三、讨论
当前,纤维素酶在应用上的主要问题之一,是要获得活力高的纤维素酶菌种[16]。木霉属是迄今被认为纤维素酶系成分最全面、分解天然纤维素活力最高的一类菌[10,17,18]。但是,对于木霉属的分类过去曾经相当混乱[19]。开始,有人把木霉全部归入绿色木霉(Trichoderma viride Pers.ex Fries)一种;但较多的研究者倾向于分成几种,如康氏木霉(Trichoderma koningiOud)和绿色木霉二种,或白木霉(Trichoderma album Preuss),黄绿木霉(Trichoderma glaucum Abbott),康氏木霉和木素木霉(Trichoderma lignorumTode ex Harz)。最近,Rifai根据大量的工作,将木霉属分成9个种群[20]。AS 3.3002和木-3菌株类似Rifai分类系统中的长梗木霉或拟康氏木霉,但从分生孢子梗排列较紧密,小梗基部的明显收缩,以及孢子长度不超过6微米等几个特征来看,应属于拟康氏木霉。
Mandels等将野生型菌株QM6a经高能电子照射处理后,分离得到一株纤维素酶活力比原始菌株高二倍的QM9123[1]。以后,通过进一步诱变处理,得到活力更高的QM9414[2,17]。国内也有人用紫外线和亚硝酸[5]、60钴[6]等照射木霉,得到纤维素酶活力提高的菌株。得到的EA3-867和N2-78菌株,纤维素酶活力均有较大幅度的提高,且在使用4年多的过程中活力稳定。看来,亚硝基胍、高能电子以及γ-射线、紫外线可能是木霉属菌种较有效的诱变因子。同时,多次物理化学因素的复合处理,往往可以累积正向变异,使活力逐步提高。出发菌株的选择也有一定意义,如我们曾进一步用物理化学方法诱变EA3-867,但纤维素酶活力增加不多,要进一步增加酶活力较困难。后来改用纤维素酶活力与AS 3.3002差不多的木-3菌株(仅C1酶活力较高)进行诱变,得到N2-78,其纤维素酶活力提高较多。我们还看到菌落形态、长势与纤维素酶活力间有一定的相关性。就现有资料看,纤维素活力高的菌株都是生长差、菌落小的。其他研究者也观察到类似的现象[1,5],故挑取小菌落的办法看来可以作为挑选高产变异株的一种参考。
关于纤维素酶活力的测定方法,至今没有统一,美国Mandels等主要测定其CMC糖化力、滤纸糖化力和棉花糖化力[10,18]。日本外山等主要测定其滤纸崩溃活力[12],Yamane等是测定其CMC糖化力和液化力[22]。国内许多单位分别采用了上述各种方法,并作了各种修改,因而使方法更加多样化,这造成了无法相互比较活力的情况。方法不统一的原因,首先是因为纤维素酶是一个复合酶,各个酶组分并没有完全搞清楚,对C1和Cx概念、看法和作用尚有争论[16,23];其次是测定方法上的困难。因为纤维素酶作用的底物纤维素是固体的,酶与底物接触以及反应产物扩散所受的限制,常常影响酶活力的表现。在试验中,变异菌株的酶液,用滤纸和棉花为底物,用静止保温的方法测定时,酶活力不能充分表现,而改用震荡法或可溶性CMC为底物时,活力得到充分表现,就是这个原因。不过可溶性CMC仍是部分可溶的,且纤维素酶对它的分解活力受其中羧甲基取代度的影响。在测定酶活时,要求底物浓度过量,但由于酶对固体底物的作用受到限制,实际上底物总不会有效的过量,因而,所有测定结果都大大受酶液稀释度的影响。只有调整酶液稀释度,使每个测定中反应产物量(即还原糖)相近进行酶活力比较,才是比较合理的[10,18]。本工作中,纤维素酶活力的测定采用了比较多的方法,是为了对变异菌株的纤维素酶活力水平作多方面的考查。CMC糖化力主要代表外切β1,4-葡聚糖酶的活力,CMC液化力主要代表内切β1,4-葡聚糖酶的活力,滤纸崩溃法和棉花糖化力则相对代表C1酶活力,滤纸糖化力代表“纤维素糖化”酶活力[10,12,17,18]。看来,各种方法之间有很好的相关性。在实际使用时,可挑选有代表性的几种方法,如CMC糖化力(B法)、滤纸糖化力(B法)、滤纸崩溃法(静止)或棉花糖化力。(https://www.daowen.com)
据报道[16],QM9414是迄今国际上液体培养时纤维素酶活力最高的菌株。我们采用他们所用的测定方法,表明N2-78菌株纤维素酶活力,在CMC糖化力(47单位/毫升酶)、滤纸糖化力(8.20毫克/毫升酶)、棉花糖化力(13.4毫克糖/毫升酶)和可溶性蛋白质含量(2.4毫克/毫升酶)等方面都超过QM9414的一般水平。与其最高水平比较,虽然CMC糖化力略低,但滤纸糖化力和棉花糖化力仍高于QM9414,而且培养时间大大缩短了。由于没有QM9414菌株,无法直接进行比较。从酶制剂活力比较测定结果(见表6)及过去的工作[9]也可看到,EA3-867和N2-78两菌株的纤维素酶制剂超过日本的Onozuka R-10。
本试验中,诱变处理后,变异株中纤维素酶各组分活力的同步提高,可能表明木霉属纤维素酶的各个组分的合成受同一遗传控制系统调节。变异株纤维素酶活力的增高是数量上增加,还是结构上变化,以及诱变后纤维素酶活力提高的原因,有待进一步探讨。