2 結果與分析

2.1 微顆粒對黑曲霉發(fā)酵產(chǎn)阿魏酸酯酶的作用

從圖1中可以看出，與對照組相比。添加微顆粒對阿魏酸酯酶的酶活產(chǎn)生一定的影響。這種影響與微顆粒的種類(lèi)、添加微顆粒的質(zhì)量濃度以及發(fā)酵時(shí)間都有關(guān)。由圖1a和1b可知，發(fā)酵第3天，添加微顆粒組的阿魏酸酯酶的酶活均高于對照組；發(fā)酵第5天，當滑石粉和氧化鋁質(zhì)量濃度的增大到一定程度時(shí)(滑石粉＞5g/L，氧化鋁＞1g/L)，阿魏酸酯酶的酶活受到抑制：發(fā)酵第7天，高質(zhì)量濃度的滑石粉和氧化鋁對阿魏酸酯酶活性的抑制情況有所改善。由圖1c可以看出，高嶺土的添加會(huì )提高黑曲霉產(chǎn)阿魏酸酯酶的酶活。綜上，添加高嶺土對黑曲霉產(chǎn)阿魏酸酯酶酶活的提高效果最佳。整體來(lái)看，3種微顆粒均是在發(fā)酵第5天、質(zhì)量濃度為0.5g/L時(shí)，阿魏酸酯酶酶活最高。

2.2 微顆粒對液體深層發(fā)酵中黑曲霉生物量、菌團大小以及形態(tài)的影響

為揭示添加氧化鋁、滑石粉和高嶺土對液體深層發(fā)酵中黑曲霉生長(cháng)的影響，比較了發(fā)酵第5天時(shí)的黑曲霉生物量。從圖2可以看出，高嶺土對菌絲生長(cháng)具有負面作用，而高嶺土對黑曲霉產(chǎn)阿魏酸酯酶酶活的提高效果最佳(圖1)，表明細胞的積累可能與阿魏酸酯酶酶活的提高無(wú)關(guān)。0.5g/L滑石粉有利于菌絲生長(cháng)，然而隨著(zhù)培養基中滑石粉質(zhì)量濃度的增加.菌絲生長(cháng)減慢，表明少量添加滑石粉可以促進(jìn)菌絲生長(cháng)，過(guò)量添加滑石粉會(huì )抑制菌絲生長(cháng)。
 

由圖3可知，添加微顆粒后菌團直徑均小于對照組(2.2mm)，并且添加微顆粒的質(zhì)量濃度越大，菌團直徑越小。除改變菌團大小外，添加微顆粒還會(huì )改變真菌菌絲的結構。由圖4可以看出，與對照組相比，添加微顆粒后菌絲體比較松散，菌絲不完整。其中，添加0.5g/L高嶺土對菌絲體表面結構的影響最大。微顆粒影響真菌菌絲形態(tài)可能有2個(gè)方面的原因：一是懸浮的微顆粒在菌團開(kāi)始形成時(shí)阻止了菌絲的聚集，二是菌團形成后搖瓶培養使微顆粒與菌團之間相互碰撞、剪切造成菌團被破壞。整體來(lái)看，3種顆粒中，高嶺土對菌團大小和菌絲結構的影響最大，這可能與高嶺土的結構有關(guān)。由圖5可以看出氧化鋁顆粒一般是網(wǎng)形的，高嶺土顆粒一般呈尖銳的不規則形狀，而滑石粉顆粒的形狀則介于兩者之問(wèn)。相比于光滑的、規則的氧化鋁顆粒，尖銳的不規則形狀的高嶺土顆粒對菌絲聚集產(chǎn)生的破壞作用更大。

3 討論

絲狀真菌廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)中。在深層培養過(guò)程中，它們表現出與產(chǎn)量相關(guān)的復雜的形態(tài)學(xué)周期(從稠密的球形顆粒轉變?yōu)樗缮⒌木z)，這對培養過(guò)程優(yōu)化非常有利。碳源的類(lèi)型和濃度以及氮源、磷酸鹽、微量元素，溶解氧和二氧化碳、pH值和溫度等因素都影響著(zhù)真菌的形態(tài)；另外培養容器或者生物反應器的幾何學(xué)、攪拌系統、流變學(xué)以及培養基的類(lèi)型都調節著(zhù)培養中菌絲的形態(tài)。本研究發(fā)現，黑曲霉產(chǎn)阿魏酸酯酶會(huì )受到3種微顆粒的影響，添加微顆粒的不同對酶活的影響也不同，其中高嶺土對黑曲霉產(chǎn)阿魏酸酯酶酶活的提高效果最為顯著(zhù)。在適當的發(fā)酵時(shí)問(wèn)和適當的質(zhì)量濃度下，氧化鋁和滑石粉也有利于提高黑曲霉產(chǎn)阿魏酸酯酶的酶活。然而，添加微顆粒對真菌菌絲的生長(cháng)產(chǎn)生了負面影響。微顆粒對真菌細胞積累的影響與對酶活的影響產(chǎn)生了相反的效果，說(shuō)明了黑曲霉產(chǎn)阿魏酸酯酶酶活的提高不是單純的黑曲霉細胞積累的作用。先前的研究也顯示了微顆粒似乎能提高酶的活力、增加酶的產(chǎn)量，卻使生物量不變或減少。這些都表明微顆粒對真菌細胞的作用不是一般的代謝調控刺激，而是真菌細胞在微顆粒存在下發(fā)生了一系列細胞生理學(xué)方面的復雜變化。

絲狀真菌的特殊形態(tài)使它特別容易形成菌團，菌團逐漸變大會(huì )導致細胞生長(cháng)過(guò)程中氧氣和營(yíng)養供應不足。添加微顆粒后，菌團的平均粒徑顯著(zhù)減小，氧氣的傳遞就更加充分，有利于特定蛋白質(zhì)的產(chǎn)生，這可能是添加微顆粒后黑曲霉產(chǎn)阿魏酸酯酶酶活提高的原因。在3種微顆粒中，高嶺土對菌團平均粒徑的影響最為顯著(zhù)，并且高嶺土對黑曲霉產(chǎn)阿魏酸酯酶酶活的提高效果也最為顯著(zhù)，因此黑曲霉菌團大小與黑曲霉產(chǎn)阿魏酸酯酶的酶活大小可能存在一定關(guān)系。本研究選用了3種顆粒大小和形態(tài)不同的微顆粒進(jìn)行探究，發(fā)現它們對黑曲霉菌絲形態(tài)的影響存在差異，因此可以通過(guò)改變微顆粒的大小和濃度精確地調整絲狀微生物的形態(tài)。微顆粒的微觀(guān)研究進(jìn)一步證實(shí)微顆粒對菌絲的影響主要是通過(guò)調節菌絲形態(tài)和內部結構來(lái)實(shí)現的。有研究已經(jīng)證明，向培養基中添加滑石粉和氧化鋁強烈地影響了黑曲霉和其它絲狀微生物的形態(tài)。絲狀微生物形態(tài)的改變對其產(chǎn)代謝物也有一定的影響。在搖瓶發(fā)酵的黑曲霉小菌落中，不同部位基因表達水平是不一樣的，mRNA的積累也存在著(zhù)差異。小菌落的外圍的每個(gè)菌絲中RNA的含量大約是中心的45倍，這種差異對代謝酶的合成也有一定的影響。故微顆粒也可能通過(guò)改變黑曲霉的菌絲形態(tài)影響合成阿魏酸酯酶基因的表達。

4 結論

本研究探究3種微顆粒在黑曲霉深層發(fā)酵過(guò)程中對絲狀真菌細胞形態(tài)和菌株產(chǎn)酶酶活的影響。研究發(fā)現，表面尖銳并呈不規則狀的高嶺土顆粒對黑曲霉菌絲形態(tài)的影響最大。同時(shí)對黑曲霉產(chǎn)阿魏酸酯酶酶活的提高也最大，說(shuō)明真菌產(chǎn)酶的酶活大小可能受到絲狀真菌形態(tài)的影響。因此，無(wú)論在研究還是工業(yè)應用上，若要增大菌株產(chǎn)酶的活力或者產(chǎn)量，可以通過(guò)添加微顆?？刂凭z形態(tài)來(lái)實(shí)現。這種添加微顆粒改變菌絲形態(tài)的方法為更好地探究絲狀真菌代謝能力提供了一條有效途徑。

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