毛头鬼伞菌株降解玉米秸秆的效果

以长白山腐殖质土壤为样品进行富集培养,筛选出能够降解玉米秸秆木质素的微生物,结合ITS生物学鉴定与形态学鉴定,确定筛选得到的菌株为毛头鬼伞Coprinus comatus。该菌株产漆酶酶活4.86 U/mL、木质素过氧化物酶酶活1.33 U/mL、锰过氧化物酶酶活2.96 U/mL、木聚糖酶酶活18.22 U/mL、羧甲基纤维素酶酶活性3.57 U/mL。该菌株降解玉米秸秆的失重率达23.65%,其纤维素降解率为17.06%,半纤维素降解率为7.65%,木质素降解率为35.67%。以上为进一步开发其在玉米秸秆降解方面提供了参考。     

预处理及木质素酶对玉米秸秆酶解糖化效果影响

以玉米秸秆为原料,以酶解糖化分析、扫描电镜及傅里叶红外光谱验证为检测指标,建立了高效玉米秸秆预处理方法及条件,并进一步探讨了酶解糖化过程中各木质素酶与纤维素酶、木聚糖酶的协同作用效果及酶解糖化过程中各木质纤维素酶的最佳添加比例及添加量。结果表明：2%CaCO₃+1%H₂O₂在料液比1∶11,温度120℃,时间70 min条件下,可较好地去除木质素并保留纤维素及半纤维素组分;酶解糖化试验表明,木质素酶中漆酶对预处理玉米秸秆水解起主要促进作用,各木质酶的最优添加量分别为漆酶8 U/g,木素过氧化物酶10 U/g,锰过氧化物酶6 U/g,此条件下水解液中的混合糖含量为116 mmol/L,比未添加木质素酶含量提高了16%。试验为低酶用量、高糖得率的高效木质纤维素降解复合酶体系的建立及玉米秸秆木质纤维素原料的高效转化利用奠定了基础。     

产芽孢木质素降解菌MN-8的筛选及其对木质素的降解

【目的】分离、筛选产芽孢的高效木质素降解细菌,并进一步研究其对木质素的降解作用,为木质素微生物降解规模化应用提供理论依据。【方法】采用苯胺蓝（Azure-B）变色圈法,结合木质素降解酶活力测定从牛粪中分离筛选出产芽孢的木质素降解菌。通过形态特征观察、生理生化试验、16S rDNA以及gyrB序列分析对其中活性最强的菌株进行种属鉴定。利用菌株进行玉米秸秆堆积发酵,监测发酵过程中木质素过氧化物酶（LiP）酶活力、锰过氧化酶（MnP）酶活力以及玉米秸秆中木质素含量的变化,考察菌株对玉米秸秆木质素的降解作用。利用气相色谱-质谱联用（GC/MS）方法对菌株发酵后玉米秸秆中的木质素降解产物进行分析,推测菌株对木质素的降解机制。【结果】分离筛选到一株活性较高的产芽孢的木质素降解细菌MN-8,经形态特征观察、生理生化试验以及16S rDNA序列分析,鉴定菌株MN-8属于芽孢杆菌属（Bacillus）。利用16S rDNA序列分析发现MN-8菌株与地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）和解淀粉芽孢杆菌（B. amyloliquefaciens）同源性均高于99%。而基于gyrB序列构建的系统发育树显示,该菌株与解淀粉芽孢杆菌同源性最高,为99%。因此确定MN-8菌株为解淀粉芽孢杆菌。在玉米秸秆堆积发酵16 d后木质素降解率可达24%;发酵的6-8 d及10-12 d 两个阶段内,分别出现MnP酶活力及LiP的产酶高峰期,相对应两个阶段内秸秆木质素的降解最为显著;GC/MS分析显示菌株MN-8可将玉米秸秆中木质素降解成4-羟基-3,5二甲氧基苯乙酮等芳香族类化合物及短链脂肪酸类等小分子物质。【结论】高效木质素降解菌解淀粉芽孢杆菌MN-8可以通过断裂木质素单体之间的连接键β-O-4,高效降解秸秆木质素成为小分子芳香族化合物等物质,且其对秸秆木质素的降解依赖于LiP及MnP的产生。     

纤维素分解菌的筛选及玉米秸秆降解

从不同来源的土样中分离出降解纤维素能力强的5株霉菌及5株放线菌,测定了这10株菌在玉米秸秆发酵中的CMC酶及木聚糖酶的动态酶活。结果表明,霉菌菌株F6在整个培养过程中CMC酶及木聚糖酶的活性最高,分别为14.57和25.69 U/g,其次为放线菌A4,CMC酶及木聚糖酶酶活分别为8.62、27.07U/g。采用F6,A4处理玉米秸秆15 d,降解率分别达44.80%和41.12%。进一步研究表明,接种不同菌株后的玉米秸秆降解率与降解过程中菌株产CMC酶及木聚糖酶最大酶活呈显著的正相关关系。     

3株真菌固态发酵产木质素降解酶的研究

对菌株JS-1008、米曲霉CGMCC5992、黄孢原毛平革菌CICC40719等3株真菌固态发酵产木质素降解酶、纤维素酶、半纤维素酶进行了研究。结果表明,3株菌株中,米曲霉发酵产木质素降解酶活性最高,木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶活性可达2.08、1.79 U/g DS,产纤维素酶、半纤维素酶活性则相对较低,分别为1.69、4.19 U/g DS,木质素降解率为7.23%;菌株JS-1008产木质素降解酶、纤维素酶、半纤维素酶的活性均较低,木质素降解率最低;黄孢原毛平革菌产木质素降解酶的水平最低,木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶的活性分别为0.40、0.51 U/g DS,但产纤维素酶、半纤维素酶的活性最高,分别达到2.54、10.86 U/g DS,木质素降解率达11.7%。     

参与玉米秸杆降解的真菌类型研究

为了研究玉米秸秆降解过程中真菌活动规律,采集正在腐烂的玉米秸秆,通过平板分离、透明圈平板筛选及纤维素酶、木质素酶、果胶酶活性测定,记录菌体类型及酶活状况。结果表明,19种真菌参与其降解过程,其中纤维素降解菌11种,木质素降解菌9种,同时发现3种菌具有果胶降解能力且菌株酶活较高。说明在纤维素酶产生菌、木质素酶产生菌联合作用于秸秆降解的同时,果胶降解菌群也是秸秆降解菌的重要组成之一。     

一株高效降解麦秸木质素菌株的筛选及效能评价

为通过筛选为秸秆木质素的预处理及秸秆高值化利用提供一种相对温和且高效的微生物处理方法,并系统评价目的菌株对小麦秸秆木质素的降解效果,进而推动秸秆类木质纤维素生物质资源的高效转化及利用。本研究以小麦秸秆为原料,通过愈创木酚及苯胺蓝显色法进行初筛,选取在培养基上同时具有氧化圈及褪色圈的菌株,对筛选的菌株进行产酶历程分析,对预处理前后小麦秸秆的成分进行分析并采用扫描电镜进行表征,通过酶解糖化分析进一步验证菌株的木质素降解效能。经筛选获得一株能够有效降解小麦秸秆木质素的枝顶孢属真菌（Xenoacremonium sp.）,其发酵液漆酶活力为2.1 U/mL,木素过氧化物酶活力为1.6 U/mL,锰过氧化物酶活力为1.9 U/mL;在固液比1:3,120 r/min,28℃条件下,10 d后对小麦秸秆木质素降解效率可达44.53%,同时纤维素及半纤维含量分别提高了8.34%和23.93%;通过扫描电镜观察可以发现,经枝顶孢属真菌预处理后,小麦秸秆致密有序的表面明显被破坏,产生褶皱,结构出现了断裂、粗糙、空穴的现象;枝顶孢属真菌预处理的小麦秸秆,经纤维素酶及木聚糖酶水解后葡萄糖含量可达64 mmo...     

木质素酶降解玉米秸秆的工艺研究

通过正交试验对木质素酶降解玉米秸秆的条件进行了优化,结果表明,因素影响大小依次为加酶量>反应温度>反应时间>pH值;最佳降解工艺条件:加酶量372 U/g,反应温度40 ℃,反应时间20 h,pH值4.5,木质素的降解率为44.28%.     

F_1菌株对玉米秸秆木质素和纤维素降解能力的研究

为了探讨F1菌株的产酶活性及其对玉米秸秆中木质素和纤维素的降解能力,以羧甲基纤维素钠为诱导物配制培养基Ⅰ,以不加羧甲基纤维素钠为对照配制培养基Ⅱ,分别接种F1菌株,在25℃下培养诱导产生纤维素降解酶Cx,用分光光度法测定不同时间所产生的酶活。将培养5 d的F1菌株以10%的接种量转接到玉米秸秆固体发酵培养基上培养,在5 d1、0 d、15 d2、0 d用差重法测定F1菌株对玉米秸秆中半纤维素、纤维素和木质素的降解能力。结果表明,以羧甲基纤维素钠为诱导物培养基,F1菌株能够产生Cx酶,而且在第5天时酶活性最强。F1菌株在玉米秸秆发酵培养基中的生长情况良好,培养前15 d,F1菌株对纤维素和木质素的降解都很快,之后对纤维素的降解速率明显降低甚至停止降解。培养20 d,对半纤维素、纤维素和木质素的累计降解速率为3.5%、10.5%、7.0%。     

产纤维素酶低温菌株的分离鉴定

为促进秸秆还田,加快秸秆在北方设施土壤中的降解速度,以腐烂秸秆为待筛菌株原料,以玉米秸秆粉为培养基,在15℃低温条件下,采用刚果红平板法进行初筛,得到16株菌株,对16株菌株进行酶活测定复筛,其中L-13酶活最高,达1 679.61 U/ml。对L-13菌株的菌体形态、菌落特征进行观察,并进行了一系列生理生化试验和16S rDNA序列分析,初步鉴定L-13为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。此菌可以在15℃下快速生长繁殖并高产纤维素酶,低温条件下能快速降解秸秆。     

一株高效木质素降解细菌的筛选及产酶条件的优化

木质素是自然界中含量丰富、结构复杂,是农作物秸秆以及城市生活垃圾中一种常见的难降解物质,一些细菌具有降解木质素的功能。以朽木和枯叶作为样品,采用苯胺蓝平板法筛选出1株能够降解木质素且产酶能力较高的菌株C\|9,已期获得高效降解木质素的细菌,对细菌降解木质素体系提供参考。经微生物形态学和16SrDNA鉴定为节杆菌属（Arthrobacter sp.）;经产酶条件优化,确定菌株C\|9的产酶最优条件为：温度30～35℃,转速150 r/min,培养液的初始pH 7～8之间,最佳碳源为淀粉,最佳氮源为蛋白胨,诱导剂MnSO4浓度0.8 mmol/L;在最优条件下,菌株C\|9的木质素过氧化物酶活性74.62 U/mL,锰过氧化物酶活性58.61 U/mL,漆酶活性为68.92 U/mL。     

白腐菌对玉米秸秆木质素降解的效果

添加不同品种和比例的白腐菌,研究其对玉米秸秆中木质素的降解情况。结果表明,在尿素与白腐菌的共同作用下,玉米秸秆的粗蛋白含量平均提高180%;在白腐菌的单独作用下,平均降解木质素33.4%。2株白腐菌对玉米秸秆中木质素的降解速率不同,白腐菌2(编号GIM3.393)对木质素的降解能力优于白腐菌1(编号GIM3.383)。     

高活力锰过氧化物酶菌株的选育及其酶学性质初探

【目的】选育锰过氧化物酶(MnP)活力高的诱变菌株,研究其在秸秆木质素降解中的作用。【方法】利用合适的紫外诱变剂量处理哈茨木霉WRF-2的孢子悬液,通过初筛和复筛,选出1株产锰过氧化物酶能力强的突变菌株,并对突变菌株产生的MnP酶学性质及突变菌株粗酶液对玉米秸秆中木质素的降解效果进行分析。【结果】将哈茨木霉WRF-2孢子悬液在紫外光照射90s后稀释10-4倍,经初筛和复筛获得了1株遗传性状稳定的正突变菌株0202。与出发菌株WRF-2相比,0202菌株的MnP活力提高了169.59%,木质素过氧化物酶(LiP)活力提高了17.98%。酶学性质测定结果表明,0202菌株的MnP底物作用的最适温度为40℃,最适pH为3.0,在pH2.5～3.5以及温度50℃以下MnP活力稳定。Cu2+、Mn2+、Mg2+、Ca2+对0202菌株的MnP活力有促进作用,Fe2+、Zn2+则对其有抑制作用。用0202发酵后粗酶液处理玉米秸秆48h后,木质素降解率达到了23.64%。【结论】获得了MnP活力高的突变菌株0202,其木质素降解酶系为LiP-MnP型,其对玉米秸秆中木质素的降解效果明显提高。     

碳氮源对复合木质素降解茵木质素降解能力及相关酶活的影响

白腐真菌所具有的降解木质素能力源于其所产生的酶系统,碳源和氮源是其降解木质素和产酶的一个极为重要的影响因素.通过室内小麦秸秆同态发酵试验,研究了不同的碳、氮源对两株侧耳属真菌Tf1(P.pulmonarius)和JG1(P. cornucopiae)产酶活力、木质素降解和粗蛋白含量的影响.结果表明,Lip和MnP是参与复合木质素降解菌Tf1+JG1降解小麦秸秆重要的木质素降解酶.以葡萄糖为碳源,酒石酸铵为氮源能显著提高复合木质素降解菌对木质素的降解能力,发酵9 d后小麦秸秆的失重率为14.87%,木质素含量为8.68%,木质素降解率为22.95%;粗蛋白含量为7.28%,比未发酵麦秸提高了36.84%(P<0.05);Lip和MnP活力分别为629.11 U·g-1和622.22 U·g-1.     

玉米秸秆降解真菌的筛选鉴定

为筛选适宜的玉米秸秆纤维素降解菌株作为玉米秸秆腐熟菌剂菌株资源储备,通过采用腐殖玉米秸秆土壤微生物培养筛选、刚果红水解圈测试及酶活测定等多种方法的应用,筛选得到2株具有纤维降解能力的真菌1#菌株和2#菌株。经形态学和分子生物学鉴定,初步确定1#菌株为长枝木霉,2#菌株为聚多曲霉。真菌1#菌株和2#菌株在刚果红培养基上均呈现比生长圈大2倍的水解圈。2个菌株在液体、固体2种酶液发酵情况下均表现内切酶活较强（65.202～217.614 U/mL）,均高于外切酶活（55.398～85.322 U/mL）和滤纸酶活（46.074～141.366U/mL）,认为这2个菌株可作为玉米秸秆专用腐熟菌剂研发的储备菌株。     

芽孢杆菌复合菌剂降解玉米秸秆的性能研究

本研究以枯草芽孢杆菌、贝莱斯芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌构建复合菌剂,使用玉米秸秆粉为试验材料,经15 d发酵降解后,采用3, 5-二硝基水杨酸试剂(DNS)法和失重法分别测定纤维素酶活和秸秆降解率,结果显示：复合菌剂的羧甲基纤维素酶活和滤纸酶活分别为113.522±5.528 U/ml和29.851±3.061 U/ml,秸秆降解率达到72.47%,与单菌株降解效果相比有显著提高,表现出良好的菌株协同作用。     

复合菌系及矿物元素对玉米秸秆降解效果的影响

【目的】研究不同菌株组合及不同矿物元素含量对玉米秸秆降解效果的影响。【方法】以风干粉碎过2 mm筛的玉米秸秆为供试样品,以预试验筛选的降解玉米秸秆细菌菌株贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）和解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）以及真菌菌株棘孢曲霉（Aspergillus aculeatus）和黑曲霉（Aspergillus niger）为供试菌株(分别命名为HL-1、HM-6、MN-1、M1-2),根据菌株的多样性,以丰富度为依据,用4株菌株组配了15组降解组合,并通过抽样分析确定4株菌株在复合菌系中的贡献程度,以降解秸秆中粗纤维（CF）质量分数为指标来筛选最佳复合菌系。在确定最佳复合菌系的基础上,通过单因素试验和正交试验探究不同含量P、N、Ca对秸秆CF降解的影响;最后以CF质量分数为主要指标、活菌数及羧甲基纤维素酶（CMCase）和滤纸酶（FPAase）活性为辅助指标,确定最佳矿物元素含量组合。【结果】① 由菌株多样性和抽样效应分析结果可知,复合菌系J（HL-1＋HM-6＋M1-2）降解效果最好,秸秆降解后CF质量分数为31.59%,较原始玉米秸秆CF质量分数（34.65%）降低了3.06个百分点,CF降解率达到8.83%。② 单因素和正交试验结果表明,向复合菌系J中添加0.7 g/kg P、0.7 g/kg N和0.5 g/kg Ca,降解6 d后秸秆中活菌数为10.73×10⁸ CFU/mL,CMCase和FPAase活性分别为8.12和2.51 U/g,CF质量分数为27.49%,较原始玉米秸秆下降了7.16个百分点,CF降解率达到20.66%。【结论】在该试验条件下,向筛选的最佳复合菌系J（HL-1＋HM-6＋M1-2）中添加适宜矿物元素P、N、Ca,有利于玉米秸秆的降解。     

牦牛粪便中纤维素降解菌的筛选及产酶优化

为筛选牦牛粪便中高效纤维素降解菌,实现高纤维素类饲料资源化利用。利用刚果红平板染色法初筛,纤维素酶活测定复筛,从甘肃省天祝县牦牛粪便中分离产纤维素酶菌株,并结合形态学观察、生理生化特征和16S rDNA基因序列同源性分析进行鉴定。对菌株培养时间、温度、初始pH、接种量条件进行单因素优化,并在优化的基础上采用响应面优化,将优化后纤维素酶液处理小麦、玉米和水稻秸秆,10 d后检测秸秆降解率。结果表明:分离筛选出1株产纤维素酶菌株M2,鉴定为Bacillus pumilus;初步确定该菌株发酵产纤维素酶最佳工艺条件为温度33℃、初始pH 6.5、接种量5%、培养时间30 h,羧甲基纤维素酶活最高为520 U/mL,与优化前相比提高了1.3倍;滤纸酶活为98 U/mL,与优化前相比提高了1.1倍;玉米秸秆的降解效果优于其他2种秸秆,玉米秸秆纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别为36.2%、25.5%和4.3%。     

复合菌剂对玉米秸秆的生物降解作用

为了最大限度地降解农业废弃物玉米秸秆,本研究探讨复合菌剂对玉米秸秆的生物降解作用。采用国家标准中相关测定方法对玉米秸秆中的纤维素和木质素进行测定。结果表明,S-3菌株与白腐真菌复合得到的复合菌剂对玉米秸秆中的纤维素和木质素有很好的降解作用,其最佳降解玉米秸秆的条件为:S-3菌株与白腐菌复合配方为8∶8,料水比为1∶2.5,发酵温度为30℃,发酵时间为17d。在此条件下,秸秆纤维素的降解率为:35.60%,木质素的降解率为:37.41%。     

木聚糖酶降解玉米秸秆的工艺研究

[目的]利用木聚糖酶降解玉米秸秆中的木聚糖,为玉米秸秆的生物降解提供参考。[方法]将玉米秸秆烘干、磨碎、过筛。采用单因素和正交试验研究酶添加量、pH值、酶解时间及酶解温度对玉米秸秆木聚糖降解率的影响。[结果]各因素对木聚糖降解率的影响由大到小为:pH值>酶解温度>酶添加量>酶解时间。酶解温度为50℃时,木聚糖降解率最大。木聚糖酶添加量为65×104U/g,酶解时间为20 h及pH值为4.0时,秸秆木聚糖的降解率最大,分别为27.80%、27.00%、26.37%。[结论]木聚糖酶降解玉米秸秆中木聚糖的最适条件为:酶添加量65×104U/g、pH值4.0、酶解时间20 h、酶解温度50℃,该条件下玉米秸秆木聚糖的降解率为26.61%。