲，具支撐作用，半纖維素具細胞壁黏聯劑作用，粘結纖維素構成細胞骨架。而半纖維素植物資源又是自然界第二大豐富的可再生多糖，因此半纖維素的微生物降解在自然碳循環(huán)中有至關重要作用。半纖維素酶能高效降解半纖維素與纖維素之間的化學鍵，使纖維素酶作用位點暴露，從而提高木質纖維素酶的降解效果。因為半纖維素的非勻質性，其降解需一系列糖苷水解酶、糖酯酶參與并協同作用，且半纖維素酶具有與碳水化合物結合結構域，可提高酶的催化效率。

甘露聚糖酶屬于半纖維素酶，是一類可水解含有甘露聚糖的β-l，4-D-甘露糖苷鍵的半纖維素酶物質總稱。本文以木材褐色腐朽菌——樺剝管菌（Piptoporus betulinus）為材料，以云杉木屑、白樺木屑、玉米秸、麥麩4種物質為唯一碳源的誘導處理培養(yǎng)基中，檢測了不同培養(yǎng)基中樺剝管菌甘露聚糖酶變化情況，為半纖維素類物質的褐腐降解機制研究提供可用數據。

1 材料與方法

1.1 材料

樺剝管菌（P. betulinus）采自黑龍江涼水國家級自然保護區(qū)，為非褶菌目多孔菌科剝管菌屬。

1.2 主要試劑

主要試劑：甘露聚糖、D-甘露糖、3，5-二硝基水楊酸（DNS）。

1.3 實驗方法

1.3.1 單糖標準曲線的繪制

pH 5.0 的NaAC-HAC緩沖液中，用紫外分光光度計在波長540nm處， 用1cm比色皿測D-甘露糖含量，所繪制標準曲線如圖1所示。

1.3.2 不同處理條件下粗酶液酶活測定

（1）粗酶液制備

在無菌操作條件下，將木屑培養(yǎng)基中樺剝管菌菌絲接種到PDA培養(yǎng)基平板上，培養(yǎng)7-10d；待白色絮狀菌絲鋪滿培養(yǎng)皿，用直徑為10mm的打孔器在培養(yǎng)基上鉆取2個相同大小菌餅，置于含產酶固體培養(yǎng)基的三角瓶中，人工氣候培養(yǎng)箱中23℃培養(yǎng)數天，測定酶活前取出菌餅；向裝有固體培養(yǎng)物的三角瓶中加入5倍質量的蒸餾水，蓋上封口膜浸泡12h；用6-8層紗布過濾，除固體培養(yǎng)物，濾液于4000 rpm離心10 min，得上清液即為粗酶液，用于甘露聚糖酶活性測定。

（2）酶活測量方法

以6.67‰甘露聚糖溶液為底物，pH 5.0 的NaAC-HAC緩沖液中，以DNS為顯色劑，用1cm比色皿在分光光度計540nn 處測甘露聚糖酶降解底物前后吸光度變化。用已繪制D-甘露糖標準曲線，計算反應液中還原糖含量或粗酶液甘露聚糖的活力。

（3）不同產酶條件處理

在產酶固體培養(yǎng)基中加5 g碳源物質，本文所用碳源物質有4種，分別為云杉木屑、白樺木屑、玉米秸、麥麩，以探究不同培養(yǎng)基對酶活性的影響。培養(yǎng)前各碳源物質105℃烘干至恒重，磨粉機粉碎，過40目篩。培養(yǎng)樺剝管菌，每個處理樣做3個重復。分別于15d、18d、21d、24d取菌樣，檢測粗酶液中的甘露聚糖酶活。

2 結果與分析

分別以云杉木屑、白樺木屑、玉米秸、麥麩4種物質為唯一碳源，加入固體培養(yǎng)基中，用1.3.2方法培養(yǎng)樺剝管菌，分別于15d、18d、21d、24d取菌樣，檢測粗酶液中的甘露聚糖酶酶活性。檢測結果如圖2。

各培養(yǎng)基中酶活迅速上升，21d時均達到峰值；第24d各培養(yǎng)基中酶活均明顯下降，玉米秸中酶活無明顯下降，其他三種培養(yǎng)基中酶活降幅大。結果說明，4種培養(yǎng)基均可較快誘導樺剝管菌產較高甘露聚糖酶，但就持續(xù)誘導能力而言，草本植物秸稈誘導樺剝管菌產甘露聚糖酶，優(yōu)于白樺木屑、云杉木屑誘導作用。

3 結論

本文對4種不同碳源培養(yǎng)基培養(yǎng)樺剝管菌產甘露聚糖情況進行了比較。樺剝管菌產甘露聚糖最適碳源均為麥麩，就產甘露聚糖酶的誘導作用而言，草本植物纖維處理物略優(yōu)于木本植物纖維。這可能與草本植物纖維與木本植物纖維中半纖維素含量差異有關。

參考文獻

[1]J Pérez，J Munoz-Dorado，TDLR de la Rubia，et al.Biodegradation and biological treatments of cellulose， hemicellulose and lignin： an overview[J].International Microbiology，2002，5（2）：53-63.

[2]金重為，邰瓞生，尤紀雪.天然耐腐木材的抗腐力及其在腐朽過程中化學成分的變化.林業(yè)科學[J]，1989，25（3）：447-452.

[3]全桂靜，趙航.半纖維素酶高產菌株的篩選及產酶條件的研究[J].沈陽化工大學學報，2010，24（1）：20-23.

[4]G.Y.He，L.S.Lei，J.Chen，et al.Process optimization for extraction of immune active polysaccharides from Fomes fomentarius by introduction of ultrasonication[J].Journal of Chinese medicinal materials，2011， 34（8）：1277-1280.

[5]蔡紅英.青霉來源的半纖維素酶基因的克隆與表達[D].中國農業(yè)科學院，2011.

作者簡介

楊立霞（1981-），現為呼倫貝爾學院生命與環(huán)境科學學院實驗師。研究方向為微生物遺傳學。

作者單位

呼倫貝爾學院生命與環(huán)境科學學院 內蒙古自治區(qū)海拉爾市 021008