一种评价稻秆降解菌分解能力的方法

[目的]探究一种评价稻秆降解菌分解能力的新方法。[方法]以10株秸秆降解细菌为材料,研究其在羧甲基纤维素钠平板上的水解圈以及其在纯稻秆粉为碳源的液体发酵培养基中的纤维素和半纤维素酶活力与稻秆相对降解率(RDR)的关系。[结果]菌株在羧甲基纤维素钠平板上的水解圈直径(D)、水解圈-菌落直径比(D/d)、纤维素和半纤维素最大酶活力与RDR均未达到显著关系(P>0.05);液体发酵培养1周内每天的纤维素和半纤维素酶活力与RDR没有显著线性关系。而菌株在液体发酵培养1周内的累积纤维素酶活力、累积半纤维素酶活力与RDR成显著正相关(P<0.05);培养1周内累积纤维素半纤维素酶活力与RDR达到极显著水平(P<0.01)。[结论]说明采用单个累积酶活力和总累积酶活力(纤维素酶和半纤维酶)能够更好地评价菌株对稻秆的实际降解能力,可作为秸秆降解菌降解能力的评价指标。

稻秆降解复合菌系的筛选及其生长特性的研究

以稻秆为碳源从富含纤维素的土壤中筛选出一组中温稻秆降解复合系,命名为LZF-12。电子显微镜和光学显微镜的观察结果表明,复合菌系LZF-12的菌群构成复杂,微生物形态各异,结合其生长曲线和溶解氧变化趋势分析,降解木质纤维素的LZF-12的优势菌群为兼性厌氧菌。复合系对环境pH的变化具有较强的缓冲调节能力,在不同初始pH的发酵环境其反应体系内的pH变化趋势相似。在35℃静置培养条件下,6 d内即可将滤纸基本降解完全,7 d左右稻秆明显软化,其基本组织明显被降解。

高效稻秆降解菌的分离鉴定

为实现稻秆快速降解、原位还田,利用秸秆粉平板和刚果红-纤维素平板从土壤中初步筛选出4株降解稻秆能力较强的细菌,进行菌落特征和菌体形态观察;运用DNS法测定4种细菌的纤维素酶活变化曲线,分析稻秆失重率及残渣含量发现其中两株细菌降解效果更优;利用16Sr DNA序列分析鉴定菌属,随后将4株细菌建立复合菌系降解稻秆。结果表明,35℃、180r/min摇床培养15d后发现菌XJ1、XJ2、XJ8、XJ9处理的稻秆降解率分别达到78.04%、72.68%、68.48%和76.58%。菌XJ1为地衣芽胞杆菌属,菌XJ9为高温芽孢杆菌属。37℃、180r/min摇床培养3d后复合菌系稻秆降解率达50.16%,培养7d时稻秆降解率达58.32%。

1株高产纤维素酶菌株的筛选鉴定及对稻秆降解的研究

【目的】筛选高效纤维素降解菌,用于稻秆原位还田菌剂的开发。【方法】通过稻秆粉培养基和刚果红-纤维素选择性培养基,从芜湖地区腐殖土中筛选分离出高效纤维素降解菌CX1,测定不同底物条件和不同反应温度下的纤维素酶活性。通过滤纸条崩解试验、土培降解试验、菌株与化学物质协同降解稻秆试验、发酵液对小麦幼苗生长的影响试验,探究菌株CX1腐解稻秆的特性。【结果】通过菌株形态学特征及16S rDNA序列相似性(99%)比对,确定CX1为高温嗜热芽孢杆菌Thermophilic Bacillus sp.。以稻秆粉为底物,50℃条件下菌株CX1纤维素酶活力达13.87 U·mL^(–1),65℃时酶活力仍能达到9.73 U·mL^(–1)。添加菌株CX1培养4 d后滤纸条完全崩解,到15 d时,稻秆纤维素降解率达到52.55%,土培40 d时稻秆相对降解率达到25.38%。预先用质量浓度为0.05 g·mL^(–1)的NaOH溶液浸泡处理的稻秆更利于菌株CX1对稻秆的降解,腐解14 d时稻秆失重率比对照组增加了6.69%。添加经菌株CX1降解稻秆后的发酵液可使小麦的各项生长指标有明显提高,小麦的出苗率、苗高、根鲜质量和苗鲜质量分别提高了9.66%、55.55%、59.71%和118.84%。【结论】菌株CX1对高温具有耐受性,能高效降解纤维素,可在农业生产中促进稻秆原位还田方面发挥积极的作用。

稻草降解复合菌系LZF-12发酵特性研究

在中温(35℃)条件下,采用分批补料发酵试验,分析补料量对复合系LZF-12降解稻杆的影响。结果表明,稻草降解率随补料量增加而提高,在补料量为250 mL时达到最大值76%。乙酸和丁酸是主要液相末端产物,质量浓度占总VFAs质量浓度的90%以上。补料发酵时,每次添加稻草24 h后pH降到最低,乙酸含量也达到最大值,随后逐渐升高直到下一次添加稻草;COD、总氮、氨氮含量均呈现出相近规律的周期性变化。

不同氮源对高效稻杆降解复合菌系LZF-12发酵性能的影响

以东北农业大学生物质能研究中心筛选的高效中温稻秆降解复合系LZF-12为研究对象,在35℃、静置培养条件下利用间歇试验,研究尿素、鸡粪及蛋白胨不同氮源对高效稻杆降解复合菌系LZF-12发酵性能的影响。结果表明,浓度0.5%(鸡粪+红糖)为氮源的试验组在发酵终止时稻草分解率可达74%,发酵液的液相末端产物以乙酸为主,乙酸浓度占VFA总浓度90%,有利于提高后续产甲烷相微生物的产气效率和产气能力。鸡粪替代蛋白胨,作为一种廉价的粗氮源,来源广泛且易于获取,可降低稻杆原料降解消化生产沼气的发酵成本。

高温复合菌系WSC-6预处理稻秆对沼气生产的影响

为提高稻秆在沼气生产中的水解酸化效率,寻求复合菌系WSC-6生长的廉价氮源,降低稻秆酸化水解的运行成本,该试验利用高温复合菌系WSC-6,以未经处理的稻秆为碳源,分别以新鲜猪粪和干猪粪为氮源,对稻秆进行生物预处理。研究结果表明,高温复合菌系WSC-6对新鲜猪粪中的氮源利用更充分,总氮利用率达到81.5%,对稻秆的降解率也高于干猪粪,稻秆的总质量损失率达到48.3%,纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别达到67.3%、79.3%和27.9%。在稻秆的生物预处理中,无论采用哪种氮源方式,反应系统的pH值都在6.5～8.2之间变化,不会产生酸化现象。以新鲜猪粪代替蛋白胨作为稻秆生物预处理的氮源,既降低了稻秆生物预处理的运行成本,又消除了猪粪造成的环境污染,这对沼气的工业化生产具有重要的应用价值。