核苷功能菌的生物學特性研究

周新虎，陳　翔，楊　勇，李　喆，嚴啟梅，甘廣東，宋　寶，譚洪弟（江蘇洋河酒廠股份有限公司，江蘇宿遷223800）

?

核苷功能菌的生物學特性研究

周新虎，陳翔，楊勇，李喆，嚴啟梅，甘廣東，宋寶，譚洪弟
（江蘇洋河酒廠股份有限公司，江蘇宿遷223800）

摘要：為了深入研究微分子酒中核苷類似物的形成機理，對洋河釀造環境中篩選的核苷功能菌的生物學特性進行研究。通過對核苷功能菌的形態、代謝產物和培養條件進行分析和研究。結果表明，核苷功能菌屬于麥角菌科真菌，能夠代謝生成多糖、腺苷和D-甘露醇等；適宜的生長溫度范圍為18～25℃，其中22℃最佳；適宜的pH值范圍為5～7，最適pH值為5；能利用多種碳源、氮源和無機鹽；碳源中，二糖的利用效果更好，其中蔗糖最佳；氮源中，有機氮源能更好地被利用，其中酵母膏最佳；無機鹽中Na2HPO4最佳。

關鍵詞：核苷；生物學特性；代謝；培養條件

隨著生活水平的提高和健康意識的增強，對健康的訴求已成為中國白酒未來的發展方向和路徑之一。當前一些傳統老品牌白酒度數高，酒量較小者喝了之后容易上頭，導致一些愛酒人士只能望酒興嘆。正是在這種情況下，洋河酒廠根據白酒市場不斷發展變化的需求，在充分掌握綿柔機理的基礎上，結合最新研究的微分子技術，研制成功一款健康白酒——微分子酒。

微分子酒是由微量小分子風味組分，以及富含核苷類似物為主的生物活性健康物質構成的綿柔型白酒，具有微量成分多、飲后醒酒快、健康功效好、盡興更省心的特點。自上市以來，已逐漸受到市場認可和消費者青睞，并引發行業更多關于“健康生態”的思考和效仿。據相關研究，微分子酒中的核苷類物質有助于保肝護肝、提高機體免疫力、抗氧化、抗腫瘤、清除自由基等功效，具有良好的保健功能，有極高的開發前景[1-2]。本研究以釀造環境中篩選的能夠產核苷類似物的1株功能菌為研究對象，通過對其生物學特性進行深入研究，為其深度應用提供基礎。

1　材料和方法

1.1材料、試劑及儀器

實驗菌株：洋河酒廠自主篩選的1株核苷功能菌。葡萄糖、麥芽糖、蔗糖、飴糖、乳糖、NH4NO3、（NH4）2SO4、NaCl、MgSO4、MnSO4、FeSO4、KH2PO4、KCl、Na2HPO4、CaCl2為分析純；蛋白胨、酵母膏、牛肉膏、瓊脂為生化試劑；馬鈴薯為食品級。

儀器設備：BILON恒溫培養箱，生物潔凈工作臺，真空冷凍干燥器，離心機，高壓蒸汽滅菌鍋，多功能環境模擬箱，可見分光光度計。

1.2實驗方法

1.2.1培養基[3]

馬鈴薯（PDA）液體培養基：土豆汁1 L、葡萄糖20 g、磷酸二氫鉀1 g、硫酸鎂0.5 g、pH值自然。

馬鈴薯瓊脂（PDA）培養基：土豆汁1 L、葡萄糖20 g、磷酸二氫鉀1 g、硫酸鎂0.5 g、瓊脂20 g、pH值自然。

液體基礎培養基：蔗糖4％，蛋白胨1％，KH2PO40.01％，MgSO40.05％。

1.2.2培養基成分篩選[4-5]

在液體基礎培養基中，分別以其他碳源、氮源和無機鹽進行替代，研究其他成分對核苷功能菌的影響。其中其他碳源為單糖（葡萄糖）、二糖（麥芽糖、乳糖）、土豆汁、飴糖；其他氮源為無機氮源（NH4NO3、（NH4）2SO4）、有機氮源（酵母膏、牛肉膏）；其他無機鹽為NaCl、MnSO4、FeSO4、KCl、Na2HPO4、CaCl2。

分別取供試培養基200 mL，裝入500 mL的三角瓶中，滅菌后在無菌條件下，以10％的接種量接入液體菌種，置于振蕩培養箱中，在25℃、120 r/min下振蕩培養5 d后終止培養，每組設2個重復。

1.2.3生物量測定方法

取200 mL發酵液，經4000 r/min離心10 min，收集菌絲體，再置于真空冷凍干燥箱-50℃冷凍干燥直至恒重，稱重。按下列公式計算菌絲體生物量：

菌絲體生物量(g/L)=菌絲體干重(g) /發酵液體積(L)。

1.2.4溫度對核苷功能菌的影響[6]

采用不同溫度（10℃、15℃、18℃、22℃、25℃、28℃）進行核苷功能菌的培養，培養結束后收集菌絲體，測其生物量。

1.2.5初始pH值對蛹蟲草生長速度的影響

采用不同初始pH值（3、4、5、6、7、8）進行核苷功能菌的培養，培養結束后收集菌絲體，測其生物量。

1.2.6代謝產物分析

多糖，苯酚硫酸法[7-9]；D-甘露醇，比色法[10]；腺苷，液相色譜法[11]。

2　結果與分析

2.1核苷功能菌形態特征及代謝產物

2.1.1核苷功能菌菌落和菌絲的形態特征

采用PDA固體培養基，于25℃下對核苷功能菌進行暗室培養，觀察菌落形態，并進行顯微鏡觀察。核苷功能菌菌落形態及鏡檢情況見圖1。由圖1可知，核苷功能菌在PDA培養基上形成的菌落呈近似圓形，表面蓬松，凸起呈棉絮狀的半球形，菌絲為白色，氣生菌絲發達，邊緣整齊，較易挑取。對核苷功能菌進行顯微鏡觀察，發現分生孢子為圓形或圓柱形，其外形大小為2.5～3.2 μm× 4.0～6.8 μm；分生孢子著生在孢子梗的頂端，或成單，或成對，或成簇排列；分生抱子梗單生或有分枝。菌絲有隔膜，粗細均勻，但老齡菌絲內會形成空泡。

圖1　核苷功能菌菌落形態和菌絲鏡檢情況

2.1.2核苷功能菌生長條件

采用PDA固體培養基，在智能人工氣候培養箱中調控不同培養溫度、濕度條件對核苷功能菌進行培養，觀察菌絲生長情況得出最適生長范圍，結果見表1。

表1　核苷功能菌培養條件

如表1所示，核苷功能菌在6～30℃范圍內都能夠生長，否則停止生長甚至死亡，適宜溫度為18～25℃；在相對濕度處于65％～70％時，菌絲體生長狀況最好，過小會造成培養基內部失水干枯，過大則影響菌絲體的生長，也易引起雜菌滋生。

2.1.3核苷功能菌代謝產物分析

采用PDA液體培養基，以120 r/min、25℃恒溫培養核苷功能菌，5 d后收集菌絲體，并分析其代謝產物及其含量，結果見表2。

表2　核苷功能菌代謝產物分析

如表2所示，核苷功能菌在PDA液體培養基中能夠代謝生成多糖、腺苷和D-甘露醇等，通過對菌絲體進行檢測與分析，生物量達到7.58 g/L，多糖為1.64％，腺苷為188.5mg/100 g，D-甘露醇為5.52％。

依據核苷功能菌的菌落和菌絲形態和生長特性，結合代謝產物分析，初步認為該核苷功能菌屬于麥角菌科真菌，有較高的利用價值和開發前景。

2.2不同培養條件對核苷功能菌的影響

2.2.1碳源對核苷功能菌生長的影響

碳源是微生物合成碳水化合物及氨基酸的基礎，核苷功能菌對不同碳源的利用及代謝情況不同。分別以葡萄糖、飴糖、麥芽糖、乳糖、土豆汁代替液體基礎培養基中的蔗糖，培養結束后測其生物量，結果見圖2。

圖2　碳源對核苷功能菌生物量的影響

由圖2可知，核苷功能菌在添加6種碳源的培養基中均能生長，說明其可以利用多種碳源，但不同碳源對菌絲生長的影響不同。從生物量上看，以蔗糖為碳源最有利于菌絲體生長，其次是飴糖、麥芽糖和乳糖，再次是葡萄糖，而土豆汁最低。由此可知，核苷功能菌能更好的利用二糖，因此，蔗糖是核苷功能菌生長的最佳碳源。

2.2.2氮源對核苷功能菌生長的影響

氮源對于微生物生長與代謝影響很大，分別以無機氮源（硝酸銨、硫酸銨）和有機氮源（牛肉膏、酵母膏、蛋白胨）代替液體基礎培養基中的蛋白胨，培養結束后測其生物量，結果見圖3。

圖3　氮源對核苷功能菌生物量的影響

由圖3可知，核苷功能菌在添加5種氮源的培養基中均能生長，說明其可以利用多種氮源。就生物量而言，除蛋白胨外，添加有機氮源的培養基中得到的生物量明顯高于采用無機氮源，甚至是無機氮源的2倍。說明無機氮源雖然能夠更快的被微生物利用，但核苷功能菌生長速度慢，而且有機氮源中有著豐富的蛋白質，更適合核苷功能菌菌絲體的生長需求。在有機氮源中，牛肉膏和酵母膏都能較好地滿足核苷功能菌的生長所需，因此，牛肉膏或酵母膏均是核苷功能菌生長的最佳氮源。

2.2.3無機鹽對核苷功能菌生長的影響

無機鹽種類對微生物代謝以及信息傳導具有重要作用。分別以不同無機鹽代替液體基礎培養基中的KH2PO4、MgSO4，培養結束后，測其生物量，結果見圖4。

由圖4可知，核苷功能菌在各種無機鹽的培養基中都能生長。MgSO4和KH2PO4單獨作為無機鹽加入培養基中時，生物量較基礎液體培養基低；但核苷功能菌在添加Na2HPO4的培養基中生物量最高，達10.84 g/L，較基礎培養基中的生物量高2 g/L左右；添加其余各種無機鹽的生物量都較基礎培養基低。因此，Na2HPO4為核苷功能菌菌絲體生長的最佳無機鹽。

圖4　無機鹽對核苷功能菌生物量的影響

2.2.4溫度對核苷功能菌菌絲體生長的影響

以蔗糖為碳源、酵母膏為氮源，Na2HPO4為無機鹽配制培養基，接種核苷功能菌于不同溫度（10℃、15℃、18℃、22℃、25℃、28℃）下振蕩培養，培養結束后測其生物量，結果見圖5。

圖5　溫度對核苷功能菌生物量的影響

由圖5可知，核苷功能菌在10～28℃下均能生長，但不同溫度下核苷功能菌菌絲體生長情況存在差異。低于18℃，核苷功能菌生長速率慢，生物量低；在18～25℃時，核苷功能菌生長良好，其中生物量在22℃時達到最大，為19.57 g/L；高于25℃時，生物量快速下降。由此可知，核苷功能菌不耐高溫，在低溫下也能生長，其生長適宜溫度為18～25℃，最適溫度為22℃，低于18℃或高于25℃都不利于核苷功能菌生長，其中高于25℃對其生長有明顯抑制作用。

2.2.5不同初始pH值對核苷功能菌生長的影響

以蔗糖為碳源、酵母膏為氮源，Na2HPO4為無機鹽配制培養基，調節不同初始pH值，接種核苷功能菌進行恒溫振蕩培養，培養結束后收集菌絲體，測生物量。所得結果見圖6。

圖6　不同初始pH值對核苷功能菌菌絲體生長影響

由圖6可知，核苷功能菌在pH 3～8范圍內均能生長，但生長情況有明顯差異。在pH 5～7范圍內，生物量較高且較穩定；pH值低于5時，生物量隨pH值升高而緩慢增加；pH值高于7時，生物量隨pH值的升高而緩慢減少；生物量在pH 5時達最大值。由此可知，核苷功能菌生長適宜pH值范圍為5～7，最適pH值為5，初始pH值低于5或高于7都不利于核苷功能菌的生長。

3　小結與展望

3.1對核苷功能菌菌株形態及生長特性分析，并結合代謝產物，初步認為核苷功能菌屬于麥角菌科真菌，有很高的利用價值和開發前景。

3.2由核苷功能菌培養特性研究可知，核苷功能菌能利用多種碳源、氮源和無機鹽。碳源中，二糖的利用效果較好，其中以蔗糖為最佳；氮源中，有機氮源的利用效果較好，如牛肉膏或酵母膏；無機鹽中以Na2HPO4為最佳。

3.3核苷功能菌適宜的生長溫度范圍為18～25℃，最適溫度為22℃；適宜的pH值范圍為5～7，最適pH值為5。

3.4通過對核苷功能菌生物學特性的研究，明確了核苷功能菌的生長與代謝特性，下一步將針對代謝產物中的多糖和核苷類似物進行深度開發和應用。

參考文獻：

[1]李紹平.天然與發酵培養冬蟲夏草中核苷類成分的含量及其變化[J].中國藥學：英文版,2001,10(4)：175-179.

[2]麻兵繼.人工蛹蟲草中核苷類化學成分的研究[J].中藥材，2007（8）：957-958.

[3]牛帥科.蛹蟲草菌的液態培養基優化[J].食品與機械，2012(2)：202-205.

[4]劉鳳英.蛹蟲草的生物學特性研究[J].科技致富向導，2015(2)：33-37.

[5]姚萬春.優良窖泥功能菌的篩選及其生物學特性的初步研究[J].釀酒科技,2010(10)：33-35.

[6]李燁.蠶蛹蟲草菌絲生物學特性的研究[J].淮陰師范學院學報：自然科學版,2003,2(4)：22-25.

[7]蘇穎.改進苯酚-硫酸法快速測定蟲草多糖含量[J].食品研究與開發,2008,29(3)：118-121.

[8]肖建輝.江西蟲草多糖含量的快速檢測方法研究[J].中藥材，2008,31(5)：689-692.

[9]Dubois M,Gilies KA,Hamil ton J K.Colometric method for determination of sugars and related substance[J].Anal Chem,1996,28：350-356.

[10]閆文娟.比色法測定廣東蟲草蟲草酸含量[J].食用菌,2010 (5)：73-75.

[11]郭澄.高效液相色譜法測定人工蟲草菌絲中腺苷和蟲草素的含量[J].中國中藥雜志,1998(4)：236-237.

The Biological Properties of Nucleoside Functional Bacteria

ZHOU Xinhu,CHEN Xiang，YANG Yong，LI Zhe，YAN Qimei，GAN Guangdong，SONG Bao and TAN Hongdi
（Jiangsu Yanghe Distillery Co.Ltd.,Suqian,Jiangsu 223800,China)

Abstract:In order to acquire a clear understanding of the formation mechanism of nucleoside analogs in liquor,the biological properties of nucleoside functional bacteria screened from the brewing environment in Yanghe Distillery were studied.Through the analysis of the morphology,metabolites and culture conditions of nucleoside functional bacteria,the results showed that,the nucleoside functional bacteria belong to Clavicipitaceae family,and it could produce polysaccharides,adenosine and D-mannitol etc.;its optimum growth temperature ranges from 18 to 25℃and the best is at 22℃;its optimum pH range is 5 to 7 and the best is 5;it could take advantage of varieties of carbon source,nitrogen source and inorganic salts,and sucrose is the best among all the carbon source,organic nitrogen source (yeast extract ) is the best among all the nitrogen source,and Na2HPO4is the best among all inorganic salts.

Key words:nucleoside;biological properties;metabolism;culture conditions

作者簡介：周新虎（1962-），男，江蘇宿遷人，碩士，高級工程師，江蘇洋河酒廠股份有限公司副總裁、總工程師，白酒國家評委，中國首席品酒師、中國評酒大師，曾獲全國五一勞動獎章，江蘇省突出貢獻專家等榮譽稱號。

收稿日期：2015-11-13

中圖分類號：TS262.3；Q93-3；TS261.1

文獻標識碼：A

文章編號：1001-9286（2016）02-0051-04

DOI：10.13746/j.njkj.2015430

優先數字出版時間：2015-12-01；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20151201.1301.001.html。