对鉴别纤维素分解菌的培养基中碳源的分析

秦四哥

1问题的提出

在人教版高中生物学教材选修1中，分别介绍了纤维素分解菌的选择培养基配方和鉴别培养基配方。在碳源选择上，前者选用的是纤维素粉，而后者选用的是CMC-Na（羧甲基纤维素钠）。对此，一些教师会产生疑问：鉴别纤维素分解菌的培养基是不是只能使用CMC-Na作为碳源？可不可以用纤维素粉代替？

2问题的解答

2.1纤维素刚果红培养基

目前，鉴别纤维素分解菌应用较多的是刚果红法，即利用纤维素刚果红培养基作为鉴别性培养基，用于各种纤维素分解菌的数目测定和初步判定酶活性的高低。其原理是：在含有纤维素的琼脂培养基上，长在上面的纤维素分解菌因分解纤维素而在菌落周围产生水解圈，如果将刚果红溶液注入这种培养基中，刚果红可与多糖形成有浓郁色泽的红色沉淀，同时产生清晰的红色水解圈。

2.2 CMC-Na和纤维素粉

CMC-Na是葡萄糖聚合度为100~2000的纤维素衍生物，通常由天然纤维素与苛性碱及一氯醋酸反应后制得，也称之为“改性纤维素”。CMC-Na的相对分子质量为242.16，白色纤维状或颗粒状粉末。无臭、无味，不溶于有机溶剂，有吸湿性，易于分散在水中成透明胶状溶液。

纤维素粉的生产过程：一般是先从纤维性植物中获得α-纤维素浆状物，然后通过纯化及机械法降低粒径，将其制成粉状纤维素。纤维素粉是具有较高的持水力、膨胀力的高活性膳食纤维；也可作为非营养性原料，用于制造低脂肪或无脂肪食物；同时还可以作为组织改进剂、分散剂、稳定剂，以改善食品的品质、性能及口味。是一种具有广泛用途的食品添加剂。

2.3纤维素酶

纤维素聚合体长链中最小的重复单位是纤维二糖。结晶纤维素的结晶区是一种不溶性的刚性结构，相对于其他天然纤维素而言更难分解。纤维素酶是所有参与降解纤维素的各种酶的总称，主要有外切酶、内切酶和β-糖苷酶，三种酶协同或竞争降解纤维素。其中，内切酶可作用于纤维素分子内的无定形区，随机水解β-1，4糖苷键，将长链纤维素分子截断，产生大量的小分子纤维素，即纤维素末端。内切型纤维素酶可为外切酶提供大量的反应末端，同时它也能水解小分子的纤维素寡糖。外切酶作用于纤维素分子的末端，依次从纤维素分子中切下纤维二糖，它可以作用于纤维素分子内的结晶区、无定形区和羧甲基纤维素。

2.4纤维素刚果红培养基中的碳源

①在纤维素刚果红培养基中，使用CMC-Na作为唯一的碳源，可以保证获得的菌株具有分解纤维素的高效性；

②CMC-Na并非是碳源的唯一选择，也可以利用结晶纤维素为唯一碳源并结合刚果红平板法来筛选菌株；

③普通的纤维素粉也是可以取代CMC-Na成为唯一碳源的，只不过在配制前，应对纤维素粉和琼脂进行预处理（纤维素粉加lmol/L HC1溶液浸泡12h，然后蒸馏水洗多次至pH达到中性，再过滤、烘干），以除去药品中可能存在的其他碳源，使纤维素成为唯一碳源；

④有实验研究发现，鉴别培养基中不设置唯一碳源会达到更理想结果。在CMC-Na中添加少量葡萄糖作为碳源，可满足纤维素分解菌株早期快速生长代谢的需求，效果比仅以CMC-Na为唯一碳源的培养基有更明显的优势。

所以，教材中纤维素分解菌的选择培养基配方和鉴别培养基配方仅仅是一种参考，在实验过程中可以进行适当变动或改进。

——吴志强.生物学教学2017年（第42卷）第3期