麥麩成分對曲霉多糖產量的影響研究

趙玉萍

（淮陰工學院生命科學與化學工程學院，江蘇淮安223003）

麥麩成分對曲霉多糖產量的影響研究

趙玉萍

（淮陰工學院生命科學與化學工程學院，江蘇淮安223003）

研究了麥麩及其成分對菌體生長和多糖累積的影響。結果表明，麥麩蛋白和可溶性纖維對曲霉菌體增殖和多糖累積無積極的作用，而麥麩阿魏酸對菌體增殖雖無明顯作用但卻可顯著提高多糖產量。當以葡萄糖發酵培養基培養菌體36h時添加2%的麥麩阿魏酸，使得曲霉多糖產量提高至7.89g/L，比葡萄糖培養基提高了37.9%。

曲霉多糖，麥麩，阿魏酸

小麥麩皮是小麥粉加工的副產物，我國年產量可達2000萬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]。而農戶在實際喂養過程中麩皮添加量又不能太大，因其含大量的纖維素反而會影響動物營養的吸收，這些因素大大限制了麩皮的飼用價值，因此又反過來影響了麩皮的商業價值。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品已投放市場，但是，從真菌中尋找新的功能藥物已為世界矚目，這是一個亟待開發的自然寶庫。進一步開發研究真菌多糖及其化學結構、組成成分、生物活性和構效關系，使真菌多糖在食品工業、發酵工業、醫療保健等領域得到更廣泛的應用具有現實意義。本實驗利用豐富廉價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提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

菌種 編號為SHX03008，本院生物工程實驗室篩選獲得[2]；基礎培養基 PDA培養基[2]；曲霉SHX03008種子培養基 PDA液體培養基；曲霉SHX03008發酵培養基 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循環水真空泵，PB-10型pH計，DHG-9240型電熱恒溫鼓風干燥箱，TDL-5離心機，LA114型電子分析天平，DZF 6020MBE真空干燥箱，FW100型高速萬能粉碎機，CL 4B磁力攪拌器，UV-2401PC紫外分光光度計，Spectrumlab 22PC分光光度計。

1.2 實驗方法

1.2.1 生物量測定[2]發酵液用八層紗布過濾，得到生物體80℃下烘干12h左右至恒重，稱量。

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

1.2.3 麥麩對菌體生長和多糖產量的影響 以2%麥麩為碳源代替發酵培養基中的葡萄糖，并以發酵培養基為對照，28℃培養96h，測定菌體生長量和多糖產量，研究麥麩對菌體生長量和多糖產量的影響。

1.2.4 麥麩添加量對菌體生長和多糖產量的影響以0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%和3%的麥麩代替發酵培養基中的碳源葡萄糖，以發酵培養基為對照確定最佳麥麩添加量。

1.2.5 麥麩添加時間對菌體生長和多糖產量的影響采用發酵培養基，當發酵至24、36、48、60h時分別添加2%麥麩，測定菌體生長量和多糖產量，確定麥麩最佳添加時間。

1.2.6 麥麩中蛋白對菌體生長和多糖產量的影響 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，膠體磨作用時間為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,酶解時間100min。

采用發酵培養基培養菌體，在最佳添加時間添加去蛋白麥麩，并以添加麥麩為對照組，測定菌體生長量和多糖產量，研究麥麩蛋白的影響。

1.2.7 麥麩可溶性纖維（SDF）對菌體生長和多糖產量的影響 麥麩中總纖維質量分數為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℃→調節pH為中性（pH7）→復合酶[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

采用發酵培養基培養菌體，在最佳添加時間添加麥麩可溶性纖維，以添加麥麩為對照組，測定菌體生長量和多糖產量，研究麥麩可溶性纖維的影響。

1.2.8 麥麩阿魏酸對菌體生長和多糖產量的影響 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。

采用發酵培養基培養菌體，在最佳添加時間添加麥麩阿魏酸，以添加麥麩為對照組，測定菌體生長量和多糖產量，研究麥麩阿魏酸的影響。

2 結果與討論

2.1 麥麩對菌體生長和多糖產量的影響

以發酵培養基為對照，2%麥麩代替葡萄糖作為發酵培養基，測定菌體生長量和多糖產量隨時間的變化趨勢，結果如圖1所示。

圖1 發酵培養基和麥麩培養基對生物量和多糖產量的影響

由圖1可以看出，麥麩培養基對于多糖生產有積極作用，而對于菌體增殖卻沒有葡萄糖顯著，即在麥麩培養基中菌體的產多糖能力顯著，可使多糖產量由發酵培養基的5.72g/L提高到6.17g/L。這可能是因為麥麩中某些成分可能是多糖生產的誘導物，因此對多糖的生產具有積極意義。

2.2 麥麩添加量對菌體生長和多糖產量的影響

以不同麥麩添加量做實驗，測定菌體生長量和多糖產量，結果如圖2所示。

圖2 麥麩添加量對生物量和多糖產量的影響

由圖2可以看出，對照組的生物量和多糖產量分別為1.65g/100mL和5.82g/L，當麥麩的添加量為2%時生物量和多糖產量分別為1.51g/100mL和6.02g/L，由此可見，麥麩對于多糖生產有積極作用，而對于菌體增殖卻沒有葡萄糖顯著。因此采用葡萄糖先使菌體增殖再采用麥麩作為碳源產多糖。

2.3 麥麩添加時間對菌體生長和多糖產量的影響

采用發酵培養基，當發酵至24、36、48、60h時分別添加2%麥麩，測定生物量曲線和產多糖曲線，研究麥麩添加時間的影響，結果如圖3和圖4所示。

圖3 麥麩不同添加時間對生物量的影響

圖4 麥麩不同添加時間對多糖產量的影響

由圖3和圖4可知，在發酵培養基中于不同的時間添加麥麩對生物量影響不大，但對于多糖產量影響顯著，當發酵至36h時添加麥麩可顯著提高多糖產量，其最高產量可達6.79g/L，并使產糖高峰期提前了12h。這可能是因為在菌體進入穩定期以前添加麥麩有利于細胞分泌相關酶而有利于多糖的產生。在細胞即將進入穩定期時添加麥麩對細胞分泌多糖影響不很顯著，這可能是因為麥麩成分對相關酶的誘導時間不夠。

2.4 麥麩蛋白對菌體生長和多糖產量的影響

采用發酵培養基培養菌體36h后，加入2%去蛋白麥麩，以未去蛋白麥麩為對照，研究麥麩中蛋白對菌體生長和多糖產量的影響。結果如圖5所示。

圖5 麥麩中蛋白對生物量和多糖產量的影響

由圖5可以看出，麥麩中是否存在蛋白對生物量和多糖產量影響不大。

2.5 麥麩可溶性纖維（SDF）對菌體生長和多糖產量的影響

采用發酵培養基培養菌體36h后，加入2%麥麩可溶性纖維，以麥麩為對照，研究麥麩可溶性纖維對菌體生長和多糖產量的影響。結果如圖6所示。

圖6 麥麩可溶性纖維對生物量和多糖產量的影響

由圖6可以看出，在添加可溶性纖維后，其對生物量影響不大，多糖產量卻比添加麥麩的要少得多，其多糖產量結果和葡萄糖發酵培養基結果相近，此結果表明可溶性纖維對菌體生長和多糖的生產沒有影響。

2.6 麥麩阿魏酸對菌體生長和多糖產量的影響

采用發酵培養基培養菌體36h后，加入2%麥麩阿魏酸，以麥麩為對照，研究麥麩阿魏酸對菌體生長和多糖產量的影響。結果如圖7所示。

由圖7可以看出，阿魏酸對菌體生長和多糖產生均有很好的促進作用，并使產糖高峰期比對照組提前了12h，且使最高多糖產量幾乎持續了36h，生物量最高達1.775g/100mL，多糖最高產量達7.89g/L。阿魏酸作為碳源時可能是誘導了菌體代謝中的相關酶從而使代謝向著產生多糖的方向進行。

圖7 麥麩阿魏酸對生物量和多糖產量的影響

3 結論

3.1 麥麩對于菌體生長無積極作用，在生物量明顯低于發酵培養基的情況下，多糖產量卻由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。當麥麩添加量為2%時對于多糖累積更為有利。

3.2 采用葡萄糖發酵培養基先進行菌體增殖，在發酵至36h時再添加麥麩刺激多糖累積，多糖最高產量可達到6.79g/L，并使產糖高峰期比葡萄糖培養基提前了12h。

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

3.4 對于麥麩阿魏酸促進多糖累積機制及對菌體代謝途徑的影響機理有待進一步探討和研究。

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

[2]趙玉萍，紀麗蓮，朱曉慶.真菌多糖提純、組分分析及結構初步鑒定［J］.食品科學，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-硫酸法測定胖大海涼茶中多糖的研究[J].河南預防醫學雜志,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的研究[J].食品工業科技，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，等.復合酶法提取麥麩SDF優化工藝條件[J].食品與發酵工業，2009,35（11）：78-81.

[8]戴炳業，楊薇.利用小麥麥麩制備阿魏酸工藝條件的初步研究[J].安徽農業科學，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。

淮安市農業科技計劃資助項目（SN0868）；江蘇省優秀青年骨干教師項目。