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七株贵州蜜环菌胞内多糖得率及胞外酶活性研究



全 文 :·食用菌· 北方园艺2016(02):134~138
第一作者简介:黄万兵(1988-),男,湖北荆州人,硕士,研究实习
员,研究方向为应用微生物。E-mail:huangwb1012@qq.com.
责任作者:朱国胜(1971-),男,博士,研究员,硕士生导师,现主要
从事中药材及食药用真菌等研究工作。E-mail:zgsah@163.com.
基金项目:贵州省优秀青年科技人才培养对象专项资金资助项目
(黔科合人字(2011)35号);贵州省科技计划资助项目(黔科合院
所创能(2010)4002);中央补助地方科技基础条件专项基金资助项
目(黔科条中补地(2010)4002);贵州省中药现代化科技产业研究
开发专项资助项目(黔科合中药字[2011]5035号);贵州省农业科
学院研究生创新基金资助项目(黔农科合(创新基金)2011016
号);贵州省农业科学院专项资金资助项目(黔农科院院专项
[2012]020号,黔农科院院专项[2014]035号);贵州省农业科学院
博士科研启动资助项目(黔农科院人才启动项目[2009]006号)。
收稿日期:2015-09-24
DOI:10.11937/bfyy.201602035
七株贵州蜜环菌胞内多糖得率及胞外酶活性研究
黄 万 兵1,2,桂   阳1,2,龚 光 禄1,2,杨 通 静1,2,刘 朝 贵3,朱 国 胜1,2
(1.贵州省现代中药材研究所,贵州 贵阳550006;2.贵州省农业生物技术重点实验室,贵州 贵阳550006;
3.西南大学 园艺园林学院,重庆400716)
  摘 要:以7株贵州蜜环菌为试材,采用苯酚-硫酸法测定多糖得率、DNS法测定蜜环菌发酵液
中木聚糖酶和羧甲基纤维素酶的活性、丁香醛连氮测定发酵液中漆酶活性,研究了不同蜜环菌在发
酵过程中漆酶等胞外酶活性变化规律及菌丝胞内多糖提取率。结果表明:各菌株间多糖得率存在显
著差异;各菌株胞外酶活性变化趋势均是先升后降;各酶在不同菌株间达到最大酶活的时间、最大酶
活性值存在明显差异;优良菌株DJ1第4天就能结束发酵,达到最大酶活时间最短、持续时间长。蜜
环菌液体发酵时最早分泌的是CMC酶、漆酶,然后是木聚糖酶,但起主要作用的是木聚糖酶。
关键词:蜜环菌;木聚糖酶;羧甲基纤维素酶(CMC酶);漆酶;胞内多糖
中图分类号:S 646.2 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2016)02-0134-05
  蜜环菌(Armilarila)属担子菌门、伞菌纲、膨瑚菌
科、蜜环菌属,目前全球共有生物种约30种,中国约15
种[1-2]。作为天麻的主要营养源,蜜环菌是促进天麻生
长发育的重要共生真菌,同时自身又是重要的药食用
真菌[3]。
  蜜环菌多糖从其子实体、菌丝体、发酵液中被提取
出来,它是蜜环菌的主要活性成分,主要包括胞内多糖
和胞外多糖。蜜环菌多糖药理作用广,具有抗辐射、抗
眩晕症、促进造血、抑制肿瘤生长、调节免疫等药理作
用[4-5]。蜜环菌的生长与胞外酶活性有着密切关系。蜜
环菌为木腐菌,木材中90%的主要成分为半纤维素、纤
维素、木质素,其分泌的胞外酶可降解半纤维素、纤维
素、木质素等来满足自身生长繁殖所需的营养[6-7]。该
试验以7株贵州蜜环菌为试材,研究了不同生物种的蜜
环菌菌丝体胞内多糖得率,拟为研究贵州本土蜜环菌的
多糖药用价值研究打下基础;同时研究了贵州蜜环菌发
酵液中漆酶等胞外酶活性变化规律,探索了液体发酵中
胞外酶与蜜环菌生长势的关系。
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.1.1 菌株 供试蜜环菌菌株由贵州省现代中药材研
究所重点实验室分离保存,详细信息见表1。
1.1.2 主要试剂与仪器 木聚糖(Aladdin);丁香醛连

  
Abstract:In order to compare the storage characteristics of peach and flat peach,two cultivars of‘Meixiang’and‘Galaxy’
were used to analyze the changes of fruit color,flesh firmness,soluble sugar and organic acid content.The results showed
that the color change of 2cultivars had big diference during low temperature storage,the pericarp color of the‘Galaxy’
became darker.The fruit firmness of 2cultivars decreased significantly.The soluble sugar content varied complicatedly
among them,the total soluble sugar contents showed little change and the sucrose content decreased significantly.The
content of total organic acid and citric acid of‘Meixiang’and‘Galaxy’decreased during the early stage then increased
during the late stage.
Keywords:peach;flat peach;fruit quality;low temperature storage
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北方园艺2016(02):134~138 ·食用菌·
  表1 蜜环菌参试菌株
  Table 1 The information of 7 Armillariastrians
菌株
Strain
种名
Species name
GenBank编号
GenBank accession NO.
采集点
Colection site
分离来源
Source
HZ2  Armillaria cepistipes  JN657449 赫章县Hezhang 菌索Rhizomorph
SB4  Armillaria cepistipes  JN657449 施秉县Shibing 菌索Rhizomorph
DJ1  Armillaria gallica  AJ250054 德江县Dejiang 菌索Rhizomorph
LS3  Armillaria gallica  AJ250054 雷山县Leishan 子实体Fruit body
KY4  Armillaria mellea  AB510880 开阳县Kaiyang 子实体Fruit body
KY5  Armillaria mellea  AB510880 开阳县Kaiyang 子实体Fruit body
SY1  Armillaria mellea  AB510880 绥阳县Suiyang 菌索Rhizomorph
氮(Sigma-Aldrich);羧甲基纤维素钠(科龙化工);木糖
(北京鼎国);DNS试剂;培养箱(天津泰斯特);无菌匀质
器(SCIENTZ);恒温摇床(ThermoFisher Max 484P);恒温
水浴锅XMTD-204(上海梅香仪器有限公司);超声波细胞
粉碎仪(SCIENTZ?ⅡD);离心机(ThermoFisher Fresco21);
紫外分光光度计(尤尼科4802)。该试验使用的试剂均
为分析纯。
1.1.3 培养基 固体培养基成分为蛋白胨2g,硫酸镁
0.5g,葡萄糖20g,琼脂7g,KH2PO40.46g,K2HPO41g,
水1 000mL;液体培养基成分为葡萄糖46g,无水乙醇
24g,酵母膏5g,蛋白胨13g,硫酸镁2g,磷酸二氢钾1g,
维生素B10.01g,维生素B20.03g,水1 000mL[8]。其
中维生素是在培养基灭菌后(121℃、30min)冷却至40~
50℃时加入。
1.2 试验方法
1.2.1 标准曲线的制备 以不同浓度的葡萄糖溶液与
苯酚-硫酸反应,在490nm处测OD值、制作葡萄糖标准
曲线[9]。以不同浓度的木糖溶液、葡萄糖溶液与DNS试
剂反应,在530nm处测OD值、制作木糖、葡萄糖标准曲
线[10-11]。
1.2.2 液体菌种的制备 将各蜜环菌母种接入含固体
培养基的平皿中,22℃暗培养15d后,切取0.5cm长的
菌索尖端3块转接入含有150mL液体培养基的容积为
250mL的三角瓶。然后180r/min、22℃暗培养至菌丝
球长满三角瓶(约15d)即为一级液体菌种[12]。取一级
液体菌种一瓶于无菌匀质器中,每秒9次拍击,匀浆8min
后吸取3mL转接入含有150mL液体培养基的容积为
250mL的三角瓶。然后180r/min、22℃暗培养至菌丝
球长满三角瓶(约7d)即为二级液体菌种。
1.2.3 菌丝体胞内多糖的提取与测定 抽滤一级液体
菌种,并50℃烘干至恒重,称取各蜜环菌菌丝干粉1g放
入50mL离心管中,加30mL蒸馏水混匀,超声破碎
(300Hz,35min),3 000r/min离心30min,取上清液。
用80%乙醇沉淀,去上清液,沉淀即为粗多糖[13]。在每
支试管中加蒸馏水至2mL,然后加入1.0mL 5%苯酚
溶液,5.0mL浓硫酸,摇匀,置沸水中煮沸30min,冷却。
在490nm波长下用测其OD值,每组设置3次重复。
1.2.4 粗酶液的制备 在二级液体菌种摇瓶培养过程
中,每天吸取2mL发酵液作为粗酶液。
1.2.5 木聚糖酶活性测定 往具塞刻度试管中加入
1%的木聚糖溶液(用pH 4.8,0.05mol/L柠檬酸盐缓冲
液配制)1.5mL,加稀释5倍的粗酶液1mL混匀,50℃
超级水浴准确保温30min,取出后立即加入DNS试剂
1.5mL,具塞摇匀立即煮沸10min,取出,冷却后加入蒸
馏水补足25mL,轻轻上下摇匀,用4802型分光光度计
测530nm处的OD值。以煮沸灭活的酶液为对照,每组
3次重复[14]。
1.2.6 CMC酶活性测定 往具塞刻度试管中加入
0.5%的羧甲基纤维素钠溶液(用pH 4.6,0.1mol/L醋
酸盐缓冲液配制)1.5mL,加稀释5倍的粗酶液0.5mL
混匀,50℃超级水浴准确保温30min,取出后立即加入
DNS试剂1.5mL,具塞摇匀立即煮沸10min,取出,冷
却后加入蒸馏水补足20mL,轻轻上下摇匀,用4802型
分光光度计测530nm处的OD值。以煮沸灭活的酶液
为对照,每组3次重复[15-16]。
1.2.7 漆酶活性测定 取0.5mmol/L丁香醛连氮
100μL放入2mL离心管,加入酶液50μL和1.5mL
pH 6.0磷酸盐缓冲液混匀,25℃恒温水浴5min后立即
冰浴终止反应,用4802型分光光度计测525nm处的
OD值。以煮沸灭活的酶液为对照,每组3次重复[17]。
1.2.8 酶活性计算 在特定条件下,1min内转化1μmol
底物,或是转化底物中1μmol相关基团所需的酶量,称
为一个国际单位(U)。酶活性以x表示,单位为U/L。
木聚糖酶、CMC酶活性按式(1)计算,漆酶活性按式(2)
计算[18]:
x= mM×V酶 ×t×
n (1),
x=10

ε ×
V总
V酶 ×
OD

(2)。
式(1)、(2)中:m是根据标准曲线方程计算测得OD值对
应的葡糖糖或木糖的质量,单位为μg;M是葡萄糖或木
糖的摩尔质量;V酶 是反映添加的酶液体积,单位是L;
V总为反应总体积,单位是L;t是酶反应时间,单位为
min;n为酶液稀释倍数;ε是丁香醛连氮的摩尔消光系
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数,65 000L·mol-1·cm-1;OD为漆酶吸光度。
1.3 数据分析
试验数据采用Excel 2007进行整理和计算,用软件
SPSS 17.0进行显著性差异分析。
2 结果与分析
2.1 标准曲线
苯酚 -硫酸法测定的葡萄糖标准曲线为y=
0.015 1x+0.002 8,R2=0.999 7(葡萄糖浓度μg/mL)。
DNS法测定的葡萄糖标准曲线为y=0.004 7x+0.009 3,
R2=0.999 7(葡萄糖浓度μg/mL)。DNS法测定的木糖
标准曲线为y=0.001 2x+0.003 4,R2=0.999 6(木糖
浓度μg/mL)。
2.2 多糖得率
由表2可知,各菌株的多糖提取中,菌株KY5的多
糖提取率明显高于其它菌株,KY4次之。由于试验设置
重复3组,所得数据满足正态分布及方差齐性,可进行
方差分析。除DJ1与SY1,SY1与HZ2、LS3的多糖提取
率之间没有显著差异,其它菌株两两之间均有显著
差异。
表2 菌株的多糖提取
  Table 2 The polysaccharide extraction of Armillarilla
菌株名
Strain
含量
Content/g
提取率
Extraction rate/%
显著性差异(5%)
Significant diference(5%)
SB4  0.058 7  5.87 a
DJ1  0.063 1  6.31 b
SY1  0.066 3  6.63 bc
HZ2  0.067 3  6.73 c
LS3  0.067 7  6.77 c
KY4  0.083 2  8.32 d
KY5  0.091 5  9.15 e
  注:A、D、E、F、G是菌株HZ2、LS3、KY4、KY5、SY1第7天的发酵情况;B是菌株SB4第8天的发酵情况;C、H是菌株DJ1第6天、第4天的发酵情况。
Note:A,D,E,F,G were strain HZ2,LS3,KY4,KY5,SY1on the seventh day of fermentation.B was strain SB4on the eighth day of fermentation.C,H were
strain DJ1on the sixth day and the fourth day of fermentation.
图1 各菌株的发酵终点
Fig.1 The end point of fermentation about Armillarilla
2.3 木聚糖酶活性
由图2可知,依据各菌株的发酵情况确定的发酵终
点中,除菌株SB4、DJ1在第8天、第6天结束发酵,其余
均为第7天。发酵过程中,各菌株的木聚糖酶活性均是
先升高再下降,且发酵终点的酶活性远大于发酵第1天
的酶活性。各菌株的木聚糖酶活性除菌株SB4是在第5
天达到最大值外,其余菌株均是第4天。各菌株的木聚
糖酶活性最大值满足正态分布,可进行菌株间两两比
较。其中菌株SY1的木聚糖酶活性最高,其次HZ2,二
者间没有显著性差异。紧随其后的依次是菌株LS3、
KY4、SB4、KY5、DJ1,其中LS3与KY4、SB4与KY5没有
显著性差异,其余菌株间均有显著性差异。
2.4 CMC酶活性
由图3可知,发酵过程中,各菌株的CMC酶活性均
是先升后降,发酵终点的酶活性除菌株DJ1、SY1外,其
余均远低于发酵第1天的酶活性。各菌株中SB4、DJ1、
HZ2的木聚糖酶活性是在第3天达到最大值外,其余菌
株均是第4天。各菌株的CMC酶活性最大值满足正态
分布,可进行菌株间两两比较。其中菌株LS3的CMC
酶活性最高,其次是SB4,二者间没有显著性差异。紧随
其后的依次是菌株DJ1、SY1、KY5、HZ2、KY4,其中DJ1、
SY1、KY5、HZ2两两之间没有显著性差异,其余菌株间
均有显著性差异。
2.5 漆酶活性
由图4可知,发酵过程中各菌株的漆酶活性也是先
升高再下降,且发酵终点的酶活性大于发酵第1天的酶
活。各菌株中DJ1的漆酶活性在第3天达到最大,LS3
是第5天,其余均是第4天。各菌株的漆酶活性最大值
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满足正态分布,可进行菌株间两两比较。其中菌株KY4
的漆酶活性最高。紧随其后的依次是菌株SY1、KY5、
DJ1、LS3、SB4、HZ2,其中SY1、KY5、DJ1;KY5、DJ1、LS3;
LS3、SB4、HZ2两两之间没有显著性差异,其余菌株间均
有显著性差异。
  注:不同小写字母表示0.05水平的显著性,数值表示最大酶活。下图同。
Note:Diferent lowercase letters mean significant diference at 0.05level.Numerical value said the biggest enzyme activity.The same as folowing Fig-
ures.
图2 各菌株发酵过程中木聚糖酶活性均值变化曲线
Fig.2 The curve represent the change rule of the mean of xylanase activity during the process of Armillarillafermentation
图3 各菌株发酵过程中CMC酶活性均值变化曲线
Fig.3 The curve represent the change rule of the mean of carboxymethyl celulose activity
during the process of Armillarillafermentation
图4 各菌株发酵过程中漆酶活性均值变化曲线
Fig.4 The curve represent the change rule of the mean of
laccase activity during the process of Armillarillafermentation
3 讨论
多糖提取中,各菌株的多糖得率基本都有显著性差
异。但依据ITS的分子鉴定种属来看,Armilaria melea
的多糖得率普遍较高,Armillaria gallica的多糖得率
较低。天麻种植采用的高产蜜环菌多为Armillaria
gallica[19-20],可知在贵州天麻主产区筛选多糖产量较高
的蜜环菌基本不可行。但是关于蜜环菌多糖的医疗保
健有效成分尚不清楚,至于多糖产量较高的蜜环菌是否
药理作用强还需进行下一步研究。
该研究发酵过程中,不同蜜环菌的木聚糖酶、CMC
酶、漆酶的酶活大小在同一时期存在明显差异,木聚糖
酶是万位级、CMC酶是千位级、漆酶是十位级。蜜环菌
液体发酵时起主要作用是木聚糖酶,作用最小的是漆
酶。漆酶活性小可能与发酵液的成分有关,发酵液中基
本不含木质素,只有葡萄糖和蛋白类物质,不能有效的
促进漆酶的分泌。从3种酶的变化规律来看,蜜环菌液
体发酵时最早分泌的是CMC酶、漆酶,然后是木聚糖
酶,但是木聚糖酶后来居上能短时超过前面2种酶。这
估计与蜜环菌的自身属性有关,作为一种木腐菌,它的
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第一营养物质可能是木质素或是纤维素,其次是半纤维
素。液体发酵中,蜜环菌首先分泌的可能是与木质素、
纤维素相关的胞外酶,当发酵环境中不存在木质素、纤
维素时,它再分泌降解半纤维素的相关酶,并迅速适应
环境提高酶分泌量。
液体发酵时,不同蜜环菌的木聚糖酶、CMC酶、漆
酶的酶活最大值基本出现在第4天,但最大酶活值与蜜
环菌的生长速度基本没有相关性。菌株DJ1生长速度
最快,4d就能结束发酵。但在不同蜜环菌的木聚糖酶
活最大值中,菌株DJ1的最低;CMC酶活最大值中,菌株
DJ1排第3,并与SY1、KY5、HZ2均没有显著差异。菌
株SB4生长速度最慢,需要8d多才能结束发酵,但是其
各酶活的最大值在不同菌株中并不是最低的,有些值甚
至和最高菌株没有显著差异。蜜环菌的生长速度与最
大酶活的持续时间相关,持续时间长的菌株生长快,如
菌株DJ1。其次,蜜环菌的生长速度可能与其自身细胞
膜通透性、主动运输能量供应相关。
参考文献
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HUANG Wanbing1,2,GUI Yang1,2,GONG Guanglu1,2,YANG Tongjing1,2,LIU Chaogui 3,ZHU Guosheng1,2
(1.Institute of Morden Chinese Medicinal Materials of Guizhou Province,Guiyang,Guizhou 550006;2.Guizhou Key Laboratory of Agricultural
Biotechnology,Guiyang,Guizhou 550006;3.School of Horticulture and Landscape Architecture,Southwest University,Chongqing 400716)
Abstract:Taking Armilarila strains isolated from Guizhou as test material,using phenol-sulfuric acid method to
determine the content of total polysaccharide,the DNS method and syringaldazine were applied to measure the enzyme
activity of xylanase,carboxymethyl celulose enzyme and laccase,the change rule of extracelular enzyme activity and
intracelular polysaccharide yield of diferent Armilarilahyphae came from liquid fermentation were studied.The results
showed that,there were significant diferences between polysaccharide yield of diferent strains.The change rule of the
extracelular diferent enzyme activity were same.They al rose at first and lowered later.The maximum enzyme activity
and the time when enzyme activity reach maximum between diferent strains were also obvious diference.The fine strain
DJ1could end fermentation on the fourth day.Its maximum enzyme activity was always the earliest to appear and at the
latest to disappear.When liquid fermentation,Armilariaprior secreted CMC enzyme and laccase,then secreted xylanase.
But xylanase played a main role.
Keywords:Armilarila;xylanase;CMCase;laccase;intracelular polysaccharide
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