几种木腐真菌降解木质素效果研究

摘要 4个典型的木腐真菌在纯木屑培养基上的试验结果表明，采用克拉松木质素测定法，测得在经过了30 d的菌物作用后，以拟云芝降解木质素的能力最强，达50.0%，云芝的作用效果只有16.7%，灵芝、猴头在菌丝生长阶段即表现不佳。因此，拟云芝和云芝均可作为木质素降解的菌种，以拟云芝为佳。

关键词 木腐真菌；木质素；降解；效果

中图分类号 S216；Q939.9 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2012）19-0210-01

随着生物质能源开发利用的进一步升温以及我国国情的实际，人们越来越将未来生物质能源，尤其是生物乙醇的开发对象放到能源林的利用上。但在利用林木资源生产生物乙醇的过程中，首先要打开木质纤维素的壁垒保护，释放出乙醇生产菌能够利用的营养物质。因为在一般木材中，纤维素占40%～50%，还有10%～30%的半纤维素和20%～30%的木质素。这些物质是不能直接被生物乙醇菌利用的，必须先将其降解成生物乙醇菌能直接利用的简单多糖。虽然纤维素类物质较易于被降解，但是它们是被木质素所包裹着的，木质素的一个主要作用就是防止植物体遭受微生物的侵害和降解[1]，因此问题的实际关键是木质素的降解。国内外的研究显示，白腐菌是降解木质素的主要菌类，尤其以多孔菌科为最优。目前，国内在该方面从事研究的人员很多，也都取得了一定的成就，笔者也在此方面做了一些工作，现将工作情况初报如下。

1 材料与方法

1.1 供试材料

选用对木质素分解能力最强的多孔菌作为研究对象。以灵芝（南韩品种，江苏沿江地区农业科学研究所保藏种）、猴头菌（江苏沿江地区农业科学研究所保藏种）、云芝（江苏沿江地区农业科学研究所野外采集优选种）、拟云芝（江苏沿江地区农业科学研究所野外采集优选种）为试验用种。供试木质材料为柳树锯木屑。培养皿直径为8.5 cm。母种培养基：木屑200 g，麦麸50 g，玉米粉30 g，葡萄糖20 g，磷酸二氢钾3 g，硫酸镁2 g，食母生6片，维生素B1 1片，琼脂15～25 g，水2 000 mL。

1.2 试验方法

每培养皿称取新鲜木屑5 g，用琼脂作为凝固剂，加水、加热溶化，趁热倒入培养皿中，与木屑混合均匀，制成平板。将母种接种到培养皿中央，23～28 ℃自然状态下培养。2 d测量菌落生长状况1次。每个品种接种3皿。

木质素降解率采用克拉松木质素测定法，计算公式如下：

R（%）=[（W-W1）/W]×100（1）

式（1）中，R为木质素损失率，W为对照值，W1为样本值。

2 结果与分析

2.1 不同菌种菌丝生长情况

从接种到测量菌落结束，总计10 d。从接种后的第9天开始，发菌未结束的培养皿中有绿霉等杂菌开始生长。从发菌的速度来看，拟云芝>云芝>灵芝>猴头，菌种间差异极其显著。由表1可知，拟云芝和云芝生长正常，显示它们利用纯木屑实现自身生长的能力强，而灵芝和猴头菌的菌丝生长极其缓慢，显示它们利用纯木屑实现自身生长的能力弱，尤其是猴头菌。

2.2 不同菌种降解木质素效果

试验过程中，由于灵芝和猴头所生长的菌落很小，不具备检测木质素损失率的条件，因此试验中只检测了拟云芝和云芝菌的试验结果。应用克拉松木质素测定的方法[2]对经过拟云芝和云芝作用30 d的木屑做了木质素损失率的测定，以未经过菌种作用的木屑作为对照。从结果来看，木质素的被降解速度与菌落生长速度的结果一致，说明菌种的木质素降解能力与其利用相应基质生长的能力是呈正相关的。菌种在目的基质中的生长能力可以作为第一步的筛选指标，而为缩小选择范围、提高工作效率打下基础。结果见表2。由表2可知，拟云芝降解木质素可达50.0%，云芝仅为16.7%，2个菌种差异显著。

3 结论与讨论

试验结果表明，云芝和拟云芝在纯木屑上均能正常生（下转第222页）

长，但拟云芝生长速度更快。这在实际应用中是一个非常大的优势。它可以使原料免受其他菌类的影响而造成不必要的浪费和副作用。从拟云芝和云芝在活立木上的生长情况来看，二者均能快速致死活木，但结果却明显不同。经云芝作用后的木材质地仍较坚硬，而经拟云芝作用过的木材，则显得疏松，手捻即成粉状，说明拟云芝分解木质素纤维素的能力优于云芝。由于木屑的主要成分是木质素纤维素以及半纤维素，且纤维素和半纤维素处于木质素的包裹之中，是自然界中最难被微生物利用的生物质材料，也是自然降解速度最慢的物质。而要实现木质纤维素的生物降解，首先是要选择好能利用木质纤维素材料进行正常生长的菌种。因为只有能正常生长的菌种才能为自身的生长提供正常的后续动力，而后续动力的获得是通过基质的进一步被分解来实现的。20世纪70年代，国外科学家即对一些降解木质素能力强并具有选择性的菌种进行了较为深入的研究，EB COWLING[3]在《Comparative biochemistry of the decay of sweetgum sapwood by white-rot and brown-rot fungi》一书中即全面系统地介绍了美国的研究成就，据该书介绍，糙皮侧耳是优秀的木质素和纤维素降解菌，并且对木腐真菌的应用前景做了很好的展望。国内的食用菌工作者也较早地对相应微生物在降解木质纤维素方面的作用经历做研究阐述，并用来指导生产。李晓博等[4]认为，双孢蘑菇在菌丝体生长阶段和子实体生长发育阶段对木质素、半纤维素和纤维素都有降解作用，但木质素的降解主要发生在子实体生长发育阶段。杨建明等[5]在针对木耳属的一些种的木质素降解酶的研究中也取得了成就，选出了高产的菌株。王玉方等[6]针对构菌在木质素纤维素降解方面的作用也做了研究，并分析了相关酶在降解木质素并生产多糖方面的作用变化过程。周长青[7]研究了白灵菇在整个生长周期对木质纤维素的降解作用，认为菌丝体生长阶段优先利用木质素，且整个生长周期内木质素降解率达34.61%，木质纤维素总降解率达35.52%。从笔者研究结果来看，云芝和拟云芝在纯木屑上生长速度快，均可以作为降解木质素的首选菌种，但是拟云芝表现的更为优越。从目前国内已公开发表的研究成果上看，木腐菌是木质素降解的首选菌类，其中又以多孔菌的作用效果最为显著，丁少军等[8]针对云芝的木质素降解酶的产酶条件做了研究，认为高等担子菌可以作为筛选木质纤维素降解菌的主要资源库；李燕荣等[9]在“食用菌生物降解木质素的研究现状”一文中提到，COWLING表明云芝（Coriolus versicolor）能以每天3%～4%的速度降解木质素，是比较理想的首选菌。但从笔者试验结果来看，应该是拟云芝更为出色。在利用拟云芝和云芝菌降解木质纤维素后，在何时开始融解降解菌的菌丝最为经济，在研究中还没有做好，还需要进一步探索研究。

4 参考文献

[1] 李海涛，姚开，何强，等.木质素生物降解及其应用[J].皮革科学与工程，2010（12）：27-29.

[2] 苏同福，高玉珍，刘霞，等.木质素的测定方法研究进展[J].河南农业大学学报，2007（6）：356-357.

[3] EB parative biochemistry of the decay of sweetgum sapwood by white-rot and brown-rot fungi [M].USA：USA Techn bull，1961：66-79.

[4] 李晓博，李晓，李玉.双孢蘑菇生产中木质素、纤维素和半纤维素的降解及利用研究[J].食用菌，2009（2）：6-8.

[5] 杨建明，张小敏，刑增涛，等.木耳漆酶高产菌株的筛选及其发酵条件的研究[J].中国食用菌，2004（6）：40-44.

[6] 王玉方，王云.构菌栽培过程中对木质纤维素的降解和几种多糖分解酶活性的变化[J].微生物学报，1981（3）：137-140.

[7] 周长青.白灵菇栽培基础生理和关键技术研究[D].泰安：山东农业大学，2007：62-66.

[8] 丁少军，王传槐.不同培养条件对云芝木质素降解酶产酶影响的研究[J].纤维素科学与技术，1994（2）：36-46.

[9] 李燕荣，周国英，胡清秀，等.食用菌生物降解木质素的研究现状[J].中国食用菌，2009（5）：3.