木质纤维素分解菌复合系WSC-6分解稻秆过程中的产物及pH动态

为了探明WSC-6分解稻秆过程中的代谢特性，本试验以稻杆为唯一碳源，50℃静止培养WSC-6，以一次性添加不同量稻秆和多次连续添加的方式，研究了WSC-6分解稻杆的相对分解率、绝对分解量、分解产物及pH变化特性.结果表明，一次性添加1%稻秆时，pH由初始的7.8迅速下降，第3 d降到6.0后逐渐回升，6 d后稳定在8.0左右，在此过程中DO值保持在0.01-0.12 mg·L^-1微好氧条件.以GC-MS法在稻杆分解过程中检测到乙醇、乙酸、乳酸、甘油等10种以上有机物，其中乳酸的含量最高，为7.381 g·L^-1.在90 d的实验中，一次性添加不同量稻秆时，随着稻秆量的增加，pH下降得快而低，且回升时间拖后，当稻秆量为5%时pH下降到5.0后不再回升.在多次连续添加稻秆的实验中，隔12d和15d添加的处理pH重复下降和回升的规律性变化，分解活性保持旺盛.90 d后隔15 d添加的处理相对分解率最高，为86.7%；绝对分解量以隔6 d添加的处理最高，为32.4 g.pH变化规律能够反映WSC-6对木质纤维素的分解进程及分解活性.

快速木质纤维素分解菌复合系MC1对秸秆的分解能力及稳定性

以天然水稻秸秆为材料研究了快速降解木质纤维素的细菌复合系MC1对木质纤维素的分解能力;并在不同条件保藏、高温处理以及利用变性梯度胶电泳(DGGE)技术研究了复合系的稳定性.结果表明,复合系MC1在50℃液体静止培养条件下8～10d,把培养液2%干重的水稻秸秆完全分解溶化;经过9d的培养,水稻秸秆的总干重减少81%,其中纤维素减少99%,半纤维素减少74%,木质素减少51%.连续继代培养4a、常温干燥保存4a、-20℃冷冻藏4a、培养液直接在室温和4℃保存1a、90℃处理30min仍具旺盛的分解能力并稳定传代.平板培养基培养证明MC1全部由细菌组成,16S rDNA变性梯度胶电泳(DGGE)检测结果,在6个月内主要条带几乎没有变化,说明MC1的菌种组成相当稳定.MC1对纤维素的分解利用具重要前景.

复合系WSC-6的菌种组成特性及其木质纤维素分解能力

利用平板分离法与变性梯度凝胶电泳(DGGE)法研究了高效分解木质纤维素的微生物复合系WSC-6的菌种组成,平板法分离得到了9株好气性的细菌,它们与Pseudoxanthomonas taiwanensis、Tepidiphilus margaritif er、Bacillus sp.E53-10、Proteobacterium S072、Beta proteobacterium HMD444、Rhizobiaceae str.M100、Petrobacter succinimandens BON4、Bacillus thermoamylovorans、Paenibacillus sp.SAFN-016的相似率分别达到了97.5%,99.0%,98.4%,100%,98.9%,99.3%,98.1%,99.5%,99.8%。利用DGGE分析表明,复合系中还存在利用平板法难以培养的5株厌氧或者兼性厌氧细菌,它们的16SrDNA V3区的序列与Ureibacillus thermosphaericu、Clostridium thermosuccinogenes、Clostridium thermopalmarium、Uncultured Clostridium sp.clone A1-3、Uncultured bacterium tbr4-24具有很高的相似率。在50℃静置培养条件下,接种3d后复合系WSC-6可以分解添加稻秆总量的81.3%。好氧菌与厌氧菌共存于复合系中,复合系表现出了高的细菌组成多样性,从而保证了复合系具有强的稳定性和多菌协同分解木质纤维素的能力,明确菌种组成多样性对于研究复合系高效分解木质纤维素的机理意义重大。

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。

高效木质纤维素分解菌群筛选及其酸碱调节能力研究

为获得能够改良土壤酸碱性的微生物群体,以混合堆放牛粪、鸡粪的储粪池外围土样为材料,采用限制培养技术筛选了一组木质纤维素分解菌群,并对该菌群在不同初始pH下的适应能力和纤维材料的分解能力及其耐盐特性进行了研究。结果表明：以不同碳源（滤纸、玉米秸秆、稻草秸秆和小麦秸秆）制作不同初始pH（5.0~11.0）的培养基,接种木质纤维素分解菌群后培养基pH均迅速向中性变化,第3 d集中至8.0左右,6 d后稳定至7.8~8.6;7 d内滤纸、玉米秸秆、稻草秸秆和小麦秸秆失重率分别超过93.15%、50.53%、44.29%和42.60%;以滤纸为惟一碳源、NaCl浓度2.0%的培养基接种,7 d滤纸失重率达84.82%。木质纤维素分解菌群具有较强的适应及调节pH能力,且能够高效分解木质纤维材料,并具有一定的耐盐特性,可见该菌群在酸碱土壤酸碱性改良领域具有一定开发潜力。

木质纤维素分解复合菌系的分解特性与细菌组成多样性分析

利用木质纤维素分解复合菌系BYND-8对稻秆进行生物处理,研究其分解特性及其细菌组成多样性,为应用微生物方法处理木质纤维素类资源提供理论依据。通过测定复合菌系在分解稻秆的过程中木质纤维素各成分含量的变化,同时测定分解过程中培养基p H值的变化趋势,研究其分解特性。运用高通量测序技术对复合菌系rRNA基因的V3-V4区进行测序,分析其细菌组成多样性。结果表明,复合菌系BYND-8具有较高的木质纤维素分解能力,对培养基的p H值具有自我调节能力;在纲、目、科3个分类水平上,分别将复合菌系中的细菌分成了73个纲、132个目和226个科,复合菌系中细菌在科的分类水平上比较丰富,其中相对量较高、占优势的细菌为紫单胞菌科(Porphyromonadaceae,18.73%)、柄杆菌科(Caulobacteraceae,12.03%)和理研菌科(Rikenellaceae,11.96%)。木质纤维素分解复合菌系BYND-8具有较高的细菌组成多样性。

常温木质纤维素分解菌群的筛选与特性研究

为获得一组常温条件下加速木质纤维素腐解的菌群,利用限制性培养法,筛选到一组在室温(28℃)条件下,5 d可分解天然稻秆总重39.6%的菌群.仅用质谱仪的一个CP-Chirasil-Dex CB毛细管柱就能够检测到丙酸、乙醇、异丙酸、4-氨基-1-丁醇、丁酸、硅烷-二乙基、乳酸、乙二醇、邻苯二甲酸二乙酯、甘油等10种以上有机物.定量分析挥发性产物,发现其种类和浓度随时间变化很大.用变性梯度凝胶电泳(DGGE)检测菌群的动态变化,发现在培养不同时期菌种组成差异很大,通过对各条带近缘种网上比对结果可见,该菌群具有丰富的菌种组成多样性,菌群内微生物分别归属Clostridiumsp.、Brevibacillussp.、Rhizobiumsp.、Bacteriumsp.等4个属.

木质纤维素分解复合菌系WSD-5组成菌株的分离及其产酶特性

复合菌系WSD-5具有高效的分解能力和产酶能力,以探明WSD-5的协同分解机理和优化高效组合为目的,通过纯培养分离手段,获得了11株细菌和3株真菌。16S rDNA比对结果表明,细菌分别为Pseudomonas sp.、Pseudomonas aeruginosa、Achromobacter sp.、Stenotrophomonas sp.、Bacillus fusiformis、Bacillus cereus、Brevundimonas sp.、Ochrobactrum sp.、Cytophaga sp.、Benzo(a)pyrene-degrading bacter、Flavobacterium sp.的近缘种;26S rDNA比对结果表明3株真菌分别为Pseudallescheria boydii、Coprinus cinereus的近缘种。分离菌株中有4株细菌和3株真菌能在CMC平板上产生透明圈,但以糖化力法测定酶活结果只有3株真菌具有产酶能力。3株真菌的酶活动态测定结果,酶活的高峰均出现在7?14 d,并且呈现多峰变化;3株真菌的酶活种类表现为,滤纸酶活性、纤维素内切酶活性和外切酶活性均以菌株F1最高,分别达到了1.05、5.53和0.56 U/mL,β-葡萄糖甘酶活性和木聚糖酶活性以菌株FC最高,分别达到0.44和58.95 U/mL,其木聚糖酶活为F1最高值的6倍。

一组可抗抗生素干扰的木质纤维素分解菌复合系ADC-6的筛选

以高温期堆肥样为菌源,在含0.025 mg·mL-1四环素的培养基内以秸秆作为唯一碳源,经多代驯化筛选到一组能够分解木质纤维素和抗生素的ADC-6复合系.该复合系能够在6 d内分解四环素0.0194 mg,在14 d内使稻秆减重32%.ADC-6纤维素内切酶酶活、半纤维素酶活、总纤维素酶活在第4 d、2 d和2 d达到最大值分别为15.85 U·mL-1、62.97 U·mL-1和15.56 U·mL-1.用变性梯度凝胶电泳检测驯化过程中菌种的动态变化,并用克隆文库对稳定阶段的菌种多样性分析,发现该菌群中含Bacteroidetes、Sphingobacteriales、Bacillaceae、Clostridiales和Proteobacteria等5个属的微生物,其中,Clostridiales对木质纤维素的转化能力较强,很可能是菌群中分解木质纤维素的关键菌,而Bacteroidetes很可能是分解抗生素的关键菌.

中温木质纤维素降解复合菌系BYND-8的筛选及培养条件优化

利用限制性培养技术,从沼液中筛选出1组木质纤维素降解复合菌系。采用木质纤维素失重法,对复合菌系的培养条件进行研究。单因素试验结果表明,稻秆经碱液浸泡后降解率最高,最佳氮源为"蛋白胨+酵母浸粉+硝酸铵"的复合氮源。采用五因素二次通用旋转组合设计进行培养条件的优化组合试验及分析,建立了碳源添加量、氮源添加量、pH、温度、接种量与秸秆降解率间的数学模型,确定最佳的碳、氮源添加量和培养条件为:稻秆3.0g·L-1、蛋白胨4.0g·L-1、酵母浸粉0.8g·L-1、硝酸铵1.2g·L-1,初始pH7.5～8.0,接种量7%(体积比),培养温度30℃,在此条件下,稻秆的降解率可达到64.98%。

木质纤维分解菌群筛选及其对秸秆分解与畜禽粪便除臭能力评价

为获得高效的木质纤维素分解菌群,并研究该菌群的分解能力及对畜禽粪便利用能力。以牛、鸡粪混合储粪池中土样为材料,利用限制性培养技术筛选了一组木质纤维素分解菌群;以未经化学处理的秸秆(小麦秸秆、稻草秸秆、玉米秸秆)为材料,利用失重法测定木质纤维素分解菌群的分解能力及抗杂菌污染能力;以自然风干的畜禽粪便为唯一营养源,初步评定了该菌群对畜禽粪便的利用能力和除臭能力。结果表明,筛选的木质纤维素分解菌群48h将培养基内滤纸崩解成糊状,滤纸分解率达84.55%;灭菌条件下接种木质纤维素分解菌群培养6d,小麦秸秆、稻草秸秆、玉米秸秆总重量分别减少47.00%,48.62%,50.21%,接入杂菌条件下接种木质纤维素分解菌群培养6d,小麦秸秆、稻草秸秆、玉米秸秆总重量分别减少42.14%,44.99%,53.74%;分别以5g的猪粪、3g的鸡粪为唯一营养源制作100mL粪便培养液(添加0.35%滤纸),接入木质纤维素分解菌群后,滤纸分别在第3天和第4.5天被分解成糊状,第8天粪便培养液臭味强度(微弱臭气味)较对照(强烈臭气味)明显减弱。木质纤维素分解菌群能高效降解未经化学处理的玉米秸秆等木质纤维材料,抗外来杂菌能力强,能够利用畜禽粪便快速分解纤维素,并具有一定的除臭能力,在农业废弃资源无害化处理及资源化利用等领域具有研究和开发价值。

高温分解与乳酸菌分步发酵提高秸秆饲料消化率及适口性

以提高秸秆饲料的消化率和适口性为目的,该研究1)以干玉米秸秆为材料,接种木质纤维素分解菌复合系WDC2,进行高温分解发酵;2)以乳酸菌复合系SFC-2为接种物,进行乳酸菌液体发酵;3)将乳酸菌发酵液以质量体积比1∶1比例均匀喷洒到发酵秸秆中,制备发酵秸秆饲料。该研究从营养学和分子生态学角度探讨了高温分解与乳酸菌分步发酵提高秸秆饲料消化率和及适口性的可行性。结果表明,经高温分解发酵,秸秆中微生物多样性丰富,不含致病菌。以南阳黄牛为研究对象,秸秆的干物质、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维体外消化率分别提高了13.94%、22.56%和21.12%,采食量提高21.71%;部分分解的秸秆经乳酸菌发酵液吸附后,粗蛋白增加36.17%。秸秆的高温分解发酵与乳酸菌的乳酸发酵相结合的饲料制作工艺,即提高了秸秆的消化率和营养价值,也改善了秸秆的适口性。

微生物菌剂对堆肥功能微生物重构的影响

堆肥产品不仅可以作为有机肥或土壤改良剂,还可以在包气带土层防护地下水污染的过程中起到微生物载体的作用.在堆肥中接种菌剂能够加速堆肥进程,促进堆肥材料的腐熟,但是也有研究认为接种剂与堆肥土著微生物的竞争会导致菌剂无法发挥作用.为了阐明菌剂与土著微生物之间的相互作用,采用宏蛋白质组学方法,分析餐厨垃圾堆肥接菌组(木质纤维素混合菌剂)和对照组(未接菌)中功能微生物群落和碳水化合物代谢途径的变化.结果表明:接菌组中假单胞菌目(Pseudomonadales)和散囊菌纲(Eurotiomycetes)菌群的相对丰度比对照组分别提高了12.5%和22.0%,成为优势细菌和真菌,二者在碳水化合物代谢活性上也成为优势菌群.菌剂主要是由芽孢杆菌目(Bacillales)和散囊菌纲的曲霉(Aspergillus)组成,曲霉因具有堆肥系统所需的木质纤维素分解能力而成为优势真菌,而菌剂中的芽孢杆菌虽然数量较多,但是缺乏堆肥系统所需的功能而无法成为优势细菌.餐厨垃圾中易降解物质分解过程中产生的有机酸会导致酸性环境,对照组中能够适应酸性环境的芽孢杆菌目和酵母菌纲(Saccharomycetes)是优势群落,添加菌剂后,堆肥系统中土著的假单胞菌目和散囊菌纲具有较高的碳水化合物代谢活性和多种有机酸转化通路,因此在与菌剂中的芽孢杆菌目和土著的芽孢杆菌及酵母菌的竞争中成为优势菌群.研究显示,外源菌剂与土著微生物之间以及各土著微生物之间都会发生竞争作用,能否成为优势菌群取决于是否适应堆肥底物新陈代谢的变化,因此只要选择好菌剂的功能和接种时机,菌剂就能够发挥原有的作用.

福州森林红壤细菌的菌群结构及其功能分析

福建地区是我国的第二大林区,土壤类型主要表现为红壤。对福州地区森林中因木材腐朽而形成的树洞中的土壤样品进行筛选,构建了一份具有强木质纤维素降解能力的酸性红壤的细菌16S rRNA基因文库,利用限制性片段长度多态性(RFLP)对随机克隆进行筛选;对该生态环境下的细菌菌群进行了系统发育分析。结果表明土壤pH偏酸性严重影响了细菌类群的多样性,酸杆菌门Acidobacteria(71.5%)和变形菌门Proteobacteria(24.1%)是该酸性土样中的优势菌群,其中酸杆菌门在该生态系统中占有绝对优势。变形菌菌群中的主要类群为光合细菌,固氮细菌和溶菌细菌。研究表明,在木质纤维素自然降解的过程中,存在于酸性树洞土壤中的细菌参与了碳素和氮素的固定与循环,并对其微生态的稳定起到重要作用。

食用菌菌糠堆肥化发酵特性及腐熟进程

为探究外源木质纤维素分解菌微生物复合系对食用菌菌糠堆肥腐熟化的腐熟进程,开发食用菌菌糠的肥料化处理技术,将食用菌菌糠与猪粪混合堆制。以未添加木质纤维分解菌复合系的堆肥为对照,探讨木质纤维分解菌复合系对食用菌菌糠堆肥化发酵特性与腐熟进程的影响。结果表明:添加木质纤维素分解菌复合系的堆体比不添加对照处理的堆体提前3d达到50℃;堆制结束时,添加木质纤维素分解菌复合系堆体中的纤维素、半纤维素和木质素的分解率分别为17.33%、7.26%和12.02%,为对照堆体的1.08、1.56和1.44倍;从C/N、pH、EC、萝卜种子发芽指数等综合评价,添加木质纤维分解菌复合系的堆肥时间为56d,而对照为66d,添加木质纤维素分解菌复合系缩短食用菌菌糠的腐熟进程达10d。