高效纤维素分解菌的分离鉴定及堆肥效果研究

采用CMC-Na平板法和刚果红染色法从自然发酵的牛粪中分离获得高效纤维素分解菌,通过形态学观察、生化试验及16S rDNA分子生物学对菌株进行鉴定,采用单因素法确定菌株的最佳培养条件,最后接种牛粪进行堆肥发酵观测其效果。结果表明:获得的菌株Y2鉴定为枯草芽孢杆菌;经产酶条件优化后,菌株Y2的滤纸酶活力(FPA)为15.83 u·mL~(-1),羧甲基纤维素酶活力(CMCA)高达100.81 U·mL~(-1),分别是优化前的1.3、2.76倍。堆肥试验结果表明:接种Y2组和EM菌剂组均在第3 d进入高温期(50℃),且高温期分别维持了9 d和8 d,接种Y2组纤维素降解率达到42%,而EM菌剂组为35%,接种无菌水组只有10.5%。菌株Y2在堆肥发酵方面具有较大的应用潜力。     

发酵床垫料中高效纤维素降解菌的分离与筛选

为获得高效纤维素降解菌,从发酵床垫料中分离出5 株能降解纤维素的微生物菌株,对5株菌进行了透明圈和纤维素酶活性测定。结果表明:5 株菌株均可在纤维素-刚果红平板上快速形成透明圈,其中菌株A3 产酶活性最强,在接种后72 h 达到125.47U·mL^-1。对其16SrDNA 序列进行分析,结合形态学观察和生理生化特征,将该菌鉴定为地衣芽孢杆菌 (Bacillus licheniformis) 。培养时间和温度对菌株的酶活力影响较大,各菌株的产酶最适温度为30~40℃。该芽孢杆菌分解纤维素能力强、适应能力高,在发酵床垫料堆肥中具有潜在的应用前景。     

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.     

发酵床陈化垫料堆肥的腐熟条件

为探讨不同条件对陈化垫料堆肥腐熟的影响,采用室内堆肥试验方法,研究在相同水分(60％)、相同接种量(0.2％)条件下,不同碳氮比、不同通气方式及添加过磷酸钙对堆肥进程的影响及各种指标在堆肥进程中的变化趋势.结果表明:陈化垫料堆肥的接种量为0.2％,水分控制在60％左右,碳氮比控制在25.3∶1左右,同时添加3％的过磷酸钙以及采用机械强制通气方式通气时,堆肥腐熟效果最好.在此优化条件下处理的高温保持时间为14 d,木质素降解率、纤维素降解率、发芽率指数及有机肥料总养分质量分数分别为38.7％、41.3％、112.3％和9.1％.     

高效纤维素降解复合菌系M6的构建及堆肥效果初探

为探讨微生物复合菌系对纤维素的协同降解效果,从西藏农田土壤和长沙稻田腐叶堆积物中筛选出6株高温纤维素降解菌,构建纤维素高效降解复合菌系M6,分析复合菌系M6对堆肥物料的温度、pH值、总有机碳含量、总氮含量、碳氮比、总养分含量和种子发芽指数的影响。结果表明,复合菌系M6处理具有较好的CMC-Na酶活性和滤纸酶活性,在50℃下发酵25 d时,接种复合菌系M6的油菜秸秆降解率可达16.4%;复合菌系M6处理较其他处理具有较高的堆肥温度及较长的高温时间,在发酵的第3天迅速达到温度峰值(63.7℃),其高温期可持续8 d;复合菌系M6处理的堆肥物料pH值呈弱碱性;堆肥末期,复合菌系M6处理总有机碳含量由50.44%下降至32.77%,总氮含量由1.79%升高到2.28%,碳氮比由28.18下降至14.19,总养分含量为13.27%;复合菌系M6处理的种子发芽指数始终高于其他处理,堆肥末期种子发芽指数为107%,复合菌系M6处理的堆肥具有较好的腐熟度及品质。     

发酵床养殖陈化垫料堆肥过程中的温室气体排放

为进一步探索微生物发酵床养殖过程中陈化垫料的资源化利用过程,研究了陈化垫料好氧堆肥过程中的温室气体排放以及微生物菌剂的影响。结果表明,在碳氮比合适的情况下,无论添加菌剂与否,陈化垫料均能正常堆肥并达到腐熟要求,添加微生物菌剂可以促进堆肥进程,缩短生产周期。添加微生物菌剂处理的CO2与CH4排放通量均高于空白对照,高温发酵菌剂FC-1(70℃)处理能降低N2O排放,温室气体总排放率明显低于普通发酵菌剂与空白对照,与空白对照相比,减排率为9.1%。     

复合菌系发酵条件及其牛粪堆肥纤维素降解的影响

[目的]为快速降解堆肥中的纤维素提供理论依据。[方法]从碳源、氮源、固液比、接种量、培养基初始pH值等方面,研究复合菌系产酶条件,及其对牛粪堆肥纤维素降解的影响。[结果]酶活力最高培养基配方为稻草粉∶麸皮=6∶4,豆饼粉2%,固液比1.0∶2.5,接种量10%;最佳培养条件：pH值为7.5,装料量50g,培养温度32℃,培养时间6d。在该条件下,CMC、FPA酶活力分别达到4564.86、624.13IU/g,堆肥结束时,纤维素降解率为74.24%。[结论]复合菌系能有效促进堆肥纤维素降解,加快堆肥腐熟速度。     

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%。     

木质素降解细菌的筛选及园林废弃物降解研究

为获得能够高效降解园林废弃物的细菌,采用苯胺蓝和愈创木酚平板法从高温期堆肥中初筛得到木质素降解酶活力较高的菌株,再利用筛选出的菌株进行液态产酶和固态发酵试验,对漆酶(Lac)、锰过氧化物酶(MnP)和木质素过氧化物酶(LiP)的活力变化及菌株对园林废弃物的降解率进行测定。结果表明,从高温期堆肥中初筛得到3株木质素降解酶活力较高的细菌L-9、L-12和L~(-1)7;液态产酶试验测得L-9、L-12和L~(-1)7的Lac活力分别为8.61、12.26和2.20 U·mL~(-1);Mn P活力分别为11.16、14.75和16.24 U·mL~(-1);LiP活力分别为40.48、42.41和37.52 U·mL~(-1);固态发酵试验测得接种L-9、L-12和L~(-1)7菌株28 d后,园林废弃物的木质素降解率分别为14.88%、20.10%和11.25%;纤维素降解率分别为25.64%、28.47%和30.03%。综合评价菌株L-12具有较强的木质素降解能力,通过形态观察和16Sr DNA序列分析,将L-12鉴定为嗜热嗜脂肪地芽孢杆菌(Geobacillusstearothermophilus),可用于探究细菌降解木质素原理和工业化生产木质素降解菌剂。     

纤维素降解放线菌的筛选及其降解效果研究

从富含枯枝落叶的土壤和农家堆肥中分离筛选到1株能降解纤维素的放线菌,对其产酶条件进行研究,结果表明:该菌产酶较合适的温度为50℃,培养基起始pH值为7.0,接种培养12 h的种子液产酶量较高,以2％的接种量接种酶活较高,在优化条件下的酶活可达到54.76 U/mL,甘蔗渣的降解率为23.4％,该菌株应用于纤维素类废弃物处理,降解液中还原糖含量显著增加.     

小蠹虫肠道中纤维素降解菌的分离及其产酶性质

从小蠹虫幼虫肠道中筛选分离出降解纤维素的菌株5株,通过杜氏纤维素选择性培养基,以滤纸、脱脂棉和羧甲基纤维素钠为底物,测定菌株所产纤维素酶的活力。结果表明:酶活最强的为HS-11-5号菌株,最大酶活32.62 U/mL;此菌株的最佳产酶条件为:培养发酵时间50 h,培养所需最佳氮源为硫酸铵,培养最佳pH 7.5～8.5,培养最适温度28～30℃,最佳瓶装量为占培养瓶容积的12%～16%。     

一株褐腐真菌产纤维素酶活力的分析

[目的]获得一株可降解纤维素的褐腐真菌,并且分析其产酶特性.[方法]从腐朽木材上分离出一株褐腐真菌,分析该菌株的形态学特征、生物学特性,并且通过液体发酵培养,测定该菌株的2种纤维素酶活力.[结果]该菌株为栗黑拟层孔菌.发酵试验表明,在初始pH 6.0、CMC-Na 0.5 g/L、KH2PO40.5 g/L、CaCl2 0.5 g/L、VB1 0.5 g/L、MgCl22 mmol/L、酵母粉5.0 g/L、酒石酸铵0.5 g/L的条件下,培养5d时纤维素酶活力最高,内切葡聚糖苷酶（CMCCase）为21.71 U/ml,β-葡聚糖苷酶为10.69 U/nml.[结论]该试验为进一步研究褐腐真菌降解木质纤维素的机制提供前期基础.     

三组耐低温厌氧菌群的种群结构分析

为解决低温环境下厌氧沼气发酵效率低的问题,构建选育耐低温厌氧发酵产沼气菌群。采集农家的干牛粪,经低温继代富集培养,获得1组耐低温厌氧发酵产沼气菌群5#,并将其用养猪场污水处理工程的厌氧污水驯化,获得可在15℃产沼气的菌群Y5S,采用高通量测序技术,分析比较菌群5#、Y5S以及厌氧污水中原始菌群YJ的原核微生物群落结构。结果显示3个菌群均含有厚壁菌门Firmicutes、拟杆菌门Bacteroidetes、互养菌门Synergistetes、变形菌门Proteobacteria、螺旋体门Spirochaetes和疣微菌门Verrucomicrobia。其中覆盖100%样品的微生物组核心种群Core microbiome有85个,属厚壁菌门Firmicutes的梭菌纲clostridia。在属分类水平上3菌群共有的原核微生物为:醋酸杆菌属Acetobacterium、柠檬酸杆菌属Citrobacter、梭菌属Clostridium、脱硫叶菌属Desulfobulbus、脱硫微菌Desulfomicrobium、噬氢菌属Hydrogenophaga、颤螺旋菌属Oscillospira、Parabacteroides、瘤胃球菌属Ruminococcus、Sedimentibacter、鞘脂单胞菌属Sphingomonas、硫磺单胞菌属Sulfurospirillum、互营单胞菌属Syntrophomonas、明串珠菌属Trichococcus和Devosia等。互养菌门Synergistetes在菌群Y5S中丰度占比较高,可能对沼气产生有较大作用。     

废弃菌渣中纤维素降解细菌的筛选及其降解特性分析

【目的】研究羧甲基纤维素钠（CMC-Na）和纤维素粉对纤维素降解细菌筛选结果的影响,为废弃食用菌菌渣的综合利用提供参考依据。【方法】分别以CMC-Na和纤维素粉为唯一碳源,采用刚果红染色法从废弃菌渣中筛选出具有纤维素降解性能的细菌,利用形态学和分子生物学对其进行鉴定,通过酶活力测定和滤纸崩解试验对各菌株的纤维素降解特性进行对比分析。【结果】从CMC-Na固体培养基分离纯化获得的34株细菌中有7株具有较好的纤维素降解性能,经鉴定主要是芽孢杆菌（Bacillus sp.）、枯草芽孢杆菌（B. subtilis）和解淀粉芽孢杆菌（B. amyloliquefaciens）,而从纤维素粉固体培养基分离纯化获得的36株细菌中有7株具有较好的纤维素降解性能,经鉴定主要是高山芽孢杆菌（B. altitudinis）、甲基营养型芽胞杆菌（B. methylotrophicus）、解淀粉芽孢杆菌、解淀粉芽胞杆菌植物亚种（B. amyloliquefaciens subsp.plantarum）、沼泽芽孢杆菌（B. vallismortis）、贝莱斯芽孢杆菌（B. velezensis）和芽孢杆菌。通过酶活力测定试验和滤纸条崩解试验发现,g31菌株在7 d内能将滤纸崩解成糊状,该菌株具有最高的滤纸酶（FPase）和内切葡聚糖酶（CMCase）活力,分别为33.14和394.41 U/mL,而C23菌株具有较高的β-葡萄糖苷酶（β-Gase）活力,为118.12 U/mL,g29菌株具有较高的外切葡聚糖酶（Cex）活力,为1.22 U/mL。【结论】以纤维素粉为碳源分离筛选得到的纤维素降解细菌种类更丰富,具有更好的滤纸崩解效果和更高的酶活性能,可为纤维素降解提供优质的菌种资源。     

朽木来源纤维素分解细菌·真菌混合秸秆纤维发酵研究

[目的]为研究朽木生态小环境中各种微生物之间的相互作用和农业废弃秸秆的再利用奠定基础。[方法]利用分离的几株来源于云贵高原地区次生林朽木中具有较高纤维素分解活性的细菌（B2、Q1）、真菌（W9）与放线菌（H1）分别和混合发酵纤维素羧甲基纤维素钠和滤纸等底物,研究碳源种类、培养时间对纤维素分解酶活的影响。[结果]分离的4株菌及混合菌在4种碳源上均能良好生长,其中B2和H1在羧甲基纤维素钠为碳源培养72h的纤维素酶活性最高,分别为61．9U和57．7U;混合菌在各种碳源中发酵活力均较低;混合发酵较不同菌株单独发酵产生还原糖总量略有降低;在以玉米秸秆为唯一碳源的培养基上各种菌的纤维素分解酶活性随培养时间的延长逐渐增加。[结论]混合菌的纤维素分解活性均低于各种菌单独发酵。     

废弃木耳菌棒的好氧水解特性

为分析废弃木耳菌棒好氧水解特性,在总固体浓度为10%,温度为34、38、44℃,时间为4、8、12、16、20、24 h条件下作水解发酵试验。结果表明,温度为44℃,好氧水解时间8 h时,木质素降解速率最快,降解率高达19.91%,占总降解率67.05%。在此条件下,厌氧发酵废弃木耳菌棒VS产气率较直接厌氧发酵对照组提高13.16%。表明好氧水解可有效提高木质素降解率,提高产气率。     

毛壳菌纤维素酶活及发酵产物蛋白质含量测定

[目的]为了明确毛壳菌中纤维素酶活力和蛋白质含量。[方法]从采自"三北"防护林永寿试验区富含有机质的18份凋落物土样和土壤根区土样中,分离出25株毛壳菌,测定其纤维素酶活力和蛋白质含量。[结果]25株毛壳菌纤维素酶活较低,羧甲基纤维素酶(CMCA)活力和滤纸酶活力(FPA)分别为2.17~32.1 IU/g和0.097~1.19 IU/g,平均酶活为15.78 IU/g和0.602 IU/g,且不同毛壳菌的纤维素酶活差异很大。毛壳菌在CMC-Na平板上菌丝不发达,仅有子囊结构,但是在小麦秸秆粉发酵培养基中一些菌种生长良好,菌丝发达,子囊结构很少或没有。在纤维素酶产酶培养基上接入将毛壳菌发酵,发酵产物纯蛋白绝对含量比原料提高1~32 g/kg,增幅为1.3%~41.0%。[结论]毛壳菌纤维素酶活力较低,不宜作为纤维素酶生产菌种,但可作为秸秆饲料发酵用菌。     

Application of Box-Behnken Design for Optimization of Different Pretreatment Conditions for Cellulase Production

Effects of dilute acid and acid steam pretreatments were inspected for cellulose production of Eucalyptus leaves through Box-Behenken design,a three variable factors for response surface methodology by Bacillus subtilus K~(-1)8.Maximum cellulose production performed in 250 mL erlenmeyer flask with submerged fermentation attained at 50℃,p H 5,140 r·min~(-1) for 24 h.Results showed the efficient cellulose production from acid steam pretreatment(being autoclaved at 15 Psi for 15 min)than acid pretreatment.The optimum condition for maximum carboxymethyl cellulas(CMCase)was 1.811 IU·mL~(-1)·min~(-1)(0.8%acid conc.,10 g biomass loading,6 h reaction time)and filter paper activity(FPase)was 2.255 IU·mL~(-1)·min~(-1)(1%acid conc.,10 g biomass loading,8 h reaction time).Whereas,the acid steam maximum CMCase activity recorded was 2.585 IU·mL~(-1)·min~(-1)(0.8%acid conc.,15 g substrate loading and 8 h reaction time)and the highest FPase activity was 2.055 IU·mL~(-1)·min~(-1)(0.8%conc.,10 g biomass,6 h reaction time then autoclaved).Results revealed that acid pretreated Eucalyptus leaves were better lignocellulosic biomass for cellulose production by submerged fermentation.     

马铃薯粉丝加工废液制备红色素的研究

[目的]研究利用马铃薯粉丝废液发酵生产天然红色素的工艺技术。[方法]由市场销售的优质红曲米中分离出产红色素的红曲霉菌株,经过液体扩大培养后,以马铃薯粉丝生产废液为主要培养基,适当补加营养盐,采用摇瓶振荡发酵培养生产红曲色素。[结果]以马铃薯粉丝废液适当补加营养盐配制发酵培养基,调整其pH为5.8,培养温度控制在30℃,振荡培养5 d生产红色素是完全可行的。发酵液pH值为5.8时,最适宜红曲霉的生长。红曲霉的适宜生长温度为25～30℃3,0℃时其红色素产量最高。适宜红曲霉发酵培养的振荡器转速为160～200 r/min。红曲色素产量在发酵开始后的第5天达高峰。[结论]马铃薯粉丝废液无需再经过特殊处理即可直接用于发酵生产红曲色素,简化生产工艺和缩短生产周期,大大降低了天然红色素的生产费。