4组常温分解小麦秸秆复合菌系的比较研究

为筛选常温高效产酶复合菌系,分别以枯叶土壤、牛粪、堆肥和自然腐烂的小麦秸秆为微生物源,通过外淘汰法筛选了4组常温分解小麦秸秆并产胞外酶的复合菌系WSD-5、N、M和D。培养15d后,WSD-5分解小麦秸秆75.6%,而N、M和D的分解率分别为65.0%、69.4%和67.5%。通过各复合菌系对小麦秸秆纤维素、半纤维素和木质素成分的分解比较,可知WSD-5复合菌系具有明显的分解优势:相对于初始秸秆,WSD-5复合菌系使麦秆中的纤维素、半纤维素和木质素分别减少了94.2%、81.9%和21.3%。4组复合菌系虽然均检测到纤维素酶、木聚糖酶及滤纸酶的酶活性,但以WSD-5复合菌系的酶活性为最高。其中滤纸酶活性最高为1.30U/mL,纤维素内切酶活性达4.35U/mL,外切酶活性达到0.60U/mL,β葡萄糖甘酶活性达到0.43U/mL,木聚糖酶活性达到15.16U/mL。特异引物PCR结果显示,WSD-5复合菌系由真菌和细菌共同组成。     

纤维素分解菌复合系WDC2分解小麦秸秆的特性及菌群多样性

为了加快小麦秸秆资源的资源转化,提高小麦秸秆的生物分解率,从小麦秸秆堆肥中筛选到一组高效的小麦秸秆分解菌复合系WDC2。研究表明,WDC2在PCS培养基中以小麦秸秆作为唯一碳源,60℃培养15 d,对小麦秸秆的分解率达到64.47%,其中纤维素分解44.7%,半纤维素分解13.61%,木质素减少3.85%,pH由初始的8.3迅速下降,60 h下降到6.6,而后逐渐回升接近初始值。羧甲基纤维素酶(CMCase)随小麦秸秆的分解而升高,在15 d达到0.372 U/mL。GC-MS分析WDC2分解小麦秸秆不同阶段的培养液,检测到乙醇、乙酸、乙二醇、丙酸、2-甲基丙酸、丁酸、3-甲基丁酸、2-甲基丁酸、丙三醇共9种挥发性有机酸。其中,除乙醇在分解初期出现后消失外,其他产物在培养的第7～15天的含量都较高。菌群结构分析显示,WDC2菌群中主要含有11种细菌,大部分为不可培养菌株,其中Clostridium thermocellumCTL-6为厌氧培养细菌,是WDC2中具有高效的纤维素分解能力的菌株。     

纤维素分解菌系WSD-5常温产酶高温糖化小麦秸秆研究

将木质纤维素原料转化为燃料乙醇,受到全世界的期待。本研究探讨了利用复合菌系直接分解糖化的新途径。结果显示,该复合菌系优化的产酶活条件是转速为0r/min,底物添加量为3%,第6天酶活达到峰值,主要酶活为木聚糖酶活、CMC酶活和滤纸酶活,分别为15.18、3.43和0.79IU/mL。在第15天培养结束后,WSD-5对小麦秸秆中纤维素、半纤维素以及木质素的分解率分别达到71.3%、90.6%和51.7%。在酶活高峰期,在添加底物的同时升温至55℃保温糖化,结果发现还原糖的浓度显著提高。酶解小麦秸杆产生的总还原糖达到125mg/g以上,两次糖化总还原糖浓度为常温发酵时的15倍以上。当底物浓度为6%时的转化率最高,达到150.73mg/g。在糖化的过程中,产生了少量的甲酸、乙酸等可溶性小分子化合物,可以作为甲烷发酵的底物,具有一定的利用意义。试验扩大到3m3规模的中试试验。本研究为木质纤维素的低成本分解糖化提供了新的思路和途径。     

常温高效纤维素分解菌的筛选

从长期堆放稻草的土壤中分离出12株常温纤维素分解菌。采用Hutchison液体培养基,对12株纤维素分解菌进行发酵产酶试验。结果表明,通过纤维素酶活力测定,最终筛选出对纤维素分解能力较强的霉菌菌株NM5,其C1酶活力、羧甲基纤维素酶活力、滤纸酶活力分别为0.0170、0.7174、1.3435IU·mL-1。根据菌落特征和形态特征,将NM5鉴定为木霉菌属(Trichoderma)。     

高效纤维素分解菌复合系的筛选构建及其对秸秆的分解特性

选以高温期的堆肥样品为材料,经过多代淘汰及不同系之间的组配,最终筛选构建了一组木质纤维素分解菌复合系,在分别以滤纸、脱脂棉、稻秸和锯末为碳源时,该复合系对天然纤维素含量高的滤纸和脱脂棉分解活性强,对纤维素含量较低、木质素含量相对高的锯末分解率最低。对稻秸的分解试验结果表明,该复合菌系在发酵初期对可溶性糖和淀粉的分解利用率远远高于对纤维素和半纤维素的分解,在整个发酵过程中,稻秸重量的变化与发酵液的pH变化有很大的一致性,发酵前5d内复合系对纤维素的分解活性最高。到发酵结束时,纤维素和半纤维素含量分别降低了7．39％和43．76％,而木质素在整个发酵过程中几乎不分解。     

一组高温高效纤维素分解菌群的筛选及功能特性研究

从木质纤维材料堆肥样品中驯化筛选出一组高温型纤维素分解菌群N6,对其纤维素分解功能特性进行了研究.结果表明,N6培养体系的pH稳定在6.4～8.0之间,降解纤维的适宜温度为50～ 60℃,最高纤维素酶活(CMCase)为0.83 IU/mL;在50℃下,N6在4d内可使滤纸降解90.0％以上,6d内可使玉米秆粉或稻草粉分别降解75.0％和86.4％,9d内可使玉米秆粉或稻草粉分别降解失重79.0％和90.4％,对木薯渣的降解率也在30.0％以上.可见,N6具有降解天然木质纤维的高活性,是可应用于木质纤维材料生物转化的优良菌群.     

一组木质纤维素分解菌复合系的筛选及培养条件对分解活性的影响

以麦秸垛下的土壤和麦秸堆肥为材料 ,利用限制性培养技术 ,经过多代淘汰及其不同系之间的组配 ,最终筛选构建了一组木质纤维素分解菌复合系。用羧甲基纤维素 (CMC)糖化力法和纤维素减重法研究了不同培养条件对复合系分解纤维素能力的影响。结果表明 ,以滤纸、棉花、稻草、CMC Na和葡萄糖为碳源时 ,复合系在天然纤维素含量高的碳源 (如滤纸、棉花 )存在时表现出高的纤维素分解活性 ;利用蛋白胨和酵母粉作氮源时的纤维素分解活性远高于硝酸铵、尿素等无机氮源 ;以滤纸和酵母粉作为惟一碳、氮源时 ,最适发酵质量浓度分别为 2 5和10 0 g·L-1,其分解活性最高峰均出现在发酵第 5天。最适纤维素分解的 pH为 8 0。最适纤维素分解温度为 6 0℃ ,大于 6 0℃的高温抑制复合系对纤维素分解 ;复合系的适宜溶氧量 (DO)为 0 0 7～ 0 16mg·L-1,过高过低的溶氧量均抑制纤维素分解。复合系的微好氧特点对堆肥工程降低生产成本具有重要意义。     

大豆秸秆纤维素降解菌的筛选及鉴定

本研究结合刚果红初筛和产酶复筛两种筛选方法,分离出专效大豆秸秆纤维素降解菌,并将酶活较好的菌株进行复配组合,得到复合微生物菌系。该菌系羧甲基纤维素酶活为29334.3U/g,滤纸酶活为1269.3U/g。采用该复合菌系可以明显加速大豆秸秆中纤维素和半纤维的降解,其效果好于添加某市售菌剂处理(T1),与对照(CK1)相比,其降解率分别提高了52.49%和63.43%。     

高效木质纤维素分解菌复合系的发酵特性

试验以稻草为唯一碳源,50℃静置培养,通过批次发酵和批次补料发酵的培养方式,对复合菌系的pH、溶解氧浓度(DO)、分解效率和发酵产物组成进行了研究。结果表明,批次发酵时,pH由初始值8.59降为6.03后回升,10d后稳定在8.0左右;培养1d的DO值由初始的4.34mg·L-1迅速下降到0.22mg·L-1,此后一直维持在0.07～0.10mg·L-1的范围内;发酵3d时稻草的分解率达到42.5%,随着发酵的进行,稻草分解速率显示逐渐降低的趋势;主要液相末端产物是挥发性脂肪酸(VFA),其中乙酸质量浓度占总VFA质量浓度的90%以上。连续补料发酵时,每次添加稻草24h后pH降到最低,乙酸的含量也达到最大值,随后逐渐升高直到下一次添加稻草;而发酵体系内的DO值的变化与批次加料发酵相似。     

秸秆还田土壤中高效纤维素分解菌的筛选及其特性

采用纤维素-刚果红染色法,从河北省山前平原秸秆还田土壤中分离筛选出3株高效纤维索菌(B1、B2、B3),并进一步研究了其显微特性和酶活性.结果表明,B1、B2为芽孢杆菌,B3为无芽孢杆菌.培养12h时B1和B3菌株的CMC酶活力接近峰值,分别为31.2、24.4U;培养18h时B2菌株的CMC酶活力最高,为36.3U.培养12h时B1菌株的FPA酶活力达高峰,为34.1U;培养8h时B2、B3菌株的FPA酶活力最大,分别为39.2、163.6U.     

The Character of Normal Temperature Straw-Rotting Microbial Community

In order to study degradation capability and optimal condition of produced endoglucanase （CMCcase）, the microbial community with efficient cellulose degrading ability in 28℃ was studied. Microbial community came from rotted rice straw which was enriched and domesticated by improved Mandels medium. The standard cellulase activity assays were used to determine cellulase activity, degradation products were analyzed by gas chromatography mass spectrometry （GC/MS）, and denaturing gradient gel electrophoresis （DGGE） was used to identify the composition dynamic of the community. The results showed that the microbial community could degrade 39.6% of rice straw gross weight within 6 d. When culture medium volume was 1/5 and pH = 6 on day 5, the CMCcase activity reached the highest of 14 IU mL-L During the fermentation, more than ten products were detected using GCMS. The microbial changed lots in different fermentation periods which detected by DGGE. Phylogenetic tree derived from 16S rDNA sequence found that the community composed of bacteria, and the closest relative were belong to Clostridium sp., Brevibacillus sp. and Bacterium sp. This microbial community could accelerate rice straw rotting and decomposed products could promote organic matter increase of soil     

Dynamic Changes of Microbial Community for Degradation of Lignocellulose

Dynamic changes of a microbial community for lignocellulose degradation were explored in details. Community composition and development were investigated by the means of denaturing gradient gel electrophoresis （DGGE）, and results showed that the microbial community was constituted of 14 kinds of bacteria and presented the fluctuation in some degrees with fermentation. Furthmore, the result of cluster analysis of DGGE pattern was accordant with growth curve, and the degradation process was divided into three stages： initial stage （0-12 h）, intermediate stage （24-144 h） and end stage （144-216 h）.     

微生物降解玉米秸秆的研究进展

我国作为玉米生产大国,每年产生的玉米秸秆约8亿t,由于秸秆茎叶表皮角质层和硅细胞的阻抑、纤维素链分子结晶结构的高抗蚀性等限制因素的存在,使其难以利用。使用微生物降解的方法提高玉米秸秆利用率,具有条件温和、无污染、经济成本低等优点,在未来研究玉米秸秆降解中具有极大的应用前景。文章从微生物细菌、丝状真菌、放线菌以及复合菌系降解木质纤维素方面进行综述,以期为研究玉米秸秆的综合利用提供参考依据。     

一组高效棉秆降解菌复合系的构建及其降解特性研究

根据微生物之间协同作用的原理,采用多代淘汰及不同系之间组配的方法,筛选构建了一组高效棉秆降解菌复合系--ZFC菌系.在不同培养条件下对ZFC菌系进行液体发酵,研究比较了发酵过程中的pH、棉秆失重率、菌体生长、纤维素酶活力等指标.结果表明:28℃静置液体培养条件更适合ZFC菌系的生长产酶和对棉秆的降解.在28℃静置培养条件下经过13 d的液体发酵,ZFC菌系对棉秆中纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别为21.0;、65.1;和46.3;,说明研究所构建的一组棉秆降解菌复合系--ZFC菌系可加速棉秆的降解.     

桉树皮木质素降解复合功能菌的构建及效果研究

开发复合功能菌剂,在自然堆沤环境下对桉树皮的木质素等发挥降解作用,是达到桉树皮快速腐熟,实现桉树皮资源化利用的关键技术。通过降解培养试验,筛选出对桉树皮具有降解木质素的功能菌;通过拮抗试验,筛选出与降解菌系无明显拮抗作用并与之协同生长的微生物作为营养菌系,用于构建复合菌剂;开展桉树皮堆肥试验,研究复合菌剂对桉树皮木质素的降解效果。结果表明:绿色木霉菌、黄孢原毛平革菌、平菇菌3种微生物对桉树皮木质素具有降解作用;构建了由3种降解功能菌和7种营养菌组成的复合菌剂;在桉树皮堆肥中,添加复合菌剂对桉树皮的纤维素、木质素降解效果明显,与对照相比,纤维素含量下降了77.67%,木质素含量下降了78.78%。     

高温堆肥中复合菌系对木质纤维素和林丹降解效果的研究

通过在堆肥中加入经过驯化构建的降解纤维素和林丹的复合菌系,探讨了接菌处理对提高堆肥效率和有效去除有机污染物的可能性。结果表明,该复合菌系对纤维素、半纤维素和林丹的降解都有较为明显的促进作用,而木质素含量在整个堆肥过程中几乎不降解,复合菌系的接种也未对其产生明显影响。同时使可溶性糖和淀粉在堆肥初期的分解加速,使堆肥在60℃以上高温持续时间延长,从而有利于有机碳的分解,有效缩短了堆肥腐熟时间。     

接种灰略红链霉菌(Streptomyces griseorubens)对水稻秸秆堆肥及还田后土壤理化性质和微生物群落影响

研究以1株高效水稻秸秆降解灰略红链霉菌(S.griseorubens)JSD-1为研究对象。制备该菌的固体菌剂(1010cfu/g),并以1.0%的比例接种到水稻秸秆(水稻秸秆:猪粪=10:1),经测定接种菌剂的堆肥处理高温期的最高温度71℃高于自然堆肥处理的65℃,且整个发酵周期缩短约30%。秸秆堆肥盆栽试验结果表明,添加秸秆堆肥不仅显著提高土壤有机肥、全氮、硝态氮和铵态氮含量,而且提高土壤纤维素酶、硝酸盐还原酶、蛋白酶及脲酶等土壤酶活性和土壤呼吸强度,且接种JSD-1的处理J效果好于自然堆肥处理N;但添加秸秆堆肥抑制土壤蔗糖酶活性。随后通过BIOLOG和PCR-DGGE分析施用不同秸秆堆肥对土壤微生物群落的影响,结果证实添加秸秆堆肥后土壤微生物群落的数量与结构均有较大改善;接种菌剂处理J作物(青菜)产量最高,较自然堆肥处理(N)和对照处理(CK)分别提高31.1%和106.7%。综上,灰略红链霉菌JSD-1在实现农作物秸秆的资源化利用方面具有较强的实际应用价值。     

嗜热偶氮染料降解复合菌群的构建及其降解培养基的优化

从富含偶氮染料的环境中取样,通过在含有偶氮染料的富集培养基中不断驯化培养,构建了一组高效稳定的偶氮染料降解复合菌群。该菌群在添加600 mg/L直接黑染料的降解培养基中55℃静置培养9 h,其脱色率可达83.56%。为进一步提高该菌群对偶氮染料的脱色效果,通过响应面分析法对其降解培养基进行优化。首先由Plackett-Burman试验确定影响染料直接黑降解的3个主要因素为葡萄糖、蛋白胨以及Fe Cl3,随后通过中心组合试验和响应面分析确定最优的培养基配方为(g/L):葡萄糖11.48、蛋白胨5.1、Fe Cl30.12、牛肉膏4.5、K2HPO42.7、Na H2PO45.25、Mg SO40.4和Mn SO40.05。经优化以后,在含有0.6 g/L直接黑染料的培养基中55℃静置培养9 h,该复合菌群对偶氮染料直接黑的脱色率高达99.24%,展现出了较大的应用潜力。