5株纤维菌属菌株的分离、鉴定及产酶活性研究

旨在将贵州的玉米秸秆生物质资源通过微生物降解还田,应用到烤烟轮作生产上。以植烟土壤为材料,采用刚果红染色法以及CMCase活性测定进行菌株的筛选,通过失重法测定秸秆降解率。实验共获得44株分解纤维素菌株;初筛获得20株纤维素分解菌。选择D/d较大的5株菌株,通过拮抗实验共获得复合菌剂10株。5株高效纤维素分解菌初步鉴定为Cellulosimicrobium cellulans与Cellulosimicrobium funkei（同源性都达100%）;通过CMCase活性测定,复合菌剂酶活高于单一菌剂,选择酶活高(314.39 U/mL)且作用时间短（5天）的菌剂进行秸秆降解实验,25天降解率达53.35%,是对照的1.87倍。因此,5株菌株可作为贵州烟区玉米秸秆还田的潜在开发菌种,这对于资源有效利用、环境友好和植烟土壤连作障碍改良具有重要意义。     

高效降解纤维素菌系的筛选分离及复合菌系的构建

为了从土壤及腐烂的秸秆中筛选一组高效降解纤维素的复合菌系,并研究其在天然纤维素中的应用。通过采用刚果红染色液法对分离的菌株初步筛选,利用DNS法测定纤维素酶活力。选取无拮抗高效降解纤维素菌株进行组合培养构建降解纤维素复合菌系。结果表明,3株真菌混合培养后酶活力效果优于单一菌株。经过形态学和分子生物学鉴定,真菌F1为葡萄座腔菌(Botryosphaeria)、F2为米根霉(Rhizopus oryzae)及F5为尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)。复合培养后,在碳源为秸秆时,单菌株酶活值分别为F1 39.2 μmol/mL,F2 31.4 μmol/mL,F5 40.6 μmol/mL,真菌组合F1+F2+F5培养后酶活值为50.12 μmol/mL,复合真菌系酶活值比F5单菌株提高了23%。通过实验研究得出复合菌系对纤维素的降解效果优于单一菌株,菌株F1、F2和F5具有潜在的开发价值。     

水葫芦厌氧发酵试验及其产气模型研究

水葫芦是厌氧发酵制沼气的一种良好原料。以水葫芦为唯一底料进行厌氧发酵制沼气试验,研究其发酵过程的产气特性,并建立两阶段模型分析水葫芦厌氧发酵的产气过程。结果显示:水葫芦厌氧发酵产气潜力约为500mL/gTS(总固体含量);两阶段模型与发酵试验过程基本吻合,模型误差小于10%。     

腐烂、 病害苹果、 梨的沼气发酵实验研究

为寻求非商品水果的无害化、资源化处理新途径,本研究以腐烂、病害苹果、梨为原料,通过厌氧发酵将其转化为沼气及有机肥原料。结果表明：腐烂、病害苹果的总固体（TS）、挥发性固体（VS）产气率分别可达643.24mL/g和674.22mL/g,腐烂、病害梨的TS、VS产气率分别可达421.14mL/g和426.74mL/g;经沼气发酵后,腐烂、病害苹果的原料TS、VS降解率分别为86.40%和88.20%,能源转化效率可达82.23%;腐烂、病害梨的原料TS、VS降解率分别为54.45%和59.75%,能源转化效率为50.60%。说明腐烂、病害苹果、梨均可作为良好的沼气发酵原料。     

好食脉孢菌和红酵母协同发酵秸秆产类胡萝卜素的研究

以好食脉孢菌和红酵母为发酵菌种,通过固态发酵玉米秸秆生产类胡萝卜素。将类胡萝卜素产量作为发酵指标,通过对培养基含水量、培养基初始pH值、氮源添加量、碳源添加量、无机盐添加量、培养基装量的单因素试验和正交试验确定最优培养基条件:秸秆用量10 g,干豆渣(氮源)用量3 g,麸皮(碳源)用量4 g,MgSO4添加量0.4%(与秸秆量比W/W),pH值约为5.5,培养基含水量为60%,培养基装量为12.5 g/250 mL,最佳发酵条件为接种量20%(好食脉孢菌∶红酵母=1∶1),培养温度28℃,培养时间96 h。通过优化后的类胡萝卜素产量为224.75μg/g。     

兼性微生物秸秆腐熟剂在沼气原料发酵上的试验

随着沼气建设的快速发展,沼气原料的不足逐渐成为沼气发展的制约因素。由于规模养殖场的兴起,散养畜禽农户减少,过去以畜禽养殖粪便为主的原料沼气池大多处于“饥饿”状态,产气不足,不能正常使用;而使用农作物粉碎秸秆发酵产生沼气的常规方法,由于秸秆的腐熟速度慢,前期产气量很低。针对以上问题,河南省虞城县农村能源环保办公室引进了兼性微生物秸秆腐熟剂瑞莱特,并于2009年5月15日在稍岗乡韦店村进行秸秆等沼气原料不同处理发酵腐熟及产沼气量的功效试验,现将有关试验情况总结如下：     

水葫芦厌氧发酵实验及其产气模型研究

水葫芦是厌氧发酵制沼气的一种良好原料。本文以水葫芦为唯一底料进行厌氧发酵制沼气实验,研究其发酵过程的产气特性,并建立两阶段模型分析水葫芦厌氧发酵的产气过程。结果显示：水葫芦厌氧发酵产气潜力约为500 mL/gTS;两阶段模型与发酵实验过程基本吻合,模型误差小于10%。     

秸秆降解菌系的筛选及其对酸碱度的响应

为给冷凉地区秸秆还田提供菌株资源,以常年处于低温环境的土壤与富含纤维素的腐烂物为菌源,以富集、继代培养方法筛选秸秆降解菌系和生产中主推的秸秆腐熟剂为试材,在15℃和20℃,pH 4.5、5.5、6.5、7.5、8.5、9.5条件下发酵秸秆,每隔24 h测定发酵液OD₆₀₀值,发酵15天测定滤纸酶、纤维素酶活性和秸秆降解率,探讨其对玉米秸秆的降解效果。结果表明,继代培养5~6代菌系分解纤维素的速度加快;15℃ 2种试材不同pH发酵液OD₆₀₀值第6天达到峰值,最高峰值均在pH 7.5;20℃ 2种试材不同pH发酵液OD₆₀₀值第7天达到峰值,秸秆降解菌系8号最高峰值为pH 8.5,秸秆腐熟剂最高峰值为pH 5.5。15℃ pH 8.5秸秆降解菌系8号滤纸酶活性显著高于秸秆腐熟剂;pH 7.5秸秆降解菌系8号纤维素酶活性显著高于秸秆腐熟剂;而秸秆腐熟剂纤维素酶活性在20℃ pH 4.5时高于秸秆降解菌系8号。15℃和20℃条件下,秸秆降解菌系8号pH 7.5秸秆降解率高,而秸秆腐熟剂为pH 4.5和pH 5.5秸秆降解率高;相同发酵条件下,秸秆降解菌系8号秸秆降解率显著高于秸秆腐熟剂。秸秆降解菌系8号降解秸秆适宜条件为中低温中性偏碱性,而秸秆腐熟剂为中温偏酸性。     

耐高温木质纤维素降解菌株的分离筛选、鉴定及降解工艺的研究

本研究旨在筛选出在高温条件下具有较强木质纤维素降解酶活性的细菌菌株,探究其降解秸秆木质纤维素的特性。从太白山林区温泉采集土壤样品并在高温条件下进行富集培养,利用脱色圈试验和比色法筛选出目标菌株,通过形态观察和16S rDNA序列分析鉴定菌株种类。对高温富集初筛所得菌株的纤维素酶、漆酶、木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶活性进行测定。菌株X-08的纤维素酶活为0.02872 U/mL,菌株M-17的MnP、LiP和Lac酶活分别为51 U/mL、672 U/mL和192 U/mL。鉴定出菌株X-08为Anoxybacillus rupiensis,M-17为Geobacillus thermocatenulatus。采用双菌降解玉米秸秆,20天后木质素和纤维素的降解率分别达到24.51%和20.47%。研究结果为农业废弃物生物降解提供了新的细菌菌种资源,并为秸秆中木质纤维素的降解处理方法提供了新的思路。     

产漆酶菌株的筛选及其对烟秆降解效果的研究

为烤烟秸秆中木质素降解提供理论依据,丰富降解木质素的真菌资源。从腐殖质中分离高产漆酶的木质素降解真菌1株,对其进行形态学鉴定,并对其液态发酵产漆酶培养条件进行优化和对碳、氮源和Cu²⁺进行正交试验,最后测定了该株菌对烤烟秸秆的降解情况。结果表明：（1）该株真菌形态学鉴定为半知菌亚门,粘头霉属(Moniliales Gliocephalias sp.)命名为Z-1。基础培养基中产漆酶的最大值出现在液态发酵第4天,酶活为2.72 U/mL。（2）单因素试验中Z-1最适宜产酶发酵条件为：麦芽糖25 g/L、酵母膏10 g/L、Cu2 +浓度2.5 mmol/L。（3）正交试验中,培养基麦芽糖30 g/L、酵母膏12 g/L、Cu2 +浓度2.5 mmol/L处理产酶最高,酶活为3.24 U/mL,较基础培养基中高出18.89%。（4）液态发酵菌株对烟秆粉末降解30天后,失重率50%、木质素降解率39.39%、纤维素降解率36%。该株真菌产酶较高,对烤烟秸秆降解能力较强。     

接种量对醋渣干发酵的影响

以醋渣为原料,在严格控制厌氧发酵温度的条件下（38±1℃）,采用批量进料发酵工艺,研究不同接种量对其厌氧干发酵性能的影响。结果表明：醋渣与污泥质量比为2：1（干物质量比3.05）、质量比为1：1（干物质量比1.52）、质量比为1：2（干物质量比0.76）厌氧发酵TS产气潜力分别为270.35、314.67、408.22ml/g, VS产气潜力分别为295.56、344.02、446.95ml/g;加大接种量能够避免酸化、快速启动厌氧发酵、加快产气高峰的出现、减短发酵周期、提高原料产气率等。     

农村小批量餐厨垃圾单相厌氧消化现场化处理及效益分析

利用农村已有的8 m3户用沼气池,探索技术可行且应用成本相对较低的单相厌氧消化工艺条件,实现农村小批量餐厨垃圾现场化处置,并无害化处理终端废弃物实现资源化利用。原料取自四川省内农户家庭,采用单相半连续发酵进行厌氧消化,选定进料有机负荷与接种量为工艺条件变量,以实际产气量、挥发性脂肪酸(VFA)含量等为评价指标,并对其终端废弃物沼液与沼渣进行取样分析。结果表明：农村餐厨垃圾基本理化特性使其具备适用厌氧消化技术的条件和可能性,将其进料有机负荷控制在10 gVS/L,接种量维持在20~30 gVS/L 范围内,该厌氧发酵系统有着相对较高的降解效率,实际产气量在457~485 mL/gVS范围内,其产生的沼气可直接作为清洁能源使用,其终端废弃物沼渣沼液符合农业部生物有机肥国家标准(NY 884—2012),可直接作为农业有机肥施用。可得出结论,以农村户用沼气工程现有的管理水平与管理模式为基础,对餐厨垃圾进行单相厌氧消化,无需大量额外的辅助设备与复杂操作流程,厌氧消化工艺操作简单易行且便于推广,经济效益明显,环境效益较优。     

接种量和碳氮比对奶牛废物厌氧发酵产气特性的影响

为研究接种量、碳氮比(C/N)对奶牛废物厌氧发酵的影响。在接种污泥量为10%和20%,酒糟调节C/N在25:1、27:1和29:1的条件下,分析奶牛废物厌氧发酵过程中沼气产气率、甲烷产气率和硫化氢含量。结果表明：接种量在10%~20%范围内,启动速率、沼气产气率、甲烷产气率及硫化氢含量随接种量增大而增大,不同接种量的沼气和甲烷产气高峰期大致相同,都在第10天左右。C/N为27:1条件下的沼气产气率和甲烷产气率均最高,其次为29:1和25:1时的产气率。说明通过酒糟增大了奶牛粪便的C/N后,对厌氧发酵的效果有一定促进作用。甲烷与硫化氢的平均含量高低变化一致,即甲烷平均含量高时硫化氢平均含量也相应高。综合分析,本试验条件下,接种量20%、C/N为27:1时,沼气产气率和甲烷产气率分别达到44.3 L/kg、24.09 L/kg,为奶牛废物厌氧发酵的最适宜条件。     

低温条件下牛粪沼气产甲烷菌多样性初步研究

为了在低温条件下调查牛粪沼气产气高峰期的产甲烷菌菌群结构。采用分子生物学方法构建16S rDNA基因文库,随机分析文库中60个克隆的16S rDNA基因序列,研究了牛粪沼气池发酵液中产甲烷菌的菌群结构。结果表明,在60个克隆中,18个属于甲烷八叠球菌属（Methanosarcina sp.）与Methanosarcina spAK-16菌株同源程度最高,相似性为99%。7个属于甲烷八叠球菌科（Methanosarcinales）,15个属于甲烷鬃毛菌属（Methanosaeta）。利用MEGA 4.0软件分析60个克隆的16S rDNA序列,构建相应的系统进化树,结果显示,60个克隆子主要分为两大类群GroupA和GroupB。其中以属于甲烷八叠球菌属(Methanosarcina sp.)为主要类群,占全部克隆的42%,另一部分以甲烷鬃毛菌属(Methanosaeta)为主要类群,占25%。在整个发酵周期中到投料第18天达到产气最高峰。随着产气高峰期的过后,产气量逐渐下降。1个周期的总产气量504.91 mL 折合8 m3发酵罐产气量21.71 m3,其中甲烷气体总量为62%。分析低温（4℃）条件下以牛粪为主要发酵原料的沼气池产气高峰期的优势产甲烷菌群,结果发现甲烷八叠球菌属(Methanosaeta sp.)占总数的42%。     

控制pH值和溶解氧对地衣芽孢杆菌HDYM-04分批发酵产β-甘露聚糖酶的影响

为了探究地衣芽孢杆菌产β-甘露聚糖酶的能力,探究在发酵过程中pH值和溶氧水平对产β-甘露聚糖酶的影响。以地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis) HDYM-04为试验菌株,通过3,5-二硝基水杨酸比色法（DNS法）测定酶活力。结果表明,控制pH值至7.0直至发酵结束,在发酵的初始阶段(12~20 h)效果明显,酶活力水平均处于3200 U/mL以上,同时菌体密度达到5.5以上。其次,控制溶氧在25%左右时,保持菌体的生长状态,酶活力高峰持续时间较长（6~20 h保持在3000 U/mL左右）。因此控制pH值7.0,溶氧在25%左右时,在发酵的初始阶段,有良好的产酶能力。     

响应面法优化刺五加高产异嗪皮啶的发酵工艺

为提高发酵刺五加中异嗪皮啶的含量,采用单因素实验及响应面法对其发酵条件进行优化。采用单因素实验,分别测定发酵时间、初始pH、发酵温度、摇床转速、发酵菌株AJ14的菌悬液加入量及底物质量浓度对发酵刺五加中异嗪皮啶含量的影响,以获取单因素实验的最优值,然后采用响应面法中的Box-Behnken设计模块,分析初始pH、发酵温度、发酵菌株AJ14的菌悬液加入量3个自变量及其交互作用对异嗪皮啶得率的影响,确定最佳发酵工艺。结果表明,在初始pH 7.5、发酵温度27℃、发酵菌株AJ14菌悬液(1×10⁷ CFU/mL)加入量6 mL的条件下,异嗪皮啶含量为(0.6629±0.0007) mg/g,与预测值的相对误差较小。研究结果可为采用微生物发酵法高效生产异嗪皮啶奠定基础,也可为其他中药发酵工艺提供数据参考。     

一株巨大芽孢杆菌发酵培养基的优化及解磷效果研究

对巨大芽孢杆菌进行发酵培养基优化及解磷效果研究,旨在为巨大芽孢杆菌的深入研究和生产应用奠定理论基础。以巨大芽孢杆菌为试材,用正交实验优化其发酵培养基条件,用钼锑抗比色法测定其解磷效果。确定最佳培养基及条件为：麸皮1%,豆粕粉0.5%,氯化钠1%,MnSO4 0.05%,pH 7.0,温度30℃,接种量8%,转速200 r/min,发酵有效活菌数达到29×108 cfu/mL;50 L发酵罐26 h基本达到终点,有效活菌数达到48×108 cfu/mL,芽孢率≥95%;其分别在卵磷脂和磷酸钙液体培养基中培养5天后,上清液中有效磷含量为1.67 mg/L和83 mg/L,分别是对照组的26倍和17倍;田间试验处理2周后,土壤有效磷含量为165.3 mg/kg。通过本研究,其有效活菌数比原配方提高7倍,能够有效降解有机磷和无机磷,可以明显提高土壤有效磷含量。     

绿色木霉固体发酵产孢子的条件优化

为研究工业生产中利用廉价的原料发酵绿色木霉生产孢子的问题,以稻壳粉、麦麸及玉米粉为主要载体,对影响绿色木霉固态发酵产孢子的条件进行筛选,并通过单因素试验研究固体载体的比例、碳源、氮源、无机盐对绿色木霉固态发酵产孢子的影响。通过4因素3水平正交试验,优化出最佳培养基配方。研究发现,绿色木霉固体发酵产孢子的最佳条件为温度28℃,接种量15%,料水比1:0.70,pH值自然;最佳培养基配方为麸皮50%,稻壳粉30%,玉米粉20%,硫酸铵1%,玉米浆干粉2%、黄豆饼粉2%、碳酸钙0.5%。发酵7天,孢子量可达7.62×10 ⁹个/g,自然晾干至水分10%以下,孢子量为1.286×10 ¹⁰个/g。