我们做了个实验,目的是找出那些能分解纤维素的微生物。首先我来给你介绍一下纤维素和纤维素酶。纤维素是棉花里的一种多糖,它是由葡萄糖长链聚合而成的。因为纤维素含量高,所以我们把它当成“饵”,给微生物提供食物,这样更容易找到能分解它的细菌。 纤维素酶不是一种单一的酶,而是由多种酶协同作用组成的。这组酶包括 C1 酶、CX 酶和葡萄糖苷酶。C1 酶先把纤维素分解成较短的纤维寡糖,然后 CX 酶继续把这些片段分解成更小的部分,最后葡萄糖苷酶将纤维二糖裂成葡萄糖。只有这三个步骤衔接得好,植物细胞壁才能彻底被瓦解。 接下来是一个简单的实验。教材上第 27 页有个对照实验:一支试管里加了酶,另一支试管不加。反应 25 分钟后测定转化量,就可以算出 1 U 酶活力。这个是国际通用的单位。 刚果红染色法可以帮助我们肉眼识别能分解纤维素的微生物。刚果红能和纤维素结合形成红色复合物,但不会跟纤维二糖和葡萄糖反应。当菌落周围的纤维素被分解后,红色就会褪去,形成透明圈。透明圈越大就说明酶活性越高。 实验流程主要有五步:土壤取样、选择培养、梯度稀释、倒平板和涂布,还有挑圈筛选。首先我们去稻草堆、牛栏粪或者果园底层土等富含纤维素的环境取样。然后用含有纤维素粉作为唯一碳源的培养基进行选择培养。让能分解纤维素的微生物快速繁殖起来。接着用无菌水稀释培养液到不同倍数,并在鉴别培养基上划线涂布平板。最后通过观察平板上透明圈来筛选目标菌株。 滤纸埋土也是一个重要步骤。我们把滤纸剪成小块埋在土壤中,定期浇水保持湿润。一周后取出滤纸周围聚集了很多分解产物和微生物。这样就能筛选出更多目标菌株了。 结果评价的时候我们不仅要看透明圈大小还要看培养基是否凝固均匀和 pH 是否稳定。另外还需要用分子生物学技术(比如 PCR 或测序)来验证结果排除假阳性。 最后是一个扩展话题:把酶活转换成葡萄糖产量是工业应用中很重要的一步。常用方法有液体发酵和固体发酵两种方式。不管是哪种方式最终目标都是测定葡萄糖浓度来评估菌株的发酵效果。