麦麸成分对曲霉多糖产量的影响研究

赵玉萍

（淮阴工学院生命科学与化学工程学院，江苏淮安223003）

麦麸成分对曲霉多糖产量的影响研究

赵玉萍

（淮阴工学院生命科学与化学工程学院，江苏淮安223003）

研究了麦麸及其成分对菌体生长和多糖累积的影响。结果表明，麦麸蛋白和可溶性纤维对曲霉菌体增殖和多糖累积无积极的作用，而麦麸阿魏酸对菌体增殖虽无明显作用但却可显著提高多糖产量。当以葡萄糖发酵培养基培养菌体36h时添加2%的麦麸阿魏酸，使得曲霉多糖产量提高至7.89g/L，比葡萄糖培养基提高了37.9%。

曲霉多糖，麦麸，阿魏酸

小麦麸皮是小麦粉加工的副产物，我国年产量可达2000万t以上。麦麸目前的综合利用率还不到20%，且大部分作为饲料[1]。而农户在实际喂养过程中麸皮添加量又不能太大，因其含大量的纤维素反而会影响动物营养的吸收，这些因素大大限制了麸皮的饲用价值，因此又反过来影响了麸皮的商业价值。由于真菌多糖具有多方面的生物活性，目前许多药食两用真菌产品已投放市场，但是，从真菌中寻找新的功能药物已为世界瞩目，这是一个亟待开发的自然宝库。进一步开发研究真菌多糖及其化学结构、组成成分、生物活性和构效关系，使真菌多糖在食品工业、发酵工业、医疗保健等领域得到更广泛的应用具有现实意义。本实验利用丰富廉价的麦麸为原料制备真菌多糖，旨在为麦麸的综合利用和真菌多糖的生产提供一定的参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

菌种 编号为SHX03008，本院生物工程实验室筛选获得[2]；基础培养基 PDA培养基[2]；曲霉SHX03008种子培养基 PDA液体培养基；曲霉SHX03008发酵培养基 葡萄糖4%，酵母膏4%，磷酸二氢钾0.1%，七水硫酸镁0.025%。

HH-6型恒温水浴锅，SHZ-E循环水真空泵，PB-10型pH计，DHG-9240型电热恒温鼓风干燥箱，TDL-5离心机，LA114型电子分析天平，DZF 6020MBE真空干燥箱，FW100型高速万能粉碎机，CL 4B磁力搅拌器，UV-2401PC紫外分光光度计，Spectrumlab 22PC分光光度计。

1.2 实验方法

1.2.1 生物量测定[2]发酵液用八层纱布过滤，得到生物体80℃下烘干12h左右至恒重，称量。

1.2.2 糖含量测定 多糖含量=总糖量-还原糖量。总糖量测定方法：苯酚硫酸法[3-4]；还原糖测定方法：3,5-二硝基水杨酸比色法（DNS法）。

1.2.3 麦麸对菌体生长和多糖产量的影响 以2%麦麸为碳源代替发酵培养基中的葡萄糖，并以发酵培养基为对照，28℃培养96h，测定菌体生长量和多糖产量，研究麦麸对菌体生长量和多糖产量的影响。

1.2.4 麦麸添加量对菌体生长和多糖产量的影响以0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%和3%的麦麸代替发酵培养基中的碳源葡萄糖，以发酵培养基为对照确定最佳麦麸添加量。

1.2.5 麦麸添加时间对菌体生长和多糖产量的影响采用发酵培养基，当发酵至24、36、48、60h时分别添加2%麦麸，测定菌体生长量和多糖产量，确定麦麸最佳添加时间。

1.2.6 麦麸中蛋白对菌体生长和多糖产量的影响 麦麸去蛋白方法流程[5]：利用胶体磨辅助酶解去除麦麸中蛋白质，胶体磨作用时间为20min，碱性蛋白酶作用，固液比为1∶10，水解温度为55℃，加酶量为10g/kg麸皮,酶解时间100min。

采用发酵培养基培养菌体，在最佳添加时间添加去蛋白麦麸，并以添加麦麸为对照组，测定菌体生长量和多糖产量，研究麦麸蛋白的影响。

1.2.7 麦麸可溶性纤维（SDF）对菌体生长和多糖产量的影响 麦麸中总纤维质量分数为42.2%，其中不可溶性纤维含量为38.9%，可溶性纤维含量为3.3%[6]。

可溶性纤维制备流程[7]：麦麸粉碎至40目→麦麸粉→2倍体积乙醚脱脂→脱脂麸皮粉→10倍体积水混合→加热搅拌20min（80～90℃）→淀粉糊化→冷却至60℃→调节pH为中性（pH7）→复合酶[m（淀粉酶）∶m（碱性蛋白酶）∶m（纤维素酶）=2∶1∶2]酶解2h→酶解溶液→真空抽滤（0.06～0.08MPa）→滤液→4倍体积95%乙醇醇沉→低温（4℃）放置1h→析出絮状沉淀物→离心5min（3000r/min）→真空干燥（40℃）→麦麸SDF

采用发酵培养基培养菌体，在最佳添加时间添加麦麸可溶性纤维，以添加麦麸为对照组，测定菌体生长量和多糖产量，研究麦麸可溶性纤维的影响。

1.2.8 麦麸阿魏酸对菌体生长和多糖产量的影响 麦麸阿魏酸的制备流程[8]：采用耐高温α-淀粉酶、蛋白酶和糖化酶预处理40目粉状麦麸，使用1.5%氢氧化钠（另添0.5%的KBH4）于85℃提取4h。

采用发酵培养基培养菌体，在最佳添加时间添加麦麸阿魏酸，以添加麦麸为对照组，测定菌体生长量和多糖产量，研究麦麸阿魏酸的影响。

2 结果与讨论

2.1 麦麸对菌体生长和多糖产量的影响

以发酵培养基为对照，2%麦麸代替葡萄糖作为发酵培养基，测定菌体生长量和多糖产量随时间的变化趋势，结果如图1所示。

图1 发酵培养基和麦麸培养基对生物量和多糖产量的影响

由图1可以看出，麦麸培养基对于多糖生产有积极作用，而对于菌体增殖却没有葡萄糖显著，即在麦麸培养基中菌体的产多糖能力显著，可使多糖产量由发酵培养基的5.72g/L提高到6.17g/L。这可能是因为麦麸中某些成分可能是多糖生产的诱导物，因此对多糖的生产具有积极意义。

2.2 麦麸添加量对菌体生长和多糖产量的影响

以不同麦麸添加量做实验，测定菌体生长量和多糖产量，结果如图2所示。

图2 麦麸添加量对生物量和多糖产量的影响

由图2可以看出，对照组的生物量和多糖产量分别为1.65g/100mL和5.82g/L，当麦麸的添加量为2%时生物量和多糖产量分别为1.51g/100mL和6.02g/L，由此可见，麦麸对于多糖生产有积极作用，而对于菌体增殖却没有葡萄糖显著。因此采用葡萄糖先使菌体增殖再采用麦麸作为碳源产多糖。

2.3 麦麸添加时间对菌体生长和多糖产量的影响

采用发酵培养基，当发酵至24、36、48、60h时分别添加2%麦麸，测定生物量曲线和产多糖曲线，研究麦麸添加时间的影响，结果如图3和图4所示。

图3 麦麸不同添加时间对生物量的影响

图4 麦麸不同添加时间对多糖产量的影响

由图3和图4可知，在发酵培养基中于不同的时间添加麦麸对生物量影响不大，但对于多糖产量影响显著，当发酵至36h时添加麦麸可显著提高多糖产量，其最高产量可达6.79g/L，并使产糖高峰期提前了12h。这可能是因为在菌体进入稳定期以前添加麦麸有利于细胞分泌相关酶而有利于多糖的产生。在细胞即将进入稳定期时添加麦麸对细胞分泌多糖影响不很显著，这可能是因为麦麸成分对相关酶的诱导时间不够。

2.4 麦麸蛋白对菌体生长和多糖产量的影响

采用发酵培养基培养菌体36h后，加入2%去蛋白麦麸，以未去蛋白麦麸为对照，研究麦麸中蛋白对菌体生长和多糖产量的影响。结果如图5所示。

图5 麦麸中蛋白对生物量和多糖产量的影响

由图5可以看出，麦麸中是否存在蛋白对生物量和多糖产量影响不大。

2.5 麦麸可溶性纤维（SDF）对菌体生长和多糖产量的影响

采用发酵培养基培养菌体36h后，加入2%麦麸可溶性纤维，以麦麸为对照，研究麦麸可溶性纤维对菌体生长和多糖产量的影响。结果如图6所示。

图6 麦麸可溶性纤维对生物量和多糖产量的影响

由图6可以看出，在添加可溶性纤维后，其对生物量影响不大，多糖产量却比添加麦麸的要少得多，其多糖产量结果和葡萄糖发酵培养基结果相近，此结果表明可溶性纤维对菌体生长和多糖的生产没有影响。

2.6 麦麸阿魏酸对菌体生长和多糖产量的影响

采用发酵培养基培养菌体36h后，加入2%麦麸阿魏酸，以麦麸为对照，研究麦麸阿魏酸对菌体生长和多糖产量的影响。结果如图7所示。

由图7可以看出，阿魏酸对菌体生长和多糖产生均有很好的促进作用，并使产糖高峰期比对照组提前了12h，且使最高多糖产量几乎持续了36h，生物量最高达1.775g/100mL，多糖最高产量达7.89g/L。阿魏酸作为碳源时可能是诱导了菌体代谢中的相关酶从而使代谢向着产生多糖的方向进行。

图7 麦麸阿魏酸对生物量和多糖产量的影响

3 结论

3.1 麦麸对于菌体生长无积极作用，在生物量明显低于发酵培养基的情况下，多糖产量却由5.72g/L提高到6.17g/L，提高了7.9%。表明麦麸作为碳源不利于菌体增殖却非常有利于多糖的累积。当麦麸添加量为2%时对于多糖累积更为有利。

3.2 采用葡萄糖发酵培养基先进行菌体增殖，在发酵至36h时再添加麦麸刺激多糖累积，多糖最高产量可达到6.79g/L，并使产糖高峰期比葡萄糖培养基提前了12h。

3.3 麦麸蛋白和麦麸可溶性纤维对于菌体增殖和多糖累积无作用，而麦麸阿魏酸对于菌体增殖效果虽不很显著，但对于多糖累积效果却非常明显，采用葡萄糖发酵培养基增殖菌体至36h时，添加2%麦麸阿魏酸，使得多糖最高产量达到7.89g/L，比葡萄糖培养基提高了37.9%，产糖高峰期比葡萄糖培养基提前了24h。

3.4 对于麦麸阿魏酸促进多糖累积机制及对菌体代谢途径的影响机理有待进一步探讨和研究。

[1]张志清，王潇，姚艳艳，等.超声波辅助碱醇提取HPLC法测定麦麸中阿魏酸含量［J］.中国粮油学报，2010,25（4）：89-92.

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[4]张双凤,林香娟,于村.苯酚-硫酸法测定胖大海凉茶中多糖的研究[J].河南预防医学杂志,2000（3）：144-145.

[5]张海波，陈正行.胶体磨辅助酶解去除麦麸中蛋白质的研究[J].食品工业科技，2008,29（4）：101-103.

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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

赵玉萍（1977-），女，副教授，研究方向：生物技术。

淮安市农业科技计划资助项目（SN0868）；江苏省优秀青年骨干教师项目。