有机固体废物好氧堆肥化处理过程中的酶解活性变化状况研究

探讨了有机固体废物好氧堆肥化处理的调控方法,分析了堆肥各阶段微生物群落演替、酶活性变化和臭气生成情况。研究认为在堆肥过程中微生物的生长繁殖受到温度的影响较大,群落由嗜温菌→嗜热菌→嗜温菌,并逐渐分解有机物。并且有机物降解需要过氧化物酶、纤维素酶、蛋白酶、芳基硫酸酯酶、β-葡萄糖苷酶、葡萄糖激酶等不同酶的共同作用;微生物在发酵过程中会引起NH3、H2S、VOCs等臭气的生成,导致对环境的再次污染。采用调控微生物酶系统的方法可以有效提升堆肥的效率,避免发酵过程中生成臭氧物质。     

堆肥过程中纤维素酶活与纤维素降解相关研究

采用室内小型堆肥反应器堆肥,测定CMC酶活性和β-葡萄糖苷水解酶活性,测定堆肥物料中纤维素、半纤维素和木质素相对含量,利用高效液相法测定葡萄糖和纤维二糖。结果表明,堆肥过程中,堆体温度前3 d迅速上升至45℃,进入高温期,维持8 d后进入降温期,最后与环境温度变化一致;β-葡萄糖苷水解酶活性第4天达最大值(1.482μmol p-Nitr·g-1DW·min-1),并在降温腐熟期维持在0.429~0.533μmol p-Nitr·g-1DW·min-1范围内;CMC酶活性变化趋势与β-葡萄糖苷水解酶活性相似,并在第7天达最大值(47.67μg glucose·g-1DW·min-1);纤维素和半纤维素降解趋势相似,均在高温期降解明显;木质素相对含量总体变化较小,且在降温腐熟期小幅增加。结果显示,CMC酶活性与纤维素和半纤维素降解呈正相关。     

黑曲霉β-葡萄糖苷酶水解大豆异黄酮糖苷研究

试验进行了黑曲霉生产β-葡萄糖苷酶研究;该黑曲霉β-葡萄糖苷酶有较高的热稳定性,50℃加热2h后酶活力减少为原来的92%。确立了该黑曲霉β-葡萄糖苷酶水解大豆异黄酮糖苷反应最佳方案;通过与酸水解和苦杏仁β-葡萄糖苷酶水解效率比较,发现该黑曲霉β-葡萄糖苷酶有较好的水解大豆异黄酮糖苷的能力。     

冀北辽河源不同林龄油松天然次生林土壤微生物生物量及酶活性

以冀北辽河源地区不同林龄油松天然次生林为研究对象,研究其土壤微生物生物量碳、氮质量分数,土壤脲酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶以及β-葡萄糖苷酶活性随油松林龄的时间变化趋势。结果表明:在生长季期间,土壤微生物生物量碳、氮质量分数,脲酶、过氧化氢酶和β-葡萄糖苷酶活性从5—8月份逐渐增大,然后逐渐减小,但是多酚氧化酶活性则相反,而且酶活性的衰减程度延迟于微生物生物量碳、氮质量分数的;随着油松天然次生林林龄的增加,土壤微生物量碳、氮质量分数,脲酶、过氧化氢酶和β-葡萄糖苷酶活性逐渐增加,而多酚氧化酶活性则减小。相关性分析表明,土壤微生物生物量碳、氮质量分数与脲酶、过氧化氢酶和β-葡萄糖苷酶活性呈极显著正相关,而与多酚氧化酶活性呈负相关。土壤温度和含水率与各指标之间呈极显著正相关性。     

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。     

酒酒球菌β-葡萄糖苷酶产酶条件优化及酶学性质研究

【目的】优化酒酒球菌中β-葡萄糖苷酶的产酶条件,分析β-葡萄糖苷酶的性质,为将其应用于葡萄酒生产提供参考。【方法】对12株酒酒球菌进行β-葡萄糖苷酶活性测定,选择其中β-葡萄糖苷酶活性最高的菌株CS-7b作为试验菌株,并以商业菌株31-DH为对照,以菌株催化底物对硝基苯酚-β-葡萄糖苷(p-NPG)生成对硝基苯酚的速度衡量β-葡萄糖苷酶活性高低。然后通过单因素试验和正交试验对菌株产β-葡萄糖苷酶的条件进行优化,并探究葡萄酒环境相关因素(pH值、温度、乙醇体积分数、葡萄糖质量浓度)对β-葡萄糖苷酶活性的影响。【结果】单因素试验确定菌株产β-葡萄糖苷酶培养基的最佳pH值为6.8,最佳碳源为麦芽糖,最佳氮源为酵母浸粉,正交试验进一步确定了各种成分的最佳配比,即每升液体培养基中含麦芽糖7g,酵母浸粉20g,MgSO_4·7H_2O 0.1g,盐酸半胱氨酸0.5g,MnSO_4·4H_2O 0.03g,培养基起始pH值为6.8,在此条件下,β-葡萄糖苷酶活性可由0.359增加到1.319μmol/(g·min)。β-葡萄糖苷酶的酶学性质为:最适pH值为5.0,最适温度为37℃;当乙醇体积分数大于4%、葡萄糖质量浓度大于1g/L时,β-葡萄糖苷酶活性开始受到抑制。【结论】酒酒球菌CS-7b在葡萄酒环境的pH及乙醇体积分数条件下仍可保持一定的β-葡萄糖苷酶活性。     

接种嗜热侧孢霉对堆肥木质纤维素降解的影响

以猪粪和木屑为堆肥试验材料,研究接种嗜热侧孢霉对堆肥温度、pH、含水量、木质纤维素相对含量、纤维素相关酶活及细菌、真菌群落结构的影响.结果表明,与对照组相比,接菌组升温较快,在堆肥第1天就达到了50℃,达到高温期后含水量下降较快.堆肥结束时,接菌组的纤维素和半纤维素相对含量分别下降了8.50％和16.86％,分别高于对照组的1.50％和13.53％.酶活分析表明,接菌后,β-1,4-葡聚糖酶活性明显提高,木聚糖酶活性出现3个峰值,其中最大峰值为7.90 U/g,是对照组的最大峰值的2.62倍.锰过氧化物酶的活性也有明显提高.接种嗜热侧孢霉在一定程度上也影响了堆肥的细菌及真菌群落结构变化.由此可见,在堆肥中接种嗜热侧孢霉可以加快堆肥升温,促进有机质分解和转化.     

祁门红茶加工过程中β-葡萄糖苷酶活性变化研究

对祁门传统工夫红茶和红碎荼两种加工工艺中β-葡萄糖苷酶活性的变化进行了比较研究。结果表明,红碎茶在加工过程中,β-葡萄糖苷酶在萎凋结束时,酶活达到最高,以后持续下降;而工夫红荼至揉捻阶段酶活升至最高;低温有利于酶活性的保持。     

高产β-葡萄糖苷酶野生酵母的快速筛选及其糖苷酶酿造适应性研究

【目的】建立快速筛选高产β-葡萄糖苷酶野生酵母的半定量显色法,并对酵母糖苷酶提取液中β-葡萄糖苷酶的酿造适应性进行分析,为其在酿酒中的应用提供参考。【方法】以从宜宾白酒酒窖中分离的133株野生酵母为试验菌种,根据β-葡萄糖苷酶可以将七叶苷水解为七叶苷原并与Fe3+作用显棕黑色的原理,在96孔板上设计含七叶苷培养基,根据培养液的显色深度建立快速筛选高产β-葡萄糖苷酶野生酵母的半定量显色法,并研究优选菌株β-葡萄糖苷酶对葡萄酒酿造环境的适应性。【结果】初筛获得19株在七叶苷培养基上显色水平有差异的野生酵母菌株,并最终优选2株β-葡萄糖苷酶活性较高且稳定的酵母菌株H5Y1和Z9Y3;2株酵母经菌落形态、细胞形态及26SrDNA D1/D2区域序列鉴定为发酵毕赤酵母(Pichia fermentans),酵母糖苷酶提取液中β-葡萄糖苷酶活性分别为39.71和37.80mU/mL,提取液在20℃保温72h后,β-葡萄糖苷酶活性保持在初始酶活性的51.1%以上,在pH 3.0条件下保持12h后,β-葡萄糖苷酶活性保持在初始酶活性的90.0%以上,在100~200g/L葡萄糖质量浓度和5%~15%(体积分数)酒精度的2个不同条件下,β-葡萄糖苷酶活性分别保持在初始酶活性的84.0%和90.0%以上。【结论】优选菌株H5Y1和Z9Y3β-葡萄糖苷酶具有较好的葡萄酒酿造环境适应性。     

在堆肥过程中添加外源菌剂对GH3真菌家族β-葡萄糖苷水解酶微生物群落的影响

添加外源菌剂能够有效加快牛粪堆肥中纤维素的降解。在牛粪堆肥过程中添加外源菌剂,与同一条件下的自然堆肥做对比,研究菌剂对堆肥中GH3真菌家族β-葡萄糖苷水解酶菌群的影响。结果表明,菌剂组堆肥能更快地进入高温期且持续20 d高温(自然堆肥为14 d),β-葡萄糖苷水解酶活性高于自然堆肥组。此外,菌剂组GH3家族微生物多样性要略低于自然堆肥组。设计用于扩增配糖水解酶3家族(GH3)标记基因的通用简并引物,利用PCR-DGGE方法,并且将检测结果测序来研究两种堆肥处理中GH家族菌群变化情况。根据16S rRNA基因序列构建系统发育树,共检测出7条不同时期的优势菌条带。通过BLAST对比测序,可知在堆肥不同时期中GH3家族优势菌种分别为木霉属和曲霉属。     

Microbacterium esteraromaticum GS514菌株中一种人参皂苷β-葡萄糖苷酶的分离及其性质研究

人参土壤微生物Microbacterium esteraromaticum GS514显示出良好的人参皂苷转化能力.采用DEAE-cellulose DE-52阴离子交换树脂,从人参土壤微生物Microbacterium esteraromaticum GS514中分离一种使人参皂苷Rb1水解为人参皂苷Rd的β-葡萄糖苷酶,并进行酶性质研究.结果表明,该酶分子量约为58.7kDa,在pH值6.5和40℃时显示出最强酶活性.     

纤维素高效降解菌群构建及产酶底物优化

为促进堆肥腐熟、缩短堆肥周期,通过平板初筛及酶活测定,从腐烂竹子、玉米秸秆中获得4株酶活性较高纤维素降解菌并混合培养,得到理想组合Cro-2/Bam-Q/Bam-3/Bam-1,其内切葡聚糖酶(CX)、外切葡糖酶(C1)、β-外切葡萄糖苷酶(CB)及纤维素全酶(FPA)活性分别为12.54、14.65、7.71、11.98 U,均高于单一菌株酶活性。对混合菌群产酶底物优化结果表明,当沼渣与水稻秸秆11混合,麸皮为氮源时,可有效提高混合菌群产酶活性。     

Microbacteriu estmeraromaticum GS514菌株中一种人参皂苷β-葡萄糖苷酶的分离及其性质研究

人参土壤微生物Microbacterium esteraromaticum GS514显示出良好的人参皂苷转化能力.采用DEAE-cellulose DE-52阴离子交换树脂,从人参土壤微生物Microbacterium esteraromaticum GS514中分离一种使人参皂苷Rb1水解为人参皂苷Rd的β-葡萄糖苷酶,并进行酶性质研究.结果表明,该酶分子量约为58.7kDa,在pH值6.5和40℃时显示出最强酶活性.     

秦岭辛家山不同林分土壤酶活性的剖面分布特征

土壤酶是土壤生态系统的重要组成成分,在土壤物质循环和能量交换过程中发挥着重要作用。调查了秦岭辛家山林区红桦（纯林）、云杉（纯林）和灌木3种天然次生林,分析了不同土层（0~10、10~20、20~40 cm和40~60 cm）β-1,4-木糖苷酶、β-1,4-葡萄糖苷酶、纤维二糖水解酶和β-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶活性的分布状况,并采用相关分析法分析了4种酶活性与土壤养分的相关关系。结果表明:1）红桦林土壤β-1,4-葡糖苷酶和β-1,4-木糖苷酶活性均高于云杉林和灌木林,云杉林土壤纤维素二糖水解酶活性高于红桦林和灌木林,而灌木林土壤β-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶活性高于云杉林和红桦林;2）除云杉林的纤维二糖水解酶外,3种林分土壤β-1,4-葡糖苷酶、β-1,4-木糖苷酶、纤维素二糖水解酶和β-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶活性均在0~10 cm达到最大值,且随着土层的加深而减少;3）相关分析表明,3种林分类型β-1,4-葡糖苷酶、β-1,4-木糖苷酶、纤维素二糖水解酶和β-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶活性均与土壤SOC、EOC、DOC和MBC显著正相关。表明酶活性在土壤的剖面变化不仅受到林分类型的影响,土壤养分含量同样是影响其分布的重要因素。     

秸秆还田配施不同激发剂对潮土有机碳和微生物群落的影响

选用黄淮海平原典型潮土,设置只添加秸秆(CK)、秸秆还田配施纸浆(P)、秸秆还田配施樟木屑(CW)、秸秆还田配施鸡粪(CM)、秸秆还田配施木本泥炭(MT)5个试验处理,将土柱原位放于田间。180 d后,测定土壤有机碳及其组分含量、土壤养分含量、碳氮磷相关酶活性、微生物生物量碳含量,利用16S rRNA基因高通量测序分析细菌群落结构,研究秸秆还田配施不同激发剂对潮土有机碳含量提升的主控途径以及细菌群落的影响。结果显示,与CK相比,添加激发剂处理显著提高了土壤有机碳含量,其中MT处理对颗粒态有机碳(POC)含量提升效果最为显著,CM处理对矿物结合态有机碳(MOC)含量提升效果最显著。与CK相比,MT处理土壤碳氮比提高最为显著(15.6%);CW处理在所有处理中单位微生物生物量的β-1,4-葡萄糖苷酶活性与β-1,4-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性比值(EEA/MBC_C/N)、单位微生物生物量的β-1,4-葡萄糖苷酶活性与碱性磷酸酶活性的比值(EEA/MBC_C/P)均最高(P<0.05)。基于微生物群落特性分析发现,与CK相比,CM处理土壤中绿弯菌门...     

油茶壳堆肥微生物的培养及功能芽孢杆菌的筛选和初步应用

【目的】从自然状态下的油茶壳堆肥产品中筛选功能芽孢杆菌,为油茶壳堆肥高效生产、饲料发酵等应用提供菌剂。【方法】利用高通量测序技术测定广西某油茶壳堆肥中微生物群落分布,筛选适宜堆肥微生物生长的培养基以获得多样性较丰富的堆肥芽孢杆菌菌群,经平板稀释涂布法分离纯化菌株,使用水解圈法和酶活测定方法进行水解酶功能分析,利用菌株形态特征观察、16S rDNA分子鉴定法明确菌株的种属,并运用分子生物学软件MEGAX构建系统发育树。使用重铬酸钾法测定腐殖酸含量。【结果】芽孢杆菌科(Bacillaceae)是优势菌科,占比达55.58%;分离到15株芽孢杆菌,同时具有淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶3种水解酶活性的菌株有6株;同时具有淀粉酶和纤维素酶活性的有1株;仅具有蛋白酶或纤维素酶一种酶活性的有2株。其中菌株Bacillus sp. YX11的蛋白酶活力达到27.07±3.28 U·mL~(-1),淀粉酶活力达123.97±3.19 U·mL~(-1),纤维素酶活力达15.75±0.23 U·mL~(-1)。含有这15株菌的复合菌制剂有利于腐殖酸的生成,提高了堆肥品质。【结论】鉴定出的Bacillus cereus YX02和Bacillus flexus FYF01等菌株具有进一步研究开发的价值,可用于开发油茶壳堆肥微生物菌制剂。     

秦岭辛家山不同林分土壤酶活性的季节性分布特征

季节更替是影响森林土壤生物活性循环的重要因素,然而关于秦岭辛家山不同季节对土壤酶活性的影响及影响因素的研究鲜有报道。本研究中,我们调查了秦岭辛家山林区云杉(Picea asperata Mast.)、红桦(Betula albosinensis)和灌木林3种典型林分,比较分析了不同土层(0～10, 10～20, 20～40和40～60 cm)β-1,4-木糖苷酶、β-1,4-葡萄糖苷酶、纤维二糖水解酶和β-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶活性的季节性分布特征,并采用相关分析法分析了4种酶活性与土壤养分及环境因子的相关关系。结果如下:1)土壤β-1,4-葡萄糖苷酶和β-1,4-木糖苷酶活性在四个季节均表现为红桦林(Betula albosinensis)高于云杉林(Picea asperata Mast.)和灌木林,而纤维二糖水解酶和β-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶酶活性在四个季节均为云杉林(Picea asperata Mast.)高于红桦林(Betula albosinensis)和灌木林。2)3种林分土壤β-1,4-葡萄糖苷酶、β-1,4-木糖苷酶、纤维二糖水解酶和β-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶活性的垂直变化均表现0～1010～2020～4040～60 cm。3)土壤酶活性呈现出显著的季节性变化趋势,3种林分土壤酶活性均表现出夏、秋季高于冬、春季的特征。4)相关分析表明,3种林分β-1,4-葡萄糖苷酶、β-1,4-木糖苷酶、纤维二糖水解酶和β-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶活性均与土壤有机碳、易氧化有机碳、可溶性有机碳、微生物量碳、土壤含水量和土壤温度显著正相关。上述结果说明秦岭山区土壤酶活性的季节性分布特征不仅与土壤养分相关,土壤水、热条件也是影响其分布的重要因素。     

β-葡萄糖苷酶的性质及其在食品加工中的应用研究进展

β-葡萄糖苷酶广泛存在于各类水果、植物及微生物中,能够水解果蔬中本身不具有香味且不易挥发的风味物质,对果蔬风味增香及食品加工过程中香气物质的释放起重要作用。为促进β-葡萄糖苷酶的工业化生产和应用,从β-葡萄糖苷酶的来源、主要性质、酶解增香机理及在工业加工中的应用等方面进行综述,并结合实际展望了该酶在工业化制备和改善饮品风味等方面进一步应用的可能性。     

咸水灌溉棉田休耕期土壤胞外酶活性和微生物多样性研究

为探究淡水资源短缺不断加剧背景下,咸水灌溉对农田土壤胞外酶活性和微生物群落多样性的影响,以河北低平原区不同矿化度咸水灌溉棉田为研究对象,利用荧光底物-微平板法和Biolog ECO微平板法,探究了咸水灌溉棉田休耕期土壤微生物多样性特征和胞外酶活性状况。结果表明:不同矿化度咸水灌溉对多数土壤胞外酶活性和土壤微生物群落均产生了显著的影响。随着灌溉水矿化度的增加,α葡萄糖苷酶活性、纤维素二糖酶活性、磷酸酶活性及β木糖苷酶活性均呈显著下降的趋势,而N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性却呈现增加的趋势,β葡萄糖苷酶活性则基本不受影响。咸水灌溉改变了土壤微生物对碳源的利用能力,当灌溉水矿化度较低时,土壤盐分对微生物活性具有一定的刺激作用,能够增加微生物对不同碳源的代谢能力;但当灌溉水的矿化度大于6 g·L-1时,土壤盐分对微生物活性具有较强的抑制作用。研究表明,棉花生长季实施的咸水灌溉对休耕期土壤微生物特征以及胞外酶活性产生较大影响,休耕期土壤胞外酶活性和微生物多样性研究对于咸水灌溉土壤健康状况全面精准评价不容缺失。     

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.