玉米秸秆低温高效降解复合菌系GF-20的温度和pH适应性研究

【目的】研究不同条件下复合菌系的秸秆分解能力和酶活性,评价该复合菌系的功能稳定性及适应性,为进一步完善该复合菌系的筛选技术及其应用提供理论依据。【方法】以复合菌系GF-20为研究对象,在不同温度和pH值条件下连续继代培养,测定所得复合菌系的滤纸分解特性、玉米秸秆降解率、发酵液pH值、纤维素酶和半纤维素酶活性,以评价复合菌系的功能稳定性。【结果】在温度4~30℃、pH 6.0~9.0时,经过15代的继代培养,复合菌系GF-20在培养的108~140h可分解滤纸纤维素,玉米秸秆降解率保持在30%以上,发酵液pH值随发酵时间的延长趋近于中性,pH调节能力良好,纤维素酶活性为1.22~2.34 U/mL,半纤维素酶活性为12.82~14.23U/mL。【结论】复合菌系GF-20可在较大的温度和pH范围内保持较高的纤维素和半纤维素酶活性,能发挥秸秆降解作用,具有良好的开发潜力和应用前景。     

玉米秸秆分解复合系的构建

以菜园土和不同有机肥组合的土样为材料,通过天然纤维素分解菌群的分离、驯化以及复配具有纤维素酶、半纤维素酶和木质素酶活性的单菌株来构建玉米秸秆分解复合系。结果表明,对筛选得到的6个分解菌群进行了驯化培养,10代后菌群的pH值和羧甲基纤维素酶(CMC)活性已基本稳定;经过与具有纤维素酶活性(M,H)、木质素酶活性(Y1,Y7)、半纤维素酶活性(Y6)的菌株复配后得到的复合系,真菌与细菌含量均有所提高,CMC活性达到了35.6 U/g。     

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。     

牛瘤胃中米曲霉的分离鉴定及对玉米秸秆降解效果的研究

为提高玉米秸秆中纤维素的降解率,从牛瘤胃内容物中筛选出高效的纤维素降解菌,并研究该菌对玉米秸秆的发酵效果.经选择性培养基初筛和固体发酵培养复筛,筛选出1株纤维素酶活性相对较高的菌株(No.3),经形态特征观察和26S rDNA ITS区序列分析确定其为米曲霉(Aspergillus oryzae).对其酶学特性及发酵效果进行了研究.结果表明,该菌所产纤维素酶的最适pH值为5.5～6.0,最适温度为50 ℃.其羧甲基纤维素酶活性和滤纸糖酶活性分别达到6.01,1.15 U·g-1.与发酵前相比,发酵后的玉米秸秆中还原糖和可溶性蛋白含量分别提高123.53%,48.98%(P＜0.05);纤维素和半纤维素的降解率分别为25.01%,45.99%(P＜0.05).说明该菌株具有较高的应用价值,可以作为开发和利用农作物秸秆的优良菌株.     

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%。     

一株嗜热纤维素分解菌的分离及其酶学性质的初探

利用海南热泉附近腐烂朽木及土壤,筛选分离到一株具有较高纤维素酶活性的纤维素分解菌WQ-50,经生理生化特性及遗传分析初步鉴定其为环状芽孢杆菌属菌株。当以复筛培养基发酵培养时, 该菌株在55℃、pH 6条件下生长较好。在该条件下,以经碱预处理的玉米秸秆粉为唯一碳源发酵培养5 d时产酶达到最大值,羧甲基纤维素酶活性为6.8 IU/mL,滤纸酶活性为3.5 IU/mL。     

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。     

一组小麦秸秆好氧分解菌复合系的酶学特性研究

为加快小麦秸秆木质纤维素酶解,提高小麦秸秆资源的利用率,探讨了一组小麦秸秆好氧分解菌复合系的酶活表达特性。该复合系能高效的分解秸秆,对纤维素的分解率达到80.0%,利用DNS法测定该复合系分泌的酶的酶活性。研究表明,在复合系分解的0~10 d内,0.78 g纤维素被分解,0.16 g半纤维素被分解;复合系分泌的酶是一组能够降解不同底物的酶复合系;复合系的最高纤维素酶活性(内切酶、外切酶、β-糖苷酶和总纤维素酶)为0.17 U/mL;最高木聚糖酶活性出现在第2天,其数值达到2.82 U/mL;最适木聚糖酶反应温度为50℃,最高耐受温度是60℃,最适木聚糖酶反应pH为7,pH≤5对酶活性产生强烈抑制;酶反应时间6~20 min时,酶活性急剧下降,以后至酶反应时间120 min时,酶活性下降缓慢。第3天的0.5 mL离心上清液在最适酶反应条件下酶解2h后,木聚糖底物被酶解6.76 mg,转化率为33.8%。     

高产漆酶菌株的筛选及其对秸秆降解初探

主要对21个隶属于担子菌门的菌株进行了漆酶活性的比较。通过平板培养进行初步筛选,液体发酵的方法进行复筛,培养15 d后得到高酶活的菌株(酶活达到300U/mL以上)3株,依次是一色齿毛菌(Cerrena unicolor);薄皮干酪菌(Tyromyces chioneus)和烟管菌(Bjerkandera adusta)。研究3种菌株对秸秆纤维素、半纤维素和木质素降解的能力,实验结果表明:B.adusta和T.chioneus是较好的秸秆木质素降解菌株,对木质素降解率依次为66.13%,61.92%。     

尖孢镰刀菌诱导产酶及同步糖化发酵产纤维素乙醇

以尖孢镰刀菌为研究对象,探究其诱导产酶及同步糖化发酵产纤维素乙醇的影响。选取不同诱导底物、产酶培养基以及发酵时间,通过测定发酵液中羧甲基纤维素酶活性和木聚糖酶活性,确定最佳诱导产酶条件。最佳诱导产酶培养基:底物30 g/L,羧甲基纤维素钠(CMC-Na) 5 g/L,蛋白胨10 g/L,磷酸二氢钾1 g/L,硫酸镁0. 2 g/L,硫酸铵3 g/L,pH值6. 0。最佳诱导产酶的底物为小麦秸秆,发酵4 d羧甲基纤维素酶活性达到12. 40 U/mL,木聚糖酶活性达到930. 9 U/mL。尖孢镰刀菌诱导所产纤维素酶具有较好的pH值稳定性和温度稳定性,在一定程度上能弥补真菌纤维素酶耐碱性差和细菌纤维素酶活性低的不足。将其作为乙醇发酵菌种进行木质纤维素同步糖化发酵,在3%葡聚糖负荷下,96 h生成乙醇12. 23 g/L,乙醇得率为71. 81%。将其与酿酒酵母混菌同步糖化发酵,48 h添加木糖利用率最高,96 h生成乙醇19. 11 g/L,乙醇得率82. 11%。     

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。     

棉秆纤维素降解复合菌系的筛选及其分解特性研究

[目的]从自然环境中筛选降解棉秆的纤维素分解复合菌系,以降解棉秆中的纤维素.[方法]采用PCS培养基,从牛粪、土壤、羊的瘤胃液和发酵粪中筛选纤维素分解复合菌系,通过连续继代培养,获得相对稳定的复合菌系,再获得粗酶液,测定三种酶活(CMC、FPA、纤维二糖酶)和酶解效果.[结果]牛粪的降解纤维素复合系,酶活分别为CMC 11.95 U/mL、FPA 8.29 U/mL、纤维二糖酶11.03 U/mL,产酶动态变化在4～5d酶活性比较高,确定发酵周期为5d,pH值先上升后下降,在发酵的4～5d,pH值相对较高,以后开始下降,维持稳定,呈现弱碱性.[结论]来自牛粪的纤维素降解菌降解能力最强,降解棉花秸秆效果较好,棉秆失重率为18;,糖化率为19.39;.     

秸秆中温厌氧发酵产沼气研究

为解决秸秆焚烧难题,实现秸秆资源的高值化利用,采用玉米秸秆为主要发酵原料,添加泥炭进行中温厌氧发酵产沼气实验,研究了原料混合配比、接种量、起始pH对沼气发酵的影响,分析了玉米秸秆高值化利用的沼气发酵途径。研究结果表明:原料混合配比、接种量、起始pH对沼气发酵均有显著影响,玉米秸秆与泥炭的配比为7∶3、接种量50%、起始pH7.5、在35℃下的发酵产沼气,沼气日产气量达到最大值227.5 m L,总产气量最高为3 193.3 m L。秸秆与泥炭混合,其中所含大量纤维素及半纤维素适合微生物的生长,能为沼气发酵提供丰富的碳素营养;沼气发酵前后原料中纤维素和半纤维素的降解程度比较大,发酵前后纤维素由28.60%降到9.32%,半纤维素由27.67%降到1.51%。     

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...     

一株秸秆分解菌的分离及酶活力测定

从腐烂的玉米秸秆中分离到一株能分解秸秆的青霉菌(PenicilliumSP),对其进行了滤纸分解度、羧甲基纤维素(CMC)酶活和天然纤维素酶活的测定以及固态发酵试验。结果表明,该菌株不到12h将滤纸全部分解,CMC酶活达2.494mg/ml·30min,天然纤维素酶活达118.6mg/ml·d。秸秆经该菌株发酵3d,发酵产物真蛋白含量由2.05%提高到6.60%,比原料本身的真蛋白含量高222.0%,是一株发酵秸秆生产饲料蛋白的优良菌株。     

产纤维素酶菌株的筛选与鉴定及发酵条件优化研究

从枯树叶及其覆盖的土壤中筛选分离分解纤维素的菌株并进行16S rRNA鉴定,优化其发酵条件。采用CMC-刚果红染色法初筛分解纤维素的菌株,用显微镜观察其形态结构,用16S rRNA序列分析其系统分类地位。单因素试验确定氮源、碳源、pH值和温度对发酵液中羧甲基纤维素酶(CMC)、滤纸酶(FPA)活力的影响。结果表明,分离到1株高效分解纤维素的菌株SKX-1,鉴定SKX-1为蜡样芽胞杆菌(Bacillus cereus);最优发酵条件为以蛋白胨为氮源、羧甲基纤维素钠(CMC-Na)为碳源,温度37℃,pH值为7,发酵培养后,CMC酶活力达到173.3 U/mL,FPA酶活力达到210.5 U/mL。该试验为菌株Bacillus cereus SKX-1的利用提供了理论基础。     

牛瘤胃液中纤维素分解菌分离、鉴定及降解效果测定

从牛瘤胃液中分离筛选出高效纤维素降解细菌,用于玉米秸秆发酵处理。通过刚果红染色、滤纸分解速率和酶活性的测定与分析筛选菌株;形态学结合16S rDNA鉴定菌株;优化高产纤维素酶菌株的产酶发酵条件,并进行秸秆发酵处理,测定还原糖和可溶性蛋白质含量的变化。结果表明：初筛出6株具有纤维素分解能力的细菌,4株为G^-菌,2株为G⁺菌,可分为3个属5个种,包括2株寡养单胞菌属、2株鞘氨醇杆菌属和2株短稳杆菌属;复筛得出1、2号为高产纤维素酶菌株,其最适产酶培养温度均为37℃,初始pH值分别为6.0和5.5,且均能提高玉米秸秆中还原糖和可溶性蛋白质含量,第3天达到高峰期。综合而言,从牛瘤胃液中分离筛选出6株纤维素分解细菌,其中2株高产纤维素酶菌株可用于降解玉米秸秆。     

微生物菌群发酵稻秸制备有机肥的研究

针对稻草秸秆作为饲料应用价值低及资源化利用中单一菌种发酵降解低等问题,研究复合微生物菌群降解稻草秸秆快速还田的最优腐解发酵条件并评价其降解效果。结果表明,粉碎的稻草秸秆固体培养基中加入0.2%的MgSO_4`7H_2O、0.8%的KH_2PO_4及2.0%的尿素;加水量为1:1.5;腐解初始温度为30℃;初始pH为7.0;接种复合微生物菌液为10:3(kg·L~(-1)),复合菌液为枯草芽孢杆菌、热带假丝酵母、白腐真菌、黑曲霉以菌液3:1:1:1组合;好氧发酵周期为25 d。发酵结束后的固态基质中C/N比值降低83%,木质素、纤维素和半纤维素下降53.56%、50.86%和49.33%;铵态氮、有效磷、速效钾增加1.68 g·kg~(-1)、0.24 g·kg~(-1)和25.25 g·kg~(-1)。此复合菌群降解稻草秸秆迅速,腐解产物可作为有机肥应用于土壤改良。     

降解玉米秸秆纤维素复合菌的选育及其酶活研究

[目的]提高玉米秸秆纤维素的降解率.[方法]从腐烂的秸秆、森林土及羊瘤胃液等富含纤维素分解菌的样品中筛选出降解纤维素的菌株.样品以玉米秸秆为碳源富集培养后,采用刚果红纤维素琼脂平板法初步筛选纤维素降解菌,再以CMCase(羧甲基纤维素酶)酶活性为指标进行复筛,对复筛获得的高效菌株进行组合培养,筛选出高效组合菌群,进行菌株鉴定.[结果]筛选获得了3株活性较高的纤维素分解菌,通过形态及16S rDNA序列分析对其进行种属鉴定N05、N13为枯草芽孢杆菌,N21为黑曲霉;并对其进行组合培养,得到1个较好组合NSS,其CMC酶活性为6.07 U/mL,比单菌株有一定程度提高.[结论]混合菌群的酶活优于单一菌株.     

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。