對鑒別纖維素分解菌的培養基中碳源的分析

吳志強

(安徽省蕪湖市第十二中學 241002)

1 問題的提出

在人教版高中生物學教材選修1中，分別介紹了纖維素分解菌的選擇培養基配方和鑒別培養基配方。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)。對此，一些教師會產生疑問：鑒別纖維素分解菌的培養基是不是只能使用CMC-Na作為碳源？可不可以用纖維素粉代替？

2 問題的解答

2.1 纖維素剛果紅培養基 目前，鑒別纖維素分解菌應用較多的是剛果紅法，即利用纖維素剛果紅培養基作為鑒別性培養基，用于各種纖維素分解菌的數目測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基上，長在上面的纖維素分解菌因分解纖維素而在菌落周圍產生水解圈，如果將剛果紅溶液注入這種培養基中，剛果紅可與多糖形成有濃郁色澤的紅色沉淀，同時產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后制得，也稱之為“改性纖維素”。CMC-Na的相對分子質量為242.16，白色纖維狀或顆粒狀粉末。無臭、無味，不溶于有機溶劑，有吸濕性，易于分散在水中成透明膠狀溶液。

纖維素粉的生產過程：一般是先從纖維性植物中獲得α-纖維素漿狀物，然后通過純化及機械法降低粒徑，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；也可作為非營養性原料, 用于制造低脂肪或無脂肪食物；同時還可以作為組織改進劑、分散劑、穩定劑，以改善食品的品質、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 纖維素聚合體長鏈中最小的重復單位是纖維二糖。結晶纖維素的結晶區是一種不溶性的剛性結構，相對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，主要有外切酶、內切酶和β-糖苷酶，三種酶協同或競爭降解纖維素。其中，內切酶可作用于纖維素分子內的無定形區，隨機水解β-1，4糖苷鍵，將長鏈纖維素分子截斷，產生大量的小分子纖維素，即纖維素末端。內切型纖維素酶可為外切酶提供大量的反應末端，同時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的結晶區、無定形區和羧甲基纖維素[1]。

2.4 纖維素剛果紅培養基中的碳源 ①在纖維素剛果紅培養基中，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，也可以利用結晶纖維素為唯一碳源并結合剛果紅平板法來篩選菌株；③普通的纖維素粉也是可以取代CMC-Na成為唯一碳源的，只不過在配制前，應對纖維素粉和瓊脂進行預處理(纖維素粉加1mol/L HCl溶液浸泡12h，然后蒸餾水洗多次至pH達到中性，再過濾、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有實驗研究發現，鑒別培養基中不設置唯一碳源會達到更理想結果。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代謝的需求，效果比僅以CMC-Na為唯一碳源的培養基有更明顯的優勢[2]。

所以，教材中纖維素分解菌的選擇培養基配方和鑒別培養基配方僅僅是一種參考，在實驗過程中可以進行適當變動或改進。

(基金項目：國家社會科學基金“十二五”規劃2015年度教育學課題“普通高中創新人才培養的實踐研究”，No.BHA150118)