不同碳源對樺剝管菌產木聚糖酶活的影響

為了探討樺剝管菌（Piptoporus betulinus）在木材降解過程中部分半纖維素酶作用，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樺剝管菌，研究產木聚糖酶活性與甘露聚糖酶活性變化。結果顯示：玉米秸稈和麥麩培養基中兩種酶活均高于云杉木屑和白樺木屑培養基，說明草本植物纖維對樺剝管菌2種半纖維素酶誘導作用均強于木質纖維。

【關鍵詞】樺剝管菌；木聚糖酶；酶活

當今世界所面臨的能源、資源、環境危機，迫使人們利用生物質生物能源，替代傳統能源。自然界中大量存在的維管植物細胞壁中的木質纖維素是全球最大的碳固定池，作為生物燃料和新生物材料的潛在原料，木質纖維素的降解具有非常好的應用前景。其中木質纖維素中半纖維素，是一種多支化的聚合物，半纖維素分子多由500-3000糖單元短鏈組成，分子主鏈是由β-1，4-糖苷鍵連接到一起的多糖。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。

木聚糖酶，屬于半纖維素酶，是一類可將線性多糖中β-1，4-木聚糖降解為木糖的酶物質總稱，包括β-1，4-木聚糖酶、β-木糖苷酶等。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基中，檢測了不同培養基中樺剝管菌產木聚糖酶變化情況，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，采用組織分離法分離菌種菌絲體，在木屑-麥麩培養基中4℃保存。

1.2 主要試劑

主要試劑：櫸木聚糖、D-木糖、5-二硝基水楊酸（DNS）。

1.3 實驗方法

1.3.1 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-木糖含量，所得標準曲線如圖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，將木屑培養基中樺剝管菌菌絲接種到PDA培養基平板上，培養7-10d；待白色絮狀菌絲鋪滿培養皿，用直徑為10mm的打孔器在培養基上鉆取2個相同大小菌餅，置于含產酶固體培養基的三角瓶中，人工氣候培養箱中23℃培養數天，測定酶活前取出菌餅；向裝有固體培養物的三角瓶中加入5倍質量的蒸餾水，蓋上封口膜浸泡12h；用6-8層紗布過濾，除固體培養物，濾液于4000 rpm離心10 min，得上清液即為粗酶液，用于木聚糖酶酶活性測定。

（2）酶活測量方法

以6.67‰櫸木聚糖溶液為底物，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 處測木聚糖酶降解底物前后吸光度變化。用已繪制D-木糖標準曲線，計算反應液中還原糖含量或粗酶液木聚糖酶的活力。

（3）不同產酶條件處理

在產酶固體培養基中加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，以探究不同培養基對酶活性的影響。培養前各碳源物質105℃烘干至恒重，磨粉機粉碎，過40目篩。培養樺剝管菌，每個處理樣做3個重復。分別于15d、18d、21d、24d取菌樣，檢測粗酶液中的木聚糖酶酶活。

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，加入固體培養基中，用1.3.2方法培養樺剝管菌，分別于15d、18d、21d、24d取菌樣，檢測粗酶液中的木聚糖酶酶活性，檢測結果如圖2。

4種培養基中，15-21d木聚糖酶酶活性差異不明顯，24d酶活開始下降；麥麩培養基中該菌酶活逐漸增高，24d酶活達到最高值，并仍繼續增高趨勢，24d酶活是白樺木屑培養基最高酶活（21d）的1.8倍。結果說明麥麩對樺剝管菌木聚糖酶誘導作用最強，草本植物秸稈誘導作用優于云杉木屑、白樺木屑。

3 結論

本文對4種不同碳源培養基培養樺剝管菌產木聚糖酶情況進行了比較。樺剝管菌產木聚糖酶的最適碳源均麥麩，草本植物秸稈對樺剝管菌產木聚糖酶誘導作用明顯優于木本植物木屑。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]龔大春，田毅紅，李德瑩，等.纖維素乙醇的研究進展[J]. 化學與生物工程， 2007，01：4-6.

[2]王敏.白腐菌降解木質素研究進展[J]. 衡水學院學報，2011，01：51-53.

[3]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.

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

作者簡介

楊立霞（1981-），現為呼倫貝爾學院生命與環境科學學院實驗師。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境科學學院 內蒙古自治區海拉爾市 021008