高温木质纤维素降解菌的筛选鉴定及其堆肥应用

为解决畜禽粪便堆肥发酵启动难、木质纤维素降解不充分等问题,筛选能在高温(50～70℃)堆肥中高效降解木质纤维素的高温降解菌株,并评估其在牛粪-秸秆堆肥应用效果.从高温时期堆肥样品中筛选能在50、60和70℃高温下生长、产酶的高温降解菌株.通过水解圈、秸秆崩解、纤维素酶活测试试验,筛选出BS40-4菌株,通过形态学观察和16S rRNA测序法,确定为枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis.该菌株的堆肥应用效果结果表明,接种BS40-4菌株的处理具有发酵启动快、升温迅速、高温持续时间长、木质纤维素降解充分等优势,可有效提高堆肥发酵效率.     

辣椒废弃物堆肥对番茄根结线虫拮抗作用研究

以生物急性毒性试验筛选出的辣椒废弃物堆肥产物为原料,通过盆栽防效试验,探究了不同处理和发酵时间的辣椒废弃物发酵产物对番茄根结线虫的影响。结果表明,与对照相比,辣椒秸秆-鸡粪联合发酵3 d的有机物料在4%,5%的施用浓度下植株地上部干物质的量分别增加118.75%,106.25%,发酵5 d的5%施用浓度地上部干物质量仅增加37.5%。从根结数目来看,以辣椒秸秆-鸡粪添加5%VT菌剂联合发酵3 d的堆肥物料效果更好,其中施用浓度为5%处理比4%处理根结数目减少了58.77%,表明在土壤中,5%浓度具有较好的防治效果。综合植物生长指标和根结发生情况,以辣椒秸秆-鸡粪联合堆肥3 d,4%浓度施用量对植物生长和根结线虫防治效果更好。     

高温纤维素分解菌筛选及JSU-5产纤维素酶特性研究

[目的]为产纤维素酶菌株的选育和产酶研究提供参考依据。[方法]从牛粪和麦秸秆堆肥中筛选出高温纤维素分解菌,对其产纤维素酶的条件：碳源、氮源、pH值、NaCl浓度、装液量等进行研究,并用正交试验确定最佳发酵条件。[结果]从筛选出的分解纤维素的11株高温菌种中选出产酶活性较高的JSU-5。其高温产酶条件优化结果表明,当pH值在6左右时,产酶活性最高;培养时间为5 d时,产酶活性最高;以麦草为碳源,产酶活性最高;以黄豆饼粉为氮源,产酶活性最高;较为适合的钠盐浓度为0.2%。培养基组分中影响纤维素酶活性的主要因素为碳源、水分和氮源。[结论]菌株JSU-5产纤维素酶培养基的最佳营养组成为麦草装量50 g/L,黄豆饼粉30 g/L,NaCl2 g/L,装液量60 ml,pH值为6.0,发酵温度为50℃。该条件下所产酶活力为113.4 U/ml。     

白色噬琼胶菌QM38发酵产琼胶酶条件优化

采用正交试验法优化白色噬琼胶菌(Agarivorans albus)菌株QM38产琼胶酶的发酵条件,研究结果初步表明:蛋白胨5.0 g/L、酵母粉1.0 g/L、柠檬酸铁0.01 g/L、装液量1/4(150 ml三角瓶)、培养基琼脂浓度0.4%是其最适发酵条件,发酵48 h时产酶活性达到最高,为0.61 μmol/(L·min);23 h时菌种生长最旺盛,OD值为0.543.     

响应面法优化链霉菌702产抑真菌物质生料发酵培养基

用响应面分析方法对链霉菌702产抑真菌物质生料发酵培养基进行了研究。实验首先利用部分重复因子试验筛选出链霉菌702发酵产抑真菌物质的关键因素为玉米淀粉和蛋白胨,其次利用最陡爬坡试验逼近最大响应区,最后利用中心组合设计及响应曲面分析确定关键因素的最佳浓度。通过优化得到玉米淀粉和蛋白胨的最适浓度分别为16.83 g/L、8.64 g/L,在优化后的培养基中链霉菌702产抑真菌物质效价达到1 214.52μg/mL,比优化前789.41μg/mL提高了53.85%。     

新疆块根芍药内生菌XJU-PA-6产灵菌红素发酵条件的优化

[目的]通过对块根芍药内生菌XJU-PA-6产灵菌红素发酵条件的优化,提高其产灵菌红素的能力。[方法]通过单因素试验初步研究碳源、氮源、无机离子、氨基酸、植物添加油及接种量对灵菌红素合成的影响,确定提高灵菌红素产率的最优培养基配方和培养条件。[结果]通过优化试验,菌株XJU-PA-6产灵菌红素最佳发酵条件:40 g/L麦芽糖,20 g/L蛋白胨,0.01 mol/L Mg2+,0.001 mol/L Fe3+,1%脯氨酸,6%葵花油,28℃,180 r/min,振荡培养2 d。在此优化条件下,灵菌红素产量达到290.92 mg/L,比原来提高3.896倍。[结论]优化后的MEA培养基是一种适合内生菌XJU-PA-6生产灵菌红素的优良培养基。     

玉米秸秆发酵产氢条件优化及其产氢特性研究

在批式培养试验中,以牛粪堆肥为天然产氢菌源,以酸解玉米秸秆为底物,通过厌氧发酵生产氢气。利用二因素三水平设计正交实验,考察了初始pH值和初始底物浓度对酸解玉米秸秆发酵产氢的影响,并系统研究了其发酵产氢特性。在初始pH 6.0、底物浓度10g/L的产氢条件下,酸解秸秆的最大产氢量和最大产氢速率分别为265.5mL/(g·TS)和7.9mL/h。通过扫描电子显微镜(SEM)对秸秆形貌进行分析,发现稀酸水解作用可以破坏秸秆的微结构,在发酵产氢过程中混合微生物可直接降解纤维素产氢。     

产朊假丝酵母C-27利用甜高梁秸秆汁产SCP的培养基优化

应用二次正交旋转组合试验设计方法对产朊假丝酵母C-27产单细胞蛋白(SCP)的发酵培养基组分(甜高粱秸秆汁、葡萄糖、蛋白胨、MgSO4和KH2PO4)进行了优化.结果显示,甜高粱秸秆汁和蛋白胨的浓度对SCP的产量有显著的正效应,而其他组分未表现出显著的影响.产朊假丝酵母C-27产SCP最终的优化发酵培养基配方为:甜高粱秸秆汁220 mL/L、葡萄糖3.25 g/L、蛋白胨37.5 g/L、MgSO4 0.325 g/L 、KH2PO4 0.325 g/L.该优化的发酵培养基配方下SCP产量达8.72 g/L,比初始发酵培养基配方(甜高粱秸秆汁120 mL/L、工业葡萄糖20 g/L、工业蛋白胨20g/L、MgSO4·7H2O 2.0 g/L、KH2PO4 2.0 g/L)下的SCP产量(7.00 g/L)提高了24.57％.     

新疆寒冷地区腐木中产纤维素酶菌株的筛选与低温产酶特性

为筛选出能在低温条件下高效降解纤维素的菌株,提高秸秆在低温条件下纤维素的降解速度,以新疆寒冷地区腐木为试验材料,对低温纤维素降解菌进行筛选,在4 ℃条件下筛选得到4株可在低温下生长且具有纤维素降解作用的真菌,通过形态学和分子生物学的方法对低温菌进行鉴定,分别为产黄青霉(Penicillium chrysogenum)、桔绿木霉(Trichoderma citrinoviride)2株、脉纹孢菌(Neurospora sitophila);耐冷试验表明,筛选获得的菌株都为耐冷菌。通过对4株低温菌产酶特性进行研究,结果表明,菌株产纤维素酶的最佳培养时间为9 d,培养基最适初始pH值为7,最佳温度为25 ℃,最佳接种量为5%。秸秆降解试验表明,筛选获得的4株真菌对秸秆具有降解能力,对玉米秸秆降解效果最好,酵解率都在40%以上。     

生物质废弃物发酵过程中菌群多样性及秸秆降解菌的筛选

利用16s rRNA高通量测序技术研究了生物质废弃物玉米秸秆、畜禽粪便、活性污泥混合物在不同氧含量条件下发酵过程中微生物的群落特征变化,同时采用选择培养基筛选对秸秆具有降解能力的菌株,以寻找能在秸秆还田中具有较大应用潜力的菌种资源。高通量测序结果表明:在秸秆、畜禽粪便、污泥共发酵体系中,厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和变形菌门(Proteobacteria)占据绝对优势,不同氧含量堆肥条件下发酵体系营养结构、微生物群落结构不同,氧含量较低的条件更有利于秸秆的降解。通过纯培养方式得到的目的菌株对玉米秸秆降解效率最高可达28.9%,初步被确定为厚壁菌门中芽孢杆菌属(Bacillus),进一步证明结合高通量测序结果快速选择生物质废弃物发酵体系中秸秆降解菌具有可行性。     

玉米秸秆纤维素降解菌系的筛选及培养基碳氮源优化

[目的]为加速玉米秸秆的降解,减轻对环境的压力,筛选玉米秸秆纤维素降解菌系,并使其大量扩繁,为玉米秸秆纤维素降解提供菌种资源。[方法]将富集培养的18组菌系以玉米秸秆为限制性因素,在30℃摇床驯化至18代酶活稳定,筛选出4组酶活较高的菌系,对优良菌系进行培养基碳氮源单因素试验,利用响应面法对其进行产酶培养基碳氮源优化。[结果]18代时,菌系3、6、12、16的羧甲基纤维素酶(CMC)酶活力分别为56.35、50.44、49.99、82.40 U/m L,菌系16的响应面优化培养基碳源、氮源最佳比例为秸秆12.21 g/L、麸皮14.53 g/L、豆粕12.97 g/L时,酶活力最大为229.68 U/m L,各因素对CMC酶活力的影响作用从大到小依次为豆粕、秸秆、麸皮,且秸秆与麸皮交互项对CMC酶活力的影响最为显著。[结论]筛选出的菌系16能加速玉米秸秆的降解,在优化的产酶培养基中酶活力较高。     

红曲菌氨肽酶产酶条件的优化

通过单因子筛选试验和正交试验对红曲菌产氨肽酶的液体发酵培养基进行优化,结果表明,最佳液体发酵培养基组成为90.0g/L蛋白胨、25.0g/L可溶性淀粉、0.5g/L硫酸镁。稳定性试验验证证明,以最佳培养基发酵,氨肽酶酶活力高,平均酶活力为376.9U/mL。     

一株纤维素降解菌株筛选及在低温好氧堆肥起爆应用

为解决北方寒区冬季低温环境下秸秆好氧堆肥起温困难问题，从腐烂秸秆及土壤中筛选可在5℃低温环境下正常生长，且具有木质纤维素降解能力的微生物菌株，为获得低温秸秆好氧堆肥起爆菌剂奠定基础。研究使用刚果红染色法初筛，利用羧甲基纤维素酶(CMC)活性及滤纸崩解试验复筛，再鉴定获得的菌株，最后利用堆肥试验验证其起爆效果。试验筛选到一株耐冷纤维素降解菌LYG-01，其CMC酶活性为1.77 U·mL^-1，鉴定该菌为Lelliottia sp.。响应面分析结果表明，pH为6.8，培养温度为24.2℃，接种量达到3.12%时，为该菌株最适培养条件。堆肥中处理组在第72小时即达到高温阶段阈值(50℃)，此时对照组温度仅升高至37.2℃，处理组高温阶段时间相比对照组延长33%。处理组温度峰值60.2℃，而对照组峰值为58.7℃。据此，可判断该菌可用于制备低温秸秆好氧堆肥起爆菌剂。     

棉花秸秆厌氧发酵制氢研究

为获得可再生清洁能源氢气,以棉花秸秆为发酵产氢底物,污水处理厂活性污泥为产氢菌源,通过厌氧发酵产生可再生能源氢气。主要研究发酵底物质量浓度、发酵初始pH、预处理盐酸和氢氧化钠的浓度对棉花秸秆产氢性能的影响,同时探讨棉花秸秆发酵产氢气的类型。结果表明:底物质量浓度为10g/L,初始发酵pH为7.0时,用0.4mol/L盐酸在90℃下浸泡棉花秸秆2h,底物发酵产氢潜势最高,其累积产氢量为76.78mL/g,最大平均产氢速率为4.79mL/(g·h),混合气中氢气摩尔分数达63.38%,棉花秸秆产氢类型为乙醇型发酵产氢。     

黑曲霉液体发酵产α-半乳糖苷酶发酵条件优化

[目的]优化黑曲霉液体发酵产α-半乳糖苷酶的发酵条件。[方法]采用单因素试验和正交试验相结合的方法优化了黑曲霉液体发酵产α-半乳糖苷酶的发酵条件。[结果]单因素试验结果表明,以蔗糖为碳源的黑曲霉生长最好,所产酶的活力最高,最佳碳源浓度为15g/L;蛋白胨浓度为15g/L时黑曲霉干重最大,蛋白胨浓度为10g／L时所产酶的活力最高;pH值为5时黑曲霉的生物量最大,pH值为4时所产酶的活力最高;培养温度为30℃时,所产酶的活力最高。最佳培养基组成为葡萄糖20g／L＋蛋白胨5g/L＋MgSO4 0．05g/L＋KC10．5g/L＋K,HPO4 1g/L＋FeSO4 0．5g/L。当pH值为5,发酵温度为25℃,孢子接种量为10^6cfu/ml,发酵时间为96h时,培养基上黑曲霉产α-半乳糖苷酶的活力最高,达到（3．250±0．035）U／ml。[结论]该试验为仪一半乳糖苷酶的工业化生产提供了参考依据。     

微生物法水解玉米蛋白粉的工艺研究

为了高效降解玉米蛋白粉制备玉米肽,以玉米蛋白粉为唯一碳源和氮源设计筛选培养基,筛选出一株与Aspergillus Niger MG668228.1高度同源的菌株L289,命名为黑曲霉L289。通过单因素试验和正交试验,得出黑曲霉L289最佳发酵条件为:培养时间5 d,温度34℃,摇瓶装量40 mL,底物浓度5%。在该条件下发酵,发酵液中氨基酸含量达2 718.05μg/mL。     

秸秆快腐菌(Streptomyces rochei)对还田麦秸化感物质的响应

为了明确秸秆快腐菌对还田秸秆化感物质的响应,提高秸秆快腐菌剂田间应用效果,以娄彻氏链霉菌(Streptomyces rochei)为快腐菌,以4种酚酸混合物为化感物质,室内模拟研究了还田麦秸腐解过程中总酚酸消长情况,进一步考察了不同浓度酚酸对Streptomyces rochei生长及纤维素酶活性的影响。结果表明:模拟麦秸还田腐解7d时,对照组(不经娄彻氏链霉菌处理)和处理组(经娄彻氏链霉菌处理)总酚酸积累达到最大值,分别为9.3μg/ml、7.0μg/ml,处理组的总酚酸积累量显著低于对照组(P0.05),此时快腐菌数量和发芽指数(Germination index,GI)为最小值;当酚酸浓度为100 mg/L时,Streptomyces rochei的生长量和菌落直径达到最大值,低浓度酚酸能促进快腐菌生长繁殖;总酚酸浓度大于200 mg/L时,随浓度升高,酚酸对快腐菌抑制作用越明显;同样,快腐菌纤维素酶活性受酚酸影响,处理前期有一定的促进作用,后期作用不明显,此规律与对其生物数量的影响(低浓度促进生长高浓度抑制生长)不同;娄彻氏链霉菌对酚酸有一定的代谢能力,其降解能力高低受酚酸浓度与酚酸种类影响。快腐菌在对还田秸秆降解的同时,会受到其化感物质影响,因此,在筛选与使用秸秆快腐菌时,应充分考虑还田秸秆可能产生的化感效应。     

酸解秸秆固体残渣的同步糖化发酵产氢研究

以牛粪堆肥为产氢菌源、以玉米秸秆酸解后的固体残渣为底物进行同步糖化发酵产氢,系统考察了发酵温度和纤维素酶用量对产氢的影响.试验结果显示:当发酵温度40℃、纤维素酶用量20 IU FPA/g-substrate时,秸秆残渣中纤维素含量由326.6 mg/g-TS降至115.2 mg/g-TS,氢气产量可达到78.7 mL/g-TS,该研究为难降解的秸秆残渣寻找出一条新的资源化利用途径.     

玉米秸秆同步糖化生物炼制D-乳酸的工艺研究

近年来随着聚乳酸市场的进一步推广,D-乳酸的需求量日益增加,全球D-乳酸的需求量每年以6%~8%的速度增长。以吉林农业大学生物转化与发酵工程实验室保存的左旋乳酸芽孢杆菌W-1为试验材料,开展了玉米秸秆同步糖化发酵产D-乳酸的工艺研究。结果表明:当葡萄糖质量浓度为90 g/L,含氮量5 g/L,接种量为10%,高温蒸煮玉米秸秆芯30 g/L,纤维素酶添加量300 U/L时,37℃发酵6 d,产酸量达最大值,为72 g/L,较不添加秸秆的产酸量提高142%。     

酸酶法降解稻草纤维素工艺条件优化

以稻草秸秆为纤维素原料,利用稀盐酸对其进行预处理,再用烧碱调节起始pH值,利用自制纤维素酶液进行酶解,得出稻草纤维素降解糖化的较优工艺条件,并进行了最优降解条件纤维素水解液发酵产乙醇的初步试验.结果表明:稻草秸秆在盐酸浓度2.5％、温度126℃、固液比(g/mL)1:3的条件下处理1h后,在温度为55℃、起始pH值为5...