產淀粉酶菌株分離篩選實驗的顯色方法改進

陳國華+劉朝霞+蘇香萍

摘 要 “產淀粉酶菌株分離篩選”實驗是微生物類重要實驗之一，但是常用的碘液顯色法需要臨時配制顯色液，保存期短，而固體碘顯色法難以掌握合適的顯色程度；改用絡合碘顯色法，可以清晰地觀察到產淀粉酶菌株特征，使用方便、效果穩定。

關鍵詞 產淀粉酶菌株 菌株篩選 顯色方法改進

中圖分類號：Q642.477 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2017.11.020

Abstract Screening of amylase-producing microorganisms is a key experiment for college micrology course， and in this process， iodine– starch staining was used to identify transparent zone created due to hydrolysis of starch by microbial amylase. When iodine solution was applied as staining agent， it would be prepared， and furthermore， iodine solution just has short storage time. If solid iodine was used， the coloration time was difficult to control. Iodine-containing clathrate can used as starch staining agent， and it is effective and convenient.

Keywords amylase-producing microorganisms； microbial screening method； modification of coloration method

“產淀粉酶菌株分離篩選”實驗是微生物綜合性實驗以及發酵工程實驗的重要組成部分。淀粉酶是水解淀粉和糖原酶類的總稱，在食品、醫藥、飼料等領域廣泛使用，是工業生產和應用領域使用量最大的酶制劑，約占酶市場25%的份額。[1， 2]自1894年第一個工業化淀粉酶來源于真菌以來，微生物淀粉酶已經非常成功地替代了化學方法水解淀粉。[3]

淀粉酶對于工業生產的重要性已經引起了廣泛關注，而微生物作為高活性淀粉酶獲取的重要資源，促使人們不斷地從自然界中篩選新型的高活性的產淀粉酶微生物。[4]利用淀粉平板透明圈法從自然環境中分離篩選淀粉酶生產菌，以淀粉指示劑進行初步判斷，可以快速發現淀粉酶產生微生物，目前采用的淀粉顯色指示劑是碘液或者固體碘。碘液，組成成分是碘、碘化鉀和蒸餾水。碘液顯色劑需要自己配制并且保存時間短暫。固體碘利用碘升華法顯色，省去了碘液顯色法配制溶液的過程，然而不同產酶菌株，對于升華碘的用量、耐受時間及顯色時間具有差異，[5]并且不同的培養皿的密封程度差異，也會影響熏蒸過程顯色效果。

雖然淀粉酶產生菌篩選研究意義重大，但是淀粉酶活性初篩過程中的顯色劑有效期短暫、配制復雜、用量及顯色時間等問題制約了該領域的研究工作廣泛開展，特別是影響了本科生開設的“產淀粉酶菌株分離篩選實驗”的成功率，本研究提供另外一種穩定而使用方便的篩選指示劑，滿足快速準確地篩選出產淀粉酶菌株要求。

1 材料與方法

1.1 材料

顯色劑：絡合碘購自藥店（生產廠家：上海利康消毒高科技有限公司）。

產淀粉酶菌株篩選培養基組成（w/v）：2% 可溶性淀粉，0.5% 蛋白胨，0.5% NaCl，0.05% MgSO4 7H2O，0.05% KH2PO4，1.5% 瓊脂，pH 7.0-7.2。

100mL小噴壺購自超市（生產廠家：滄縣華益塑料制品廠）。

1.2 方法與步驟

從自然環境（土壤和水體）中采集樣本，然后放置于滅菌塑料瓶中，立即帶回實驗室，4℃保存，24h內將采集的樣本進行梯度稀釋，接種于含有淀粉酶產生菌篩選培養基的培養皿里。設置26℃、30℃、38℃三個溫度不同培養箱中培養3-4天，培養皿上長出清晰可見的微生物菌落。

將30-50毫升絡合碘裝入塑料小噴壺，揭開培養皿上蓋，將絡合碘快速而均勻地噴霧到長出菌落的淀粉酶產生菌篩選培養基上，靜置2-4分鐘，觀察透明圈的形成，顯色時間不能太長（不超過4分鐘），以免碘揮發影響觀察[注：噴霧到淀粉酶產生菌篩選培養基的絡合碘體積為1-2毫升，靜置時間為2-4分鐘]。

挑取產生透明圈的菌落立即轉接至新的淀粉酶產生菌篩選培養基上，培養3-4天，再次顯色，用透明圈直徑/菌落直徑的比值，計算產酶活性[透明圈直徑/菌落直徑的比值大于1.7的菌落，為產酶活性高的菌落]。將產酶活性高的的菌落劃線培養獲取單菌落，同時檢測各個單菌落的淀粉酶產生情況，篩選產酶活性高的菌落。篩選得到的產酶活性高的淀粉酶產生菌，采用4℃試管斜面和-20℃甘油保存，以備后續研究。

2 結果

2013年6月，從三峽大學欣苑學生食堂附近采集土壤樣本和水體樣本，立即帶回實驗室，樣本梯度稀釋后，涂布于淀粉酶產生菌篩選培養基上，培養3-4天，采用絡合碘顯色，可以清晰地顯示透明圈（圖 1）。

通過絡合碘顯色法，從4個不同樣品中獲得產淀粉酶微生物情況如表 1。

使用絡合碘顯色法，能夠從所有樣品中篩選獲得高活性產淀粉酶菌株。土壤A獲得的高活性產淀粉酶微生物為11個菌落，都屬于細菌。土壤B得到8個高活性菌落，均為細菌。土壤C得到5個高活性菌落，有一個屬于絲狀真菌。水體樣本獲得2個高活性細菌。本實驗中沒有發現培養溫度對產淀粉酶菌株篩選有影響，但是顯色時間不能太長，否則導致透明圈發生變化影響活性計算。其中土壤B樣品中獲得了透明圈直徑/菌落直徑的比值大于4.5的菌落，已經對該菌落進行了分離純化，繼續研究。endprint

通過絡合碘顯色法，只要拿到合適的樣本材料（通常從富含淀粉質的環境采集），完全可以確保每個實驗學生獲得理想的實驗結果，從而減少操作麻煩，提高實驗效果，增強學生自信感。

3 討論

“產淀粉酶菌株分離篩選實驗”作為微生物類綜合性實驗，可以使學生熟悉專用培養基的配制，了解無菌操作的方法及其重要性，本實驗的無菌操作往往被學生忽略，導致空氣中的雜菌污染，影響產淀粉酶菌株篩選成功幾率；學習稀釋涂布平板法和劃線平板法篩選分離目的微生物，掌握產淀粉酶菌株的篩選分離步驟，認識產淀粉酶菌株的種類及其形態特征。通過本實驗的成功與否，可以深化學生對于目的微生物篩選方法重要性認識，同時促使學生了解不同功能微生物篩選樣品來源對于實驗成敗的影響。[6]

“產淀粉酶菌株分離篩選實驗”成敗受多種因素影響，其中顯示劑影響非常明顯。碘液中含有的碘是強還原劑，可以被空氣中氧氧化，改變碘的存在形態，并且碘易揮發，從而影響作為淀粉顯色劑的效果。固體碘熏蒸由于碘用量、毒性等原因，操作比較繁瑣而較少被采用。 商品化絡合碘使用方便，開瓶即可使用；保質期長達12個月，顯示效果穩定。

目前，本科階段開設的“產淀粉酶菌株分離篩選實驗”均采用碘液進行顯色，制約了產淀粉酶菌株選出幾率。

絡合碘采用表面活性劑如：聚醇醚、聚乙二醇、季胺鹽等作為碘載體和助溶劑，目前多數國家使用的PVP-I（聚乙烯吡咯烷酮碘，又稱聚維酮碘）為基本藥物的碘伏。高分子聚合物PVP（聚乙烯吡咯烷酮）是最好的非離子表面活性劑，性質穩定、無毒、無臭、無味，并且具有很好的緩釋效應。PVP憑借氫鍵與碘分子絡合，使得碘的腐蝕性下降，加之PVP的緩釋效果，絡合碘對產淀粉酶菌株傷害較小，可以直接將顯示水解圈的菌株轉接而獲得高活性產淀粉酶菌株。

4 結語

采用絡合碘噴霧的方式篩選產酶微生物，能方便、快捷地篩選產胞外淀粉酶菌株，替代碘液顯色法和固體碘熏蒸法推廣使用。

參考文獻

[1] 胡欣潔，鄧斌，胡承.微生物 淀粉酶的研究進展[J].中國品牌與防偽，2005（9）.

[2] 李鵬，王健鑫，羅紅宇，戴秋萍.一株產淀粉酶海洋放線菌菌株的選育及發酵條件的研究[J].水產學報，2014（38）.

[3] A. Pandey， P.Nigam，C.R. Soccol， V.T. Soccol， D. Singh， R. Mohan. Advances in microbial amylases[J].Biotechnology and Applied Biochemistry，2000（31）.

[4] 權淑靜，馬煥，劉德海，解復紅.青藏高原土壤產淀粉酶菌株的分離、鑒定及產酶特性研究[J].河南科學，2015（33）.

[5] 唐嘉，陳朝銀，趙聲蘭，夏靜，張濤.一種初篩產胞外淀粉酶菌株的簡化方法[J].生物加工過程，2008（6）.

[6] 戴亦軍，何偉，袁生，劉中華，賈永，張石柱.研究型模塊實驗“產淀粉酶菌株的篩選、發酵條件優化、菌種鑒定和選育”的教學實踐[J].微生物學通報，2017（44）.endprint