對(duì)鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基中碳源的分析

吳志強(qiáng)

(安徽省蕪湖市第十二中學(xué) 241002)

1 問(wèn)題的提出

在人教版高中生物學(xué)教材選修1中，分別介紹了纖維素分解菌的選擇培養(yǎng)基配方和鑒別培養(yǎng)基配方。在碳源選擇上，前者選用的是纖維素粉，而后者選用的是CMC-Na(羧甲基纖維素鈉)。對(duì)此，一些教師會(huì)產(chǎn)生疑問(wèn)：鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基是不是只能使用CMC-Na作為碳源？可不可以用纖維素粉代替？

2 問(wèn)題的解答

2.1 纖維素剛果紅培養(yǎng)基 目前，鑒別纖維素分解菌應(yīng)用較多的是剛果紅法，即利用纖維素剛果紅培養(yǎng)基作為鑒別性培養(yǎng)基，用于各種纖維素分解菌的數(shù)目測(cè)定和初步判定酶活性的高低。其原理是：在含有纖維素的瓊脂培養(yǎng)基上，長(zhǎng)在上面的纖維素分解菌因分解纖維素而在菌落周?chē)a(chǎn)生水解圈，如果將剛果紅溶液注入這種培養(yǎng)基中，剛果紅可與多糖形成有濃郁色澤的紅色沉淀，同時(shí)產(chǎn)生清晰的紅色水解圈。

2.2 CMC-Na和纖維素粉 CMC-Na是葡萄糖聚合度為100～2000的纖維素衍生物，通常由天然纖維素與苛性堿及一氯醋酸反應(yīng)后制得，也稱(chēng)之為“改性纖維素”。CMC-Na的相對(duì)分子質(zhì)量為242.16，白色纖維狀或顆粒狀粉末。無(wú)臭、無(wú)味，不溶于有機(jī)溶劑，有吸濕性，易于分散在水中成透明膠狀溶液。

纖維素粉的生產(chǎn)過(guò)程：一般是先從纖維性植物中獲得α-纖維素漿狀物，然后通過(guò)純化及機(jī)械法降低粒徑，將其制成粉狀纖維素。纖維素粉是具有較高的持水力、膨脹力的高活性膳食纖維；也可作為非營(yíng)養(yǎng)性原料, 用于制造低脂肪或無(wú)脂肪食物；同時(shí)還可以作為組織改進(jìn)劑、分散劑、穩(wěn)定劑，以改善食品的品質(zhì)、性能及口味。是一種具有廣泛用途的食品添加劑。

2.3 纖維素酶 纖維素聚合體長(zhǎng)鏈中最小的重復(fù)單位是纖維二糖。結(jié)晶纖維素的結(jié)晶區(qū)是一種不溶性的剛性結(jié)構(gòu)，相對(duì)于其他天然纖維素而言更難分解。纖維素酶是所有參與降解纖維素的各種酶的總稱(chēng)，主要有外切酶、內(nèi)切酶和β-糖苷酶，三種酶協(xié)同或競(jìng)爭(zhēng)降解纖維素。其中，內(nèi)切酶可作用于纖維素分子內(nèi)的無(wú)定形區(qū)，隨機(jī)水解β-1，4糖苷鍵，將長(zhǎng)鏈纖維素分子截?cái)啵a(chǎn)生大量的小分子纖維素，即纖維素末端。內(nèi)切型纖維素酶可為外切酶提供大量的反應(yīng)末端，同時(shí)它也能水解小分子的纖維素寡糖。外切酶作用于纖維素分子的末端，依次從纖維素分子中切下纖維二糖，它可以作用于纖維素分子內(nèi)的結(jié)晶區(qū)、無(wú)定形區(qū)和羧甲基纖維素[1]。

2.4 纖維素剛果紅培養(yǎng)基中的碳源 ①在纖維素剛果紅培養(yǎng)基中，使用CMC-Na作為唯一的碳源，可以保證獲得的菌株具有分解纖維素的高效性；②CMC-Na并非是碳源的唯一選擇，也可以利用結(jié)晶纖維素為唯一碳源并結(jié)合剛果紅平板法來(lái)篩選菌株；③普通的纖維素粉也是可以取代CMC-Na成為唯一碳源的，只不過(guò)在配制前，應(yīng)對(duì)纖維素粉和瓊脂進(jìn)行預(yù)處理(纖維素粉加1mol/L HCl溶液浸泡12h，然后蒸餾水洗多次至pH達(dá)到中性，再過(guò)濾、烘干)，以除去藥品中可能存在的其他碳源，使纖維素成為唯一碳源；④有實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，鑒別培養(yǎng)基中不設(shè)置唯一碳源會(huì)達(dá)到更理想結(jié)果。在CMC-Na中添加少量葡萄糖作為碳源，可滿足纖維素分解菌株早期快速生長(zhǎng)代謝的需求，效果比僅以CMC-Na為唯一碳源的培養(yǎng)基有更明顯的優(yōu)勢(shì)[2]。

所以，教材中纖維素分解菌的選擇培養(yǎng)基配方和鑒別培養(yǎng)基配方僅僅是一種參考，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以進(jìn)行適當(dāng)變動(dòng)或改進(jìn)。

(基金項(xiàng)目：國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金“十二五”規(guī)劃2015年度教育學(xué)課題“普通高中創(chuàng)新人才培養(yǎng)的實(shí)踐研究”，No.BHA150118)