解磷菌PSBHY-3的发酵培养工艺参数优化

【目的】优化解磷菌PSBHY-3的培养参数,为水产养殖专用解磷菌的工业化发酵生产提供技术支持。【方法】通过单因素试验筛选适合解磷菌菌株PSBHY-3生长的发酵培养基碳氮源及其含量;采用Plackett-Burman试验筛选获得对菌量影响最显著的3个因子;通过最陡爬坡试验和Box-Behnken试验确定显著因子的最佳水平,建立主要培养参数的回归方程,得出优化后显著因子的最佳值及预测菌量;通过摇瓶试验验证,检验模型方程的准确性。【结果】菌株PSBHY-3的最佳碳源、氮源分别为可溶性淀粉和蛋白胨—酵母膏（1∶1）。以温度（A）、蛋白胨—酵母膏（B）和转速（C）为因素变量,菌株PSBHY-3的菌量为响应值,拟合得到二次多元回归方程Y=17.10-0.88A+0.55B+1.27C+0.24AB+0.34AC-0.24BC-3.57A2-2.78B2-6.13C2。优化得到的解磷菌菌株PSBHY-3最佳发酵培养参数为:可溶性淀粉10.0 g/L,蛋白胨10.18 g/L,酵母膏10.18 g/L,氯化钠3.0 g/L,硫酸镁1.0 g/L,pH 7,培养温度35.54℃,转速164 r/min,接种量1%,装液量60%（V/V）。在最佳发酵培养条件下,菌量实际值为1.81×109 CFU/mL,与理论菌量（1.72×109 CFU/mL）间无显著差异（P> 0.05）,但显著高于优化前采用营养肉汤培养的菌量（1.90×108 CFU/mL）（P< 0.05）。【结论】通过单因素试验、Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验和Box-Behnken试验等优化了菌株PSBHY-3的发酵参数,显著提高了目的菌量,回归方程预测准确,优化后的发酵参数可用于水产养殖专用解磷菌的工业化发酵生产。     

响应面法优化棕壤茶园专用解磷微生物菌剂制备工艺

采用响应面法对棕壤茶园专用解磷微生物菌剂的制备工艺进行优化选择。试验通过PlackettBurman设计获得了影响茶园微生物菌剂制备的3个关键因素:水与载体比值(X1)、发酵温度(X4)、烘干温度(X7)。然后利用最陡爬坡试验、中心组合试验以及响应面分析法,建立了以菌剂有效活菌数为响应值的二次回归模型。该模型预测的菌剂最大有效活菌数为5.01×10~(10)个/g,最佳制备工艺条件为:水/载体(体积比)=1.8,菌液接种量为载体量的12.5%,发酵温度和烘干温度分别为30℃和41℃。采用上述优化工艺条件制备的菌剂,其有效活菌数达到5.19×10~(10)个/g,与模型预测的最大值基本相符,说明该预测模型准确可靠。     

复合微生物肥料功能菌的筛选与培养

[目的]筛选出分别可固氮、解磷、解钾的菌株,对其进行鉴定,并利用它们生产微生物肥料。[方法]从供试土壤中分离出目的菌,测定其代谢能力,分别进行16S rDNA测序菌种鉴定,并进行液体培养正交试验,以及尝试固体培养生存复合微生物有机肥。[结果]分离得到代谢能力较强的固氮、解磷、解钾菌N2、P1、K5;鉴定分别为Klebsiella oxytoca、Bacillus cereus和Bacillus mucilaginous;培养条件对有效活菌数的影响大小程度为温度>C/N>pH>转速,最佳培养条件温度32℃,C/N比30,pH 7.0,转速140 r/min,在最佳条件下48 h达到1.78×1010CFU/mL;尝试利用该复合微生物进行固体发酵生产复合微生物有机肥,96h得到有效活菌数2.23×109CFU/g。[结论]筛选出了固氮、解磷及解钾菌株,并对其培养条件进行了优化,为进行生物有机肥生产奠定了基础。     

解磷菌株黑曲霉PSFM发酵条件优化研究

【目的】利用液体培养法探究不同碳源、氮源、无机盐和微量元素浓度以及发酵时间、温度、初始pH、转速、接种量等条件对解磷菌解磷特性的影响,获得解磷菌的最佳发酵培养基和培养条件。【方法】采用单因素及正交试验法,对一株分离自土壤的解磷真菌黑曲霉（Aspergillus niger）PSFM菌株的基础发酵培养基和发酵条件（发酵时间0～10 d、温度20～40℃、初始pH值3.0～11.0、接种量1%～11%、转速120～300 rpm）进行优化,测定其发酵液吸光度值,以解磷量的高低作为评价发酵培养基及发酵条件优劣的指标。【结果】分别在无机磷和有机磷液体培养基、简单培养基（SP）、NBRIY、NBRIP、NBRIYP培养基中培养6 d后,以无机磷液体培养基的PSFM菌株解磷能力最高,解磷量为526.42 mg/L。在12种不同碳源培养基中,PSFM均能正常生长,其解磷能力由大到小依次为：木糖＞葡萄糖＞乳糖＞蔗糖＞麦芽糖＞半乳糖＞山梨糖＞甘露糖＞果糖＞可溶性淀粉＞鼠李糖＞甘油。以硝酸钠、尿素、酵母浸膏、氯化铵、硝酸镁、硝酸铵、色氨酸、乙酸铵、牛肉浸膏、胰-蛋白胨、甘氨酸、酪氨酸、丙氨酸和精氨酸为氮源时,硫酸铵为唯一氮源的解磷效果最好,菌株PSFM发酵液中有效磷含量最高（990.31 mg/L）。菌株PSFM的解磷能力均随着最佳培养基中NaCl、KCl、MgSO4·7H2O、FeSO4·7H2O和MnSO4·7H2O浓度的增加呈先提高后降低趋势,当其浓度分别为0.03%、0.01%、0.03%、0.001%、0.001%时,菌株PSFM的解磷能力均最强。在不同发酵条件下,以发酵6 d、温度28℃、初始pH 6.0、5%接种量、转速300 rpm的PSFM解磷能力最强,解磷量分别为599.24、528.23、603.69、530.57和731.48 mg/L。【结论】最适合PSFM菌株的基础发酵培养基为无机磷液体培养基,碳源为1.0%木糖,氮源为0.10%硫酸铵,最佳无机盐配方为：NaCl 0.10 g/L、KCl 0.70 g/L、MgSO4·7H2O 0.70 g/L、FeSO4·7H2O 0.01 g/L、MnSO4·7H2O 0.01 g/L;最佳培养条件为：温度28℃,初始pH 6.0,转速180 rpm,接种量5％,发酵时间为6 d。     

解磷生物有机肥堆肥条件的优化

为探讨复合微生物堆肥解无机磷的最优条件,将复合解磷菌株接种于磷尾矿和酱香型白酒酒糟混合物中,采用单因素试验和响应面设计试验,验证堆肥发酵过程中各因素对有效磷含量的影响。结果表明,单因素试验中,有效磷含量分别在磷尾矿用量为10%、接种量为15%、菌种配比(PSF7:PSB3)(体积比)为2∶1时达到最高。响应面设计试验中,磷尾矿用量、菌液接种量、菌种配比(PSF7∶PSB3)(体积比)及其所有交互项和二次项,除菌液接种量和菌种配比(PSF7∶PSB3)交互项外,都达到极显著水平(P0.000 1)。各因素对有效磷含量的影响大小依次排序为磷尾矿用量菌液接种量菌种配比(PSF7∶PSB3)。最优解磷条件:磷尾矿用量6.89%、菌液接种量18.04%、菌种配比(PSF7∶PSB3)2.3∶1。在此条件下作验证试验,堆肥体系发酵至第3天时,含接种菌液的试验组中有效磷含量达到最高,为3 108.05 mg/kg,是空白的1.78倍,说明该最优解磷条件参数准确可靠,同时也说明在固态发酵过程中添加解磷菌株能有效地提高有效磷含量。     

解磷菌株黑曲霉PSFM发酵条件优化研究

【目的】利用液体培养法探究不同碳源、氮源、无机盐和微量元素浓度以及发酵时间、温度、初始pH、转速、接种量等条件对解磷菌解磷特性的影响,获得解磷菌的最佳发酵培养基和培养条件。【方法】采用单因素及正交试验法,对一株分离自土壤的解磷真菌黑曲霉（Aspergillus niger）PSFM菌株的基础发酵培养基和发酵条件（发酵时间0～10d、温度20～40℃、初始pH值3.0～11.0、接种量1%～11%、转速120～300rpm）进行优化,测定其发酵液吸光度值,以解磷量的高低作为评价发酵培养基及发酵条件优劣的指标。【结果】分别在无机磷和有机磷液体培养基、简单培养基（SP）、NBRIY、NBRIP、NBRIYP培养基中培养6d后,以无机磷液体培养基的PSFM菌株解磷能力最高,解磷量为526.42mg/L。在12种不同碳源培养基中,PSFM均能正常生长,其解磷能力由大到小依次为：木糖〉葡萄糖〉乳糖〉蔗糖〉麦芽糖〉半乳糖〉山梨糖〉甘露糖〉果糖〉可溶性淀粉〉鼠李糖〉甘油。以硝酸钠、尿素、酵母浸膏、氯化铵、硝酸镁、硝酸铵、色氨酸、乙酸铵、牛肉浸膏、胰-蛋白胨、甘氨酸、酪氨酸、丙氨酸和精氨酸为氮源时,硫酸铵为唯一氮源的解磷效果最好,菌株PSFM发酵液中有效磷含量最高（990.31mg/L）。菌株PSFM的解磷能力均随着最佳培养基中NaCl、KCl、MgSO4·7H2O、FeSO4·7H2O和MnSO4·7H2O浓度的增加呈先提高后降低趋势,当其浓度分别为0.03%、0.01%、0.03%、0.001%、0.001%时,菌株PSFM的解磷能力均最强。在不同发酵条件下,以发酵6d、温度28℃、初始pH6.0、5%接种量、转速300rpm的PSFM解磷能力最强,解磷量分别为599.24、528.23、603.69、530.57和731.48mg/L。【结论】最适合PSFM菌株的基础发酵培养基为无机磷液体培养基,碳源为1.0%木糖,氮源为0.10%硫酸铵,最佳无机盐配方为：NaCl0.10g/L、KCl0.70g/L、MgSO·47H2O 0.70g/L、FeSO4·7H2O 0.01g/L、MnSO·47H2O 0.01g/L;最佳培养条件为：温度28℃,初始pH6.0,转速180rpm,接种量5%,发酵时间为6d。     

一株耐高温无机磷降解菌解磷能力的研究

试验选择从添加磷矿粉的高温堆肥样品中筛选出1株耐高温无机磷降解菌,以培养温度、培养时间、磷矿粉添加量和菌剂接种量为主要因素,采用L16(45)正交试验设计,对不同参数条件下解磷菌的解磷能力进行了研究。结果表明,培养时间对无机磷降解菌的解磷量及解磷率的影响最为显著,在培养基中磷矿粉添加量、菌剂接种量分别为7.0g·L-1和5mL·L-1,在45℃下培养22d后,发酵液中解磷总量达到最大(327.60μg·mL-1);在培养基中磷矿粉添加量和菌剂接种量分别为4.0g·L-1和11mL·L-1,50℃下培养22d后,接种解磷微生物的解磷率最大(37.55%)。     

秸秆腐熟剂生产菌种固态发酵条件优化

为提高秸秆腐熟剂生产菌种胶红酵母(Rhodotorula mucilaginosa)的纤维素酶活性，先用单因素试验方法确定发酵因素，再采用Box-Behnken试验优化固体发酵条件。单因素试验确定发酵条件优化结果为发酵温度30℃、水料质量比0.65、发酵时间3 d、装袋量200 g/600 g,在此条件下，该菌株产纤维素酶活性为42.15 U/g。通过发酵条件优化，提高了该菌株的纤维素酶活性，符合GB 20287—2006《农用微生物菌剂》要求，此菌株可以作为秸秆腐熟剂生产菌种，为秸秆腐熟剂菌种的构建提供理论基础。     

不动杆菌JL-1降解磷的性能研究

以不动杆菌(Acinetobacter indicus)JL-1为菌种,使用无机磷液体培养基测定其解磷性能。采用单因素试验与正交试验确定最佳解磷条件:碳源为10.0 g/L蔗糖,2.0 g/L复合氮源(硫酸铵与酵母粉质量浓度比为1∶1),pH值为7.5,温度为37℃,装液量为50 mL/250 mL。在此最优条件下,解磷量在48 h时最高,为61.02μg/mL,菌落数为2.69×10~(11) CFU/mL,发酵过程中pH值呈先下降后略上升的趋势。通过对其解磷机制进行初步研究,确定此菌株以酸解为主、酶解为辅的方式来解磷。     

一株胶质芽胞杆菌YA-07的鉴定及固体发酵研究

胶质芽胞杆菌(Bacillus mucilaginosus)是一类能分解土壤中磷、钾和硅酸盐矿物的化能异养型好氧细菌,广泛应用于微生物肥料中。该菌在微生物肥料生产过程中主要是经液体发酵后由草炭吸附而成,这种工艺生产的微生物肥料有效活菌数和芽胞率均较低。因此,如何通过改善胶质芽胞杆菌的发酵方式和发酵条件以提高其有效活菌数和芽胞率显得尤为重要。对陕西省洛川县苹果园土壤中分离到的一株YA-07菌株通过形态学、生理生化实验和16s rDNA序列比对鉴定为胶质芽胞杆菌(Bacillus mucilaginosus)。通过单因素实验和正交试验,建立了一种使该菌产生高密度有效活菌数和高芽胞率的固体发酵条件。结果表明:YA-07能够产生大量有效活菌数和高芽胞率的培养基组分为500 mL培养瓶装草炭50 g,淀粉添加量3%,蛋白胨添加量3%,不添加无机盐和微量元素。在培养温度30℃,pH 7.0左右,接种量10%,培养时间144 h条件下,YA-07的有效活菌数可以达到1.58×10~9 cfu/g,芽胞率可以达到91.3%。利用固体发酵技术提高了胶质芽胞杆菌的有效活菌数和芽胞率,在改善微生物肥料产品质量的同时减少了环境的污染,对促进我国绿色农业的发展具有重要意义。