2 结果与分析

2.1 微颗粒对黑曲霉发酵产阿魏酸酯酶的作用

从图1中可以看出，与对照组相比。添加微颗粒对阿魏酸酯酶的酶活产生一定的影响。这种影响与微颗粒的种类、添加微颗粒的质量浓度以及发酵时间都有关。由图1a和1b可知，发酵第3天，添加微颗粒组的阿魏酸酯酶的酶活均高于对照组；发酵第5天，当滑石粉和氧化铝质量浓度的增大到一定程度时(滑石粉＞5g/L，氧化铝＞1g/L)，阿魏酸酯酶的酶活受到抑制：发酵第7天，高质量浓度的滑石粉和氧化铝对阿魏酸酯酶活性的抑制情况有所改善。由图1c可以看出，高岭土的添加会提高黑曲霉产阿魏酸酯酶的酶活。综上，添加高岭土对黑曲霉产阿魏酸酯酶酶活的提高效果最佳。整体来看，3种微颗粒均是在发酵第5天、质量浓度为0.5g/L时，阿魏酸酯酶酶活最高。

2.2 微颗粒对液体深层发酵中黑曲霉生物量、菌团大小以及形态的影响

为揭示添加氧化铝、滑石粉和高岭土对液体深层发酵中黑曲霉生长的影响，比较了发酵第5天时的黑曲霉生物量。从图2可以看出，高岭土对菌丝生长具有负面作用，而高岭土对黑曲霉产阿魏酸酯酶酶活的提高效果最佳(图1)，表明细胞的积累可能与阿魏酸酯酶酶活的提高无关。0.5g/L滑石粉有利于菌丝生长，然而随着培养基中滑石粉质量浓度的增加.菌丝生长减慢，表明少量添加滑石粉可以促进菌丝生长，过量添加滑石粉会抑制菌丝生长。
 

由图3可知，添加微颗粒后菌团直径均小于对照组(2.2mm)，并且添加微颗粒的质量浓度越大，菌团直径越小。除改变菌团大小外，添加微颗粒还会改变真菌菌丝的结构。由图4可以看出，与对照组相比，添加微颗粒后菌丝体比较松散，菌丝不完整。其中，添加0.5g/L高岭土对菌丝体表面结构的影响最大。微颗粒影响真菌菌丝形态可能有2个方面的原因：一是悬浮的微颗粒在菌团开始形成时阻止了菌丝的聚集，二是菌团形成后摇瓶培养使微颗粒与菌团之间相互碰撞、剪切造成菌团被破坏。整体来看，3种颗粒中，高岭土对菌团大小和菌丝结构的影响最大，这可能与高岭土的结构有关。由图5可以看出氧化铝颗粒一般是网形的，高岭土颗粒一般呈尖锐的不规则形状，而滑石粉颗粒的形状则介于两者之问。相比于光滑的、规则的氧化铝颗粒，尖锐的不规则形状的高岭土颗粒对菌丝聚集产生的破坏作用更大。

3 讨论

丝状真菌广泛应用于工业生产中。在深层培养过程中，它们表现出与产量相关的复杂的形态学周期(从稠密的球形颗粒转变为松散的菌丝)，这对培养过程优化非常有利。碳源的类型和浓度以及氮源、磷酸盐、微量元素，溶解氧和二氧化碳、pH值和温度等因素都影响着真菌的形态；另外培养容器或者生物反应器的几何学、搅拌系统、流变学以及培养基的类型都调节着培养中菌丝的形态。本研究发现，黑曲霉产阿魏酸酯酶会受到3种微颗粒的影响，添加微颗粒的不同对酶活的影响也不同，其中高岭土对黑曲霉产阿魏酸酯酶酶活的提高效果最为显著。在适当的发酵时问和适当的质量浓度下，氧化铝和滑石粉也有利于提高黑曲霉产阿魏酸酯酶的酶活。然而，添加微颗粒对真菌菌丝的生长产生了负面影响。微颗粒对真菌细胞积累的影响与对酶活的影响产生了相反的效果，说明了黑曲霉产阿魏酸酯酶酶活的提高不是单纯的黑曲霉细胞积累的作用。先前的研究也显示了微颗粒似乎能提高酶的活力、增加酶的产量，却使生物量不变或减少。这些都表明微颗粒对真菌细胞的作用不是一般的代谢调控刺激，而是真菌细胞在微颗粒存在下发生了一系列细胞生理学方面的复杂变化。

丝状真菌的特殊形态使它特别容易形成菌团，菌团逐渐变大会导致细胞生长过程中氧气和营养供应不足。添加微颗粒后，菌团的平均粒径显著减小，氧气的传递就更加充分，有利于特定蛋白质的产生，这可能是添加微颗粒后黑曲霉产阿魏酸酯酶酶活提高的原因。在3种微颗粒中，高岭土对菌团平均粒径的影响最为显著，并且高岭土对黑曲霉产阿魏酸酯酶酶活的提高效果也最为显著，因此黑曲霉菌团大小与黑曲霉产阿魏酸酯酶的酶活大小可能存在一定关系。本研究选用了3种颗粒大小和形态不同的微颗粒进行探究，发现它们对黑曲霉菌丝形态的影响存在差异，因此可以通过改变微颗粒的大小和浓度精确地调整丝状微生物的形态。微颗粒的微观研究进一步证实微颗粒对菌丝的影响主要是通过调节菌丝形态和内部结构来实现的。有研究已经证明，向培养基中添加滑石粉和氧化铝强烈地影响了黑曲霉和其它丝状微生物的形态。丝状微生物形态的改变对其产代谢物也有一定的影响。在摇瓶发酵的黑曲霉小菌落中，不同部位基因表达水平是不一样的，mRNA的积累也存在着差异。小菌落的外围的每个菌丝中RNA的含量大约是中心的45倍，这种差异对代谢酶的合成也有一定的影响。故微颗粒也可能通过改变黑曲霉的菌丝形态影响合成阿魏酸酯酶基因的表达。

4 结论

本研究探究3种微颗粒在黑曲霉深层发酵过程中对丝状真菌细胞形态和菌株产酶酶活的影响。研究发现，表面尖锐并呈不规则状的高岭土颗粒对黑曲霉菌丝形态的影响最大。同时对黑曲霉产阿魏酸酯酶酶活的提高也最大，说明真菌产酶的酶活大小可能受到丝状真菌形态的影响。因此，无论在研究还是工业应用上，若要增大菌株产酶的活力或者产量，可以通过添加微颗粒控制菌丝形态来实现。这种添加微颗粒改变菌丝形态的方法为更好地探究丝状真菌代谢能力提供了一条有效途径。

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