牛粪高温堆肥过程中木质纤维素降解及相关生物学特性研究

为探明木质纤维素在堆肥过程中的降解情况,以牛粪和砻糠为原料,进行为期112 d的小型堆肥试验,在不同堆肥阶段测定物料的木质纤维素含量及相关降解酶活性,并在高温和降温阶段从物料中分离鉴定纤维素降解菌。结果表明,堆肥过程中物料的纤维素与半纤维素含量逐步降低,总降解率分别为5626%和6147%;而木质素的相对含量略有增加;与木质纤维素降解相关的纤维素酶和木聚糖酶的活性均呈现先增高后降低的趋势,其酶活均在第42天达到峰值,分别为8575 μg glucose·g-1·DW·h-1 和16565 μg·reducing sugar·g-1·DW·h-1,而β 葡聚糖苷酶的活性在22～42 d之间维持在较高水平(279～330 μmol pNPG·g-1·DW·h-1);此外,在堆肥的高温和降温腐熟阶段均分离并鉴定出Pseudoxanthomonas,Bacillus,Paenibacillus,Ureibacillus和Geobacillus等5个属的可培养高温纤维素降解菌。     

添加木质素降解菌对堆肥中酶活性的影响

以奶牛粪便和稻草为堆腐材料,采用静态好氧堆肥的方式研究接种木质素降解菌对堆肥过程中的温度、pH等理化性质以及木质素降解酶活性动态变化的特征,从生物酶学角度考察人工接入外源菌剂对堆肥的影响。结果表明,接菌后的堆肥处理较CK早2 d进入高温期,并且维持时间多于CK 12 d。发酵前8 d pH值的上升幅度大且高于CK,而且接种处理比对照的C/N提前5 d达到20∶1,提早达到腐熟指标,加快堆肥腐熟化进程。堆肥中酶活分析结果表明,加入菌剂后,β-葡萄糖苷水解酶在堆置第6 d达到第一个峰值14.7μmol,较CK早6 d;羧甲基纤维素钠酶在第12 d达到峰值3 270 U,同比CK高出1 220 U;漆酶酶活峰值高达93.5U,而CK峰值只有82.8 U;锰过氧化物酶进入高温期后酶活最高为75.25 U,CK最高为54.8 U。由此可见,加入微生物菌剂后可使相关酶活性提高并提高堆体温度,加快堆肥腐熟,加速堆料中各种有机质的降解,提高微生物对底物的利用,从而提高好氧堆肥的效率。     

好氧堆肥高温期纤维素酶活及β-glucosidase GH1家族阳性微生物群落的相关研究

以固相酶活试验方法检测牛粪-稻草堆肥高温期的CMC酶活性和β-葡萄糖苷水解酶活性,分析结果表明,两种酶活变化存在相关性,并受堆肥过程中的理化因素影响.设计简并引物,应用PCR-DGGE技术对β-葡萄糖苷水解醇GH1家族阳性的微生物群落的组成,及其时空分布进行研究,试验结果显示β-葡萄糖苷水解酶相关的功能性微生物群落在堆...     

不同苦瓜品种皂苷含量组成及其抗氧化活性和α-葡萄糖苷酶的抑制活性

【目的】比较不同品种苦瓜果肉中皂苷总含量、7种单体组成含量及抗氧化性和α-葡萄糖苷酶抑制活性差异,为明确苦瓜中主要皂苷单体组成含量,筛选高皂苷含量及高活性的苦瓜品种提供科学参考。【方法】采用香草醛-高氯酸法测定13个苦瓜品种皂苷总含量,高效液相法测定7种皂苷单体含量、总抗氧化能力指数(ORAC),并评价其抗氧化活性,采用4-硝基酚-2-D吡喃葡萄糖苷法测定α-葡萄糖苷酶抑制率,同时分析组成含量和活性之间的相关性。【结果】13个不同品种苦瓜果肉皂苷总含量呈显著性差异,含量变幅为(0.52—1.20)g/100g DW,平均值为0.79 g/100g DW,变异系数为21.65%。7种皂苷单体含量的平均值依次为:苦瓜苷A(Momorcharaside A)5.32μg·g-1 DW,苦瓜皂苷A(Momordicoside A)25.42μg·g-1 DW,Karaviloside XI 3.96μg·g-1 DW,苦瓜皂苷F2(Momordicoside F2)66.95μg·g-1 DW,苦瓜皂苷K(Momordicoside K)183.70μg·g-1 DW,(23E)-3β,7β,25-trihydroxycucubita-5,23-dien-19-al 40.13μg·g-1 DW,Kuguacin N 3.87μg·g-1 DW。不同品种苦瓜总皂苷ORAC指数变幅为2 747.76—15 584.07μmol Trolox·g-1,平均值为8 879.48μmol Trolox·g-1,变异系数为34.91%;α-葡萄糖苷酶IC50值变幅为1.55—4.96 mg·m L-1。【结论】不同品种苦瓜果肉皂苷总含量、单体组成含量、抗氧化活性和α-葡萄糖苷酶抑制率有显著差异。皂苷是苦瓜抑制α-葡萄糖苷酶活性的主要物质基础,但并非苦瓜抗氧化活性主要贡献物质。(23E)-3β,7β,25-trihydroxycucubita-5,23-dien-19-al是主要活性单体。     

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。     

双孢蘑菇培养料木质纤维素利用及相关酶活性变化的研究

[目的]探究双孢蘑菇培养料理化性质、木质纤维素降解与其相关酶活性变化,为双孢蘑菇工厂化栽培建立科学的指标评价体系奠定理论基础.[方法]对3批次工厂化栽培的双孢蘑菇从堆肥到出菇的理化参数和木质纤维素及相关降解酶活性进行测定,并统计每批次产量.[结果]3批次培养料理化性状指标均在适宜范围.建堆时,培养料中纤维素、半纤维素和木质素相对含量分别为23.19％、19.64％和16.12％;二次发酵结束时,三者相对含量分别为15.73％、10.93％和22.96％;双孢蘑菇出菇结束时,三者相对含量分别为8.37％、4.27％和18.98％.表明堆肥时期微生物和双孢蘑菇均优先利用纤维素和半纤维素,而对木质素的利用率相对较低.堆肥时期纤维素降解酶活性平稳,第1潮菇时急速升高,以后逐渐下降,其中羧甲基纤维素酶的活性(11.02～149.52 U/g)远高于α-纤维二糖酶活性(0.37～13.30 U/g),是降解纤维素的主要酶类.3种半纤维素降解酶在堆肥时期呈波动式变化,在第1潮菇时活性达到最高,其中木聚糖酶的活性(58.65～176.25 U/g)高于木糖苷酶活性(0.55～5.07 U/g)和α-阿拉伯呋喃糖苷酶的活性(2.29～39.60U/g),是分解半纤维素的主要酶类.漆酶在堆肥时期几乎没有活性,菌丝长满时活性急剧升高至14.57 U/g,并保持至原基形成.第3批次的各种酶活性、生物转化率明显高于第1批次和第2批次.[结论]3批次双孢蘑菇培养料的理化指标及酶活性变化趋势一致.在堆肥时期和出菇时期,优先利用半纤维素和纤维素,而木质素利用率较低.羧甲基纤维素酶、木聚糖酶、漆酶是降解木质纤维素的主要酶类,各种酶活性与产量呈正相关.     

中药渣堆肥化过程中皂苷变化及腐熟度研究

为探讨中药渣加工废弃物堆肥化中皂苷的变化及腐熟进程,将葛根、人参残渣等中药渣混合制作堆肥,通过测定温度、pH值、皂苷、纤维素、半纤维素、木质素、C/N、发芽指数等指标,评价了堆肥化过程中皂苷含量的变化及堆肥的腐熟进程.结果表明:经过30 d的堆制,皂苷的残留率12％,半纤维素、纤维素、木质素的降解率分别为71.02％、...     

木薯渣堆肥的生物酶活性与有机组分降解的关系

木薯渣堆肥过程中,起始物料采用接种微生物菌剂与人工翻堆相结合的模式进行堆肥,经过多种生物和生物化学过程而被转化。通过两个实验处理测定了堆肥过程各阶段温度,纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶的活性和淀粉、纤维素、半纤维素、木质素、NH+4-N、NO-3-N的含量,并进行了相关性分析。结果表明,接种菌剂可使堆体快速升温,且提高堆肥过程中的最高温度,延长了高温期的持续时间,达到堆肥无害化处理的目的;纤维素酶、蛋白酶和淀粉酶活性的最高值出现在堆肥的高温期。生物酶活性与堆肥有机组分的含量呈显著负相关,说明生物酶活性可以表征木薯渣堆肥中有机组分降解的状况,指示木薯渣堆肥的发酵腐熟进程。     

沼液堆肥和牛粪堆肥发酵过程中酶活性及理化指标变化的差异

为评价沼液作为堆肥含氮添加剂的应用效果,开发沼液的处理应用技术,本研究以牛粪树叶堆肥为对照,沼液和树叶混合堆制发酵,探讨其发酵进程中主要酶活性及理化指标的变化.结果表明:沼液堆肥和牛粪堆肥在50℃以上的高温持续35 d以上,且沼液堆肥持续50℃以上的高温期比牛粪堆肥缩短了8d.沼液堆肥β-葡萄糖苷酶活性和碱性磷酸单酯酶活性都是随堆肥时间延长呈降低趋势,最低值分别出现在第30天(为25.9 U/mL)和第45天(为0.15 U/mL),脲酶活性却呈现先升高后降低,第6天时NH3-N达到最高值4.2 mg/(g· 24 h),第45天时NH3-N达到最低值1.02 mg/(g·24 h);而牛粪堆肥的β-葡萄糖苷酶、脲酶、碱性磷酸单酯酶活性随堆肥时间延长呈先升高后降低趋势,最高值出现在第6天分别是44.2 U/mL、2.93 mg/(g·24 h)和0.72 U/mL.沼液堆肥有机质降解旺盛腐熟时间缩短.     

微生物菌剂对生猪养殖垫料堆肥腐熟效果的研究

通过生猪养殖垫料废弃物与稻草高温好氧发酵堆肥,研究了添加不同微生物菌剂对堆肥腐熟效果的影响.结果表明,添加微生物菌剂堆肥处理的电导率(EC)比不添加微生物菌剂的常规堆肥处理提前7 d达到最大值,且添加微生物菌剂4的堆肥处理的电导率(EC)下降最快;添加微生物菌剂后其腐殖化作用比不添加微生物菌剂的常规堆肥处理强,发酵较为完全;添加微生物菌剂加强了微生物的活动,但添加微生物菌剂处理的堆肥与不添加微生物菌剂的常规堆肥之间的温度、水溶性NO<,3>-N、NH<,4>-N、全氮、全磷、全钾等理化指标之间无显著差异;添加不同的微生物菌剂对提高生猪养殖垫料和稻草中的纤维素、半纤维素和木质素的降解率具有显著的效果,与不添加微生物菌剂常规堆肥处理相比,添加微生物菌剂1、2、3、4堆肥处理的木质素总降解率分别高出了12.2%、31.3%、49.6%、34.8%,半纤维素总降解率分别提高19.0.%、20.2%、12.2%、21.3%,纤维素总降解率分别提高8.2%、16.9%、16.2%、15.9%.     

不同微生物菌剂对水稻秸秆发酵效果的影响

为了筛选出对水稻秸秆发酵效果较好的微生物菌剂，采用室内模拟堆肥的方法，研究了5组不同的微生物复合菌剂对水稻秸秆发酵效果的影响．结果表明，菌剂2，菌剂3，菌剂4促进了发酵原料升温的提前和高温期的延长，发酵30d后，3个处理的T值即（终点C／N）／（初始C／N）降到了0．6，种子发芽率达到了80％，木质素的降解率分别为16．68％，17．04％，16．82％；半纤维素的降解率分别为40．19％，42．05％，39．19％；纤维素的降解率分别为37．74％，37．23％，35．09％，比其他菌剂和对照效果好．     

十种柚类及柚杂种果实中类黄酮含量的超高效液相色谱分析

【目的】利用超高效液相色谱法同时检测10种柚及柚杂种果实中11种类黄酮含量,测定分析各品种果实类黄酮的种类及其含量变化规律。【方法】超高效液相色谱法,色谱柱：ACQUITY UPLC BEH C18 分析柱（2.1 mm×100 mm,1.7 μm）;流动相：0.1%乙酸水溶液（A）和甲醇（B）,采用梯度洗脱,洗脱程序为：（1） 0—5 min,90%—80% A;（2）5—10 min,80%—30% A;（3）10—15 min,30%—20% A;（4）15—16 min,20%—90% A;柱温：35℃;流速：0.3 mL•min-1。【结果】类黄酮组分及含量与柑橘的遗传基因型有关,柚果实中类黄酮以柚皮苷为主,葡萄柚果实中以柚皮苷和新橙皮苷为主。柚皮苷在瑞红中含量最高（果皮：27.5 mg•g-1 DW,果肉：2.73 mg•g-1 DW）,新橙皮苷在鸡尾中含量最高（果皮：14.93 mg•g-1 DW,果肉：0.70 mg•g-1 DW）。杂种后代类黄酮累积受其亲本影响。【结论】超高效液相色谱法是一种定性定量柑橘果实类黄酮的有效方法,柚果实中类黄酮含量丰富且各种类之间组分含量差异显著。     

微生物菌剂对牛粪堆肥中酶活性的影响

【目的】明确牛粪堆肥接种菌剂后在高温好氧堆肥过程中几种酶活性的动态变化,通过酶学角度揭示高温好氧堆肥的生物化学机理,为堆肥腐熟综合评价指标体系及腐熟阈值的制定提供科学依据.【方法】以牛粪为堆肥原料,通过接种两种微生物菌剂处理,分析高温堆肥堆体温度与酶活性的变化特征.【结果】接种菌剂有效地增加了堆肥温度,延长了高温期,且使脲酶、纤维素酶、蛋白酶活性水平与峰值得到明显提高.堆肥过程中过氧化氢酶与脲酶活性变化基本一致,后期高于前中期.多酚氧化酶活性呈不断下降并逐步稳定的趋势.堆肥前期纤维素酶出现峰值,不接种菌剂的处理(CK)蛋白酶活性中后期稳定升高.【结论】接种菌剂纤维素酶活性与堆肥温度呈极显著负相关性(P0.01);多酚氧化酶两者则呈显著正相关性(P0.05).接种菌剂2对过氧化氢酶、脲酶活性与堆体温度于不同阶段表现出显著(或极显著)相关性.CK的蛋白酶活性与堆体温度有极显著负相关性(P0.01),表明酶活性大小可作为牛粪堆肥过程中腐熟程度的生化评定指标.     

蓝孔雀蛋白粉的生产工艺研究

以蓝孔雀蛋白液为原料,采用自然发酵、费氏埃希菌发酵、面包酵母发酵以及葡萄糖氧化酶对其进行脱糖对比试验,并采用L9(34)正交试验设计对影响喷雾干燥的进料速率、进口温度、出口温度和转速4个因素进行优选.结果表明,蓝孔雀蛋白液脱糖效果最好的是葡萄糖氧化酶法;离心喷雾干燥工艺的最佳组合为A1B2C2D3,即进料速率10mL·min-1,进口温度180℃,出口温度90℃,转速18000r·min-1;蓝孔雀蛋白粉成品中蛋白质、脂肪、灰分和水分的含量分别为69.5%、0.79%、4.2%和4.1%,硫胺素和核黄素含量分别为54.79μg·100g-1和1130.00μg·100g-1.     

碳氮比对牛粪好氧堆肥过程的影响

文章利用牛粪和玉米秸秆进行堆肥试验,研究碳氮比(C/N)对堆肥过程中温度、水分、pH、粪大肠菌值、蛔虫卵死亡率、GI值和堆制周期的影响。结果表明,C/N比的适当降低并不影响牛粪和玉米秸秆的堆肥,而且C/N比的下降(由27:1降到24:1),可使牛粪的处理量增加近一倍。但C/N比过低,堆料中牛粪所占比例增大,会使堆料的容重增大而不利于堆体的通风,导致堆体温度过高且高温持续时间过长,造成有机质的过度分解,从而影响堆肥的质量。     

生物质炭对城市污泥堆肥温室气体排放的影响

采用城市脱水污泥为研究对象,设置两种堆肥处理(试验组:添加水稻生物质炭;对照组:未添加生物质炭),考察污泥堆肥过程温室气体动态变化特征以及添加生物质炭的影响。结果表明:生物质炭能提高堆体温度、延长堆体高温期、加快堆体腐熟,减少堆体TC(总碳)、TOC(总有机碳)和氮素损失(特别是减少NH_4~+-N的损失),两种处理TC、TOC和TN(总氮)均呈显著性差异(P0.05)。CH_4排放主要集中在高温期和降温期,占CH_4总排放量的76.40%~82.40%,添加生物质炭会促进CH_4排放。CO_2排放主要集中在高温期和降温期,占排放总量的78.77%~78.83%,添加生物质炭能减少CO_2排放。超过84%的N_2O排放集中在腐熟期,添加生物质炭能减少堆肥过程中N_2O排放,试验组N_2O累积排放量比对照组低18.94%。添加生物质炭对污泥堆肥处理具有一定的温室气体减排作用,试验组与对照组CO_2排放当量(以干污泥计)分别为60.21 kg·t~(-1)和67.19 kg·t~(-1),添加生物质炭能减排温室气体10.39%。     

烤烟密集烘烤变黄期类胡萝卜素及其降解香气成分的变化

 【目的】研究密集烘烤变黄阶段烤烟类胡萝卜素组分、酶活性及其降解香气成分含量的变化,为密集烤房烘烤工艺优化和完善提供理论依据。【方法】采用河南农业大学设计的电热式温湿自控密集烤烟箱,研究不同温湿度条件对变黄期烤烟类胡萝卜素各组分降解、相关酶活性变化及其降解香气成分含量的影响。【结果】变黄期类胡萝卜素(β-胡萝卜素、叶黄质、新黄质、紫黄质)含量均随烘烤过程推进而逐渐降低。其中低温低湿变黄(T1)和低温中湿变黄(T2)β-胡萝卜素在变黄结束时含量较低,其值分别为17.14 μg?g-1 FW、19.00 μg?g-1 FW。叶黄质、新黄质、紫黄质含量在各处理中随温湿度的降低而降低。低温变黄处理β-胡萝卜素与叶黄素(叶黄质、新黄质、紫黄质)的比例和烤前相比均有所升高,高温变黄处理则与之相反。不同处理叶黄质与叶黄素的比例和烤前比均升高,而新黄质和紫黄质则与之相反。烤后烟叶T1、T2处理类胡萝卜素含量较低,尤其是T2处理,其值为76.31 μg?g-1。烤后烟叶类胡萝卜素降解香气成分含量以T2处理最高,为87.5634 μg?g-1,其次为T1处理,为81.1192 μg?g-1,显著高于其余处理。变黄期T1、T2处理有利于脂氧合酶(LOX)、过氧化物酶(POD)活性的充分表达,使类胡萝卜素降解更充分。相关分析表明,烘烤中变黄期POD活性与类胡萝卜素各组分呈显著正相关。【结论】变黄期低温和相对较低的湿度条件下,保持相对较高的酶活性,使LOX与POD之间的协同拮抗作用达到一种动态平衡,并在36—48 h适当延长相对较长的时间,对充分降解类胡萝卜素物质和改善烟叶香气品质是有利的。