麥麩成分對(duì)曲霉多糖產(chǎn)量的影響研究

趙玉萍

（淮陰工學(xué)院生命科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，江蘇淮安223003）

麥麩成分對(duì)曲霉多糖產(chǎn)量的影響研究

趙玉萍

（淮陰工學(xué)院生命科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，江蘇淮安223003）

研究了麥麩及其成分對(duì)菌體生長(zhǎng)和多糖累積的影響。結(jié)果表明，麥麩蛋白和可溶性纖維對(duì)曲霉菌體增殖和多糖累積無(wú)積極的作用，而麥麩阿魏酸對(duì)菌體增殖雖無(wú)明顯作用但卻可顯著提高多糖產(chǎn)量。當(dāng)以葡萄糖發(fā)酵培養(yǎng)基培養(yǎng)菌體36h時(shí)添加2%的麥麩阿魏酸，使得曲霉多糖產(chǎn)量提高至7.89g/L，比葡萄糖培養(yǎng)基提高了37.9%。

曲霉多糖，麥麩，阿魏酸

小麥麩皮是小麥粉加工的副產(chǎn)物，我國(guó)年產(chǎn)量可達(dá)2000萬(wàn)t以上。麥麩目前的綜合利用率還不到20%，且大部分作為飼料[1]。而農(nóng)戶在實(shí)際喂養(yǎng)過(guò)程中麩皮添加量又不能太大，因其含大量的纖維素反而會(huì)影響動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)的吸收，這些因素大大限制了麩皮的飼用價(jià)值，因此又反過(guò)來(lái)影響了麩皮的商業(yè)價(jià)值。由于真菌多糖具有多方面的生物活性，目前許多藥食兩用真菌產(chǎn)品已投放市場(chǎng)，但是，從真菌中尋找新的功能藥物已為世界矚目，這是一個(gè)亟待開(kāi)發(fā)的自然寶庫(kù)。進(jìn)一步開(kāi)發(fā)研究真菌多糖及其化學(xué)結(jié)構(gòu)、組成成分、生物活性和構(gòu)效關(guān)系，使真菌多糖在食品工業(yè)、發(fā)酵工業(yè)、醫(yī)療保健等領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用具有現(xiàn)實(shí)意義。本實(shí)驗(yàn)利用豐富廉價(jià)的麥麩為原料制備真菌多糖，旨在為麥麩的綜合利用和真菌多糖的生產(chǎn)提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

菌種 編號(hào)為SHX03008，本院生物工程實(shí)驗(yàn)室篩選獲得[2]；基礎(chǔ)培養(yǎng)基 PDA培養(yǎng)基[2]；曲霉SHX03008種子培養(yǎng)基 PDA液體培養(yǎng)基；曲霉SHX03008發(fā)酵培養(yǎng)基 葡萄糖4%，酵母膏4%，磷酸二氫鉀0.1%，七水硫酸鎂0.025%。

HH-6型恒溫水浴鍋，SHZ-E循環(huán)水真空泵，PB-10型pH計(jì)，DHG-9240型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，TDL-5離心機(jī)，LA114型電子分析天平，DZF 6020MBE真空干燥箱，F(xiàn)W100型高速萬(wàn)能粉碎機(jī)，CL 4B磁力攪拌器，UV-2401PC紫外分光光度計(jì)，Spectrumlab 22PC分光光度計(jì)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 生物量測(cè)定[2]發(fā)酵液用八層紗布過(guò)濾，得到生物體80℃下烘干12h左右至恒重，稱量。

1.2.2 糖含量測(cè)定 多糖含量=總糖量-還原糖量。總糖量測(cè)定方法：苯酚硫酸法[3-4]；還原糖測(cè)定方法：3,5-二硝基水楊酸比色法（DNS法）。

1.2.3 麥麩對(duì)菌體生長(zhǎng)和多糖產(chǎn)量的影響 以2%麥麩為碳源代替發(fā)酵培養(yǎng)基中的葡萄糖，并以發(fā)酵培養(yǎng)基為對(duì)照，28℃培養(yǎng)96h，測(cè)定菌體生長(zhǎng)量和多糖產(chǎn)量，研究麥麩對(duì)菌體生長(zhǎng)量和多糖產(chǎn)量的影響。

1.2.4 麥麩添加量對(duì)菌體生長(zhǎng)和多糖產(chǎn)量的影響以0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%和3%的麥麩代替發(fā)酵培養(yǎng)基中的碳源葡萄糖，以發(fā)酵培養(yǎng)基為對(duì)照確定最佳麥麩添加量。

1.2.5 麥麩添加時(shí)間對(duì)菌體生長(zhǎng)和多糖產(chǎn)量的影響采用發(fā)酵培養(yǎng)基，當(dāng)發(fā)酵至24、36、48、60h時(shí)分別添加2%麥麩，測(cè)定菌體生長(zhǎng)量和多糖產(chǎn)量，確定麥麩最佳添加時(shí)間。

1.2.6 麥麩中蛋白對(duì)菌體生長(zhǎng)和多糖產(chǎn)量的影響 麥麩去蛋白方法流程[5]：利用膠體磨輔助酶解去除麥麩中蛋白質(zhì)，膠體磨作用時(shí)間為20min，堿性蛋白酶作用，固液比為1∶10，水解溫度為55℃，加酶量為10g/kg麩皮,酶解時(shí)間100min。

采用發(fā)酵培養(yǎng)基培養(yǎng)菌體，在最佳添加時(shí)間添加去蛋白麥麩，并以添加麥麩為對(duì)照組，測(cè)定菌體生長(zhǎng)量和多糖產(chǎn)量，研究麥麩蛋白的影響。

1.2.7 麥麩可溶性纖維（SDF）對(duì)菌體生長(zhǎng)和多糖產(chǎn)量的影響 麥麩中總纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為42.2%，其中不可溶性纖維含量為38.9%，可溶性纖維含量為3.3%[6]。

可溶性纖維制備流程[7]：麥麩粉碎至40目→麥麩粉→2倍體積乙醚脫脂→脫脂麩皮粉→10倍體積水混合→加熱攪拌20min（80～90℃）→淀粉糊化→冷卻至60℃→調(diào)節(jié)pH為中性（pH7）→復(fù)合酶[m（淀粉酶）∶m（堿性蛋白酶）∶m（纖維素酶）=2∶1∶2]酶解2h→酶解溶液→真空抽濾（0.06～0.08MPa）→濾液→4倍體積95%乙醇醇沉→低溫（4℃）放置1h→析出絮狀沉淀物→離心5min（3000r/min）→真空干燥（40℃）→麥麩SDF

采用發(fā)酵培養(yǎng)基培養(yǎng)菌體，在最佳添加時(shí)間添加麥麩可溶性纖維，以添加麥麩為對(duì)照組，測(cè)定菌體生長(zhǎng)量和多糖產(chǎn)量，研究麥麩可溶性纖維的影響。

1.2.8 麥麩阿魏酸對(duì)菌體生長(zhǎng)和多糖產(chǎn)量的影響 麥麩阿魏酸的制備流程[8]：采用耐高溫α-淀粉酶、蛋白酶和糖化酶預(yù)處理40目粉狀麥麩，使用1.5%氫氧化鈉（另添0.5%的KBH4）于85℃提取4h。

采用發(fā)酵培養(yǎng)基培養(yǎng)菌體，在最佳添加時(shí)間添加麥麩阿魏酸，以添加麥麩為對(duì)照組，測(cè)定菌體生長(zhǎng)量和多糖產(chǎn)量，研究麥麩阿魏酸的影響。

2 結(jié)果與討論

2.1 麥麩對(duì)菌體生長(zhǎng)和多糖產(chǎn)量的影響

以發(fā)酵培養(yǎng)基為對(duì)照，2%麥麩代替葡萄糖作為發(fā)酵培養(yǎng)基，測(cè)定菌體生長(zhǎng)量和多糖產(chǎn)量隨時(shí)間的變化趨勢(shì)，結(jié)果如圖1所示。

圖1 發(fā)酵培養(yǎng)基和麥麩培養(yǎng)基對(duì)生物量和多糖產(chǎn)量的影響

由圖1可以看出，麥麩培養(yǎng)基對(duì)于多糖生產(chǎn)有積極作用，而對(duì)于菌體增殖卻沒(méi)有葡萄糖顯著，即在麥麩培養(yǎng)基中菌體的產(chǎn)多糖能力顯著，可使多糖產(chǎn)量由發(fā)酵培養(yǎng)基的5.72g/L提高到6.17g/L。這可能是因?yàn)辂滬熤心承┏煞挚赡苁嵌嗵巧a(chǎn)的誘導(dǎo)物，因此對(duì)多糖的生產(chǎn)具有積極意義。

2.2 麥麩添加量對(duì)菌體生長(zhǎng)和多糖產(chǎn)量的影響

以不同麥麩添加量做實(shí)驗(yàn)，測(cè)定菌體生長(zhǎng)量和多糖產(chǎn)量，結(jié)果如圖2所示。

圖2 麥麩添加量對(duì)生物量和多糖產(chǎn)量的影響

由圖2可以看出，對(duì)照組的生物量和多糖產(chǎn)量分別為1.65g/100mL和5.82g/L，當(dāng)麥麩的添加量為2%時(shí)生物量和多糖產(chǎn)量分別為1.51g/100mL和6.02g/L，由此可見(jiàn)，麥麩對(duì)于多糖生產(chǎn)有積極作用，而對(duì)于菌體增殖卻沒(méi)有葡萄糖顯著。因此采用葡萄糖先使菌體增殖再采用麥麩作為碳源產(chǎn)多糖。

2.3 麥麩添加時(shí)間對(duì)菌體生長(zhǎng)和多糖產(chǎn)量的影響

采用發(fā)酵培養(yǎng)基，當(dāng)發(fā)酵至24、36、48、60h時(shí)分別添加2%麥麩，測(cè)定生物量曲線和產(chǎn)多糖曲線，研究麥麩添加時(shí)間的影響，結(jié)果如圖3和圖4所示。

圖3 麥麩不同添加時(shí)間對(duì)生物量的影響

圖4 麥麩不同添加時(shí)間對(duì)多糖產(chǎn)量的影響

由圖3和圖4可知，在發(fā)酵培養(yǎng)基中于不同的時(shí)間添加麥麩對(duì)生物量影響不大，但對(duì)于多糖產(chǎn)量影響顯著，當(dāng)發(fā)酵至36h時(shí)添加麥麩可顯著提高多糖產(chǎn)量，其最高產(chǎn)量可達(dá)6.79g/L，并使產(chǎn)糖高峰期提前了12h。這可能是因?yàn)樵诰w進(jìn)入穩(wěn)定期以前添加麥麩有利于細(xì)胞分泌相關(guān)酶而有利于多糖的產(chǎn)生。在細(xì)胞即將進(jìn)入穩(wěn)定期時(shí)添加麥麩對(duì)細(xì)胞分泌多糖影響不很顯著，這可能是因?yàn)辂滬煶煞謱?duì)相關(guān)酶的誘導(dǎo)時(shí)間不夠。

2.4 麥麩蛋白對(duì)菌體生長(zhǎng)和多糖產(chǎn)量的影響

采用發(fā)酵培養(yǎng)基培養(yǎng)菌體36h后，加入2%去蛋白麥麩，以未去蛋白麥麩為對(duì)照，研究麥麩中蛋白對(duì)菌體生長(zhǎng)和多糖產(chǎn)量的影響。結(jié)果如圖5所示。

圖5 麥麩中蛋白對(duì)生物量和多糖產(chǎn)量的影響

由圖5可以看出，麥麩中是否存在蛋白對(duì)生物量和多糖產(chǎn)量影響不大。

2.5 麥麩可溶性纖維（SDF）對(duì)菌體生長(zhǎng)和多糖產(chǎn)量的影響

采用發(fā)酵培養(yǎng)基培養(yǎng)菌體36h后，加入2%麥麩可溶性纖維，以麥麩為對(duì)照，研究麥麩可溶性纖維對(duì)菌體生長(zhǎng)和多糖產(chǎn)量的影響。結(jié)果如圖6所示。

圖6 麥麩可溶性纖維對(duì)生物量和多糖產(chǎn)量的影響

由圖6可以看出，在添加可溶性纖維后，其對(duì)生物量影響不大，多糖產(chǎn)量卻比添加麥麩的要少得多，其多糖產(chǎn)量結(jié)果和葡萄糖發(fā)酵培養(yǎng)基結(jié)果相近，此結(jié)果表明可溶性纖維對(duì)菌體生長(zhǎng)和多糖的生產(chǎn)沒(méi)有影響。

2.6 麥麩阿魏酸對(duì)菌體生長(zhǎng)和多糖產(chǎn)量的影響

采用發(fā)酵培養(yǎng)基培養(yǎng)菌體36h后，加入2%麥麩阿魏酸，以麥麩為對(duì)照，研究麥麩阿魏酸對(duì)菌體生長(zhǎng)和多糖產(chǎn)量的影響。結(jié)果如圖7所示。

由圖7可以看出，阿魏酸對(duì)菌體生長(zhǎng)和多糖產(chǎn)生均有很好的促進(jìn)作用，并使產(chǎn)糖高峰期比對(duì)照組提前了12h，且使最高多糖產(chǎn)量幾乎持續(xù)了36h，生物量最高達(dá)1.775g/100mL，多糖最高產(chǎn)量達(dá)7.89g/L。阿魏酸作為碳源時(shí)可能是誘導(dǎo)了菌體代謝中的相關(guān)酶從而使代謝向著產(chǎn)生多糖的方向進(jìn)行。

圖7 麥麩阿魏酸對(duì)生物量和多糖產(chǎn)量的影響

3 結(jié)論

3.1 麥麩對(duì)于菌體生長(zhǎng)無(wú)積極作用，在生物量明顯低于發(fā)酵培養(yǎng)基的情況下，多糖產(chǎn)量卻由5.72g/L提高到6.17g/L，提高了7.9%。表明麥麩作為碳源不利于菌體增殖卻非常有利于多糖的累積。當(dāng)麥麩添加量為2%時(shí)對(duì)于多糖累積更為有利。

3.2 采用葡萄糖發(fā)酵培養(yǎng)基先進(jìn)行菌體增殖，在發(fā)酵至36h時(shí)再添加麥麩刺激多糖累積，多糖最高產(chǎn)量可達(dá)到6.79g/L，并使產(chǎn)糖高峰期比葡萄糖培養(yǎng)基提前了12h。

3.3 麥麩蛋白和麥麩可溶性纖維對(duì)于菌體增殖和多糖累積無(wú)作用，而麥麩阿魏酸對(duì)于菌體增殖效果雖不很顯著，但對(duì)于多糖累積效果卻非常明顯，采用葡萄糖發(fā)酵培養(yǎng)基增殖菌體至36h時(shí)，添加2%麥麩阿魏酸，使得多糖最高產(chǎn)量達(dá)到7.89g/L，比葡萄糖培養(yǎng)基提高了37.9%，產(chǎn)糖高峰期比葡萄糖培養(yǎng)基提前了24h。

3.4 對(duì)于麥麩阿魏酸促進(jìn)多糖累積機(jī)制及對(duì)菌體代謝途徑的影響機(jī)理有待進(jìn)一步探討和研究。

[1]張志清，王瀟，姚艷艷，等.超聲波輔助堿醇提取HPLC法測(cè)定麥麩中阿魏酸含量［J］.中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，2010,25（4）：89-92.

[2]趙玉萍，紀(jì)麗蓮，朱曉慶.真菌多糖提純、組分分析及結(jié)構(gòu)初步鑒定［J］.食品科學(xué)，2005,26（9）：127-129.

[3]HaraldJ,Ruijssenaars,FrancessaStingele,et al.Biodegradability of food-associated extracellular polysaccharides[J].Current Microbiology,2000,40：194-199.

[4]張雙鳳,林香娟,于村.苯酚-硫酸法測(cè)定胖大海涼茶中多糖的研究[J].河南預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志,2000（3）：144-145.

[5]張海波，陳正行.膠體磨輔助酶解去除麥麩中蛋白質(zhì)的研究[J].食品工業(yè)科技，2008,29（4）：101-103.

[6]BenamroucheS,CronierD,DebeireP,et al.A Chemical and HistologicalStudyontheeffectof（1→4）-β-endo-xylanasetreatment on Wheat Bran[J].Journal of Cereal Science,2002,36：253-260.

[7]郭麗，杜先鋒，韓實(shí)，等.復(fù)合酶法提取麥麩SDF優(yōu)化工藝條件[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2009,35（11）：78-81.

[8]戴炳業(yè)，楊薇.利用小麥麥麩制備阿魏酸工藝條件的初步研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009,37（22）：10678-10680.

Effect of wheat bran components on Aspergillus polysaccharide production

ZHAO Yu-ping
（School of Life Science and Chemical Engineering,Huaiyin Institute of Technology,Huai’an 223003,China）

Effects of wheat bran and its components on cell growth and polysaccharide accumulation were researched.The results showed that wheat bran protein and soluble fiber played non-active role in Aspergillus cell proliferation and polysaccharide accumulation，while ferulic acid could increase polysaccharide production although no significant effect on cell proliferation.When the cells were cultured in the fermentation medium for 36h，2%ferulic acid was added，then Aspergillus polysaccharide production was improved to 7.89g/L，37.9% increased than that in glucose medium.

Aspergillus polysaccharide；wheat bran；ferulic acid

TS201.1

A

1002-0306（2011）10-0239-03

2010-09-25

趙玉萍（1977-），女，副教授，研究方向：生物技術(shù)。

淮安市農(nóng)業(yè)科技計(jì)劃資助項(xiàng)目（SN0868）；江蘇省優(yōu)秀青年骨干教師項(xiàng)目。