纤维素分解菌复合系MC1分解木薯淀粉厂残渣

木薯渣木质纤维素含量较高,是有开发潜力的生物质资源,目前,木薯渣主要用来生产饲料和酒精.用其进行甲烷发酵也是很有前景的应用途径,但是木薯渣含水量大,颗粒分散,不利于固体发酵.利用纤维素分解细菌复合系MC1分解木薯渣,可将其转化为可溶的小分子有机物,提高其甲烷发酵效率.在分解过程中测定了木薯渣各成分的减少和分解产物.结果显示,经18 d分解,木薯渣的总干重减少了47.3%,其中纤维素减少了22.7%,半纤维素减少了90.4%,木质素减少了11.3%,其总分解量的85%在前6 d被分解.MC1分解木薯渣过程中可溶性物质总含量开始为18%,3 d后达到最高,为33%.GC-MS测定挥发性产物的总量在培养6 d后达到最高,挥发性产物共检测出12种,其中量较大的化合物为乙醇、乙酸、乙二醇、丁酸及甘油,这些产物为甲烷发酵菌可直接利用或者容易转化为甲烷菌直接利用的成分.因此利用MC1分解木薯渣作为甲烷发酵的前发酵手段将很有应用前景.     

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.     

产物接种对生活垃圾水解/好氧复合生物预处理的影响——微生物及水解酶活性变化

以高含水率混合收集生活垃圾为处理对象,研究了接种和不接种(对照)情况下,水解/好氧复合生物预处理过程中微生物数量及水解酶活性的变化.结果表明,在复合生物预处理过程中,产物接种加剧了水解阶嚣的酸化抑制效应(水解阶段结束时.接种组和对照组的pH分别为5.2和5.9),减少了细菌数量和降低了相关水解酶活性;产物接种可促进纤维素分解菌的生长繁殖,提高CMC酶、滤纸纤维素酶的活性,从而有利于难降解生物质的分解;接种组和对照组总水分去除率分别为63.7%和77.7%,产物接种并没有提高复合生物预处理过程的水分去除效率.     

堆肥中高效降解纤维素林丹复合菌系的构建及功能

以4种高温期的堆肥样品为材料,经2种筛选方法、多代淘汰及其不同系之间优化组合,最后筛选驯化出一组能有效降解纤维素和林丹的复合微生物菌系.该复合系对滤纸、脱脂棉、稻秸粉和锯末等不同纤维素材料均有较强分解能力,相比之下对天然纤维素含量高的碳源(如滤纸、脱脂棉)分解活性更高.两者的CMC糖化活性在第5d都达到40U以上,分解率达到95%以上.该复合菌系能在较大的pH范围内保持高的纤维素林丹分解活性,在pH为7.0、8.0、9.0条件下林丹降解率均较高,达到45%以上,而纤维素分解率也都在90%以上.而且在pH6～9之间的培养条件下,林丹降解与滤纸分解之间有很好的一致性.     

复合菌系BYND-8的种群组成及其对沼气产量的影响

为了明确1组在中温下(30℃)高效分解木质纤维素的复合菌系的菌群组成.研究复合菌系预处理秸秆对沼气发酵的影响,利用平板分离法和变性梯度凝胶电泳(DGGE)法研究了中温木质纤维素降解复合菌系BYND-8的菌种组成多样性,通过添加该复合系菌液到以牛粪为原料的沼气发酵体系,研究了添加秸秆降解液对沼气产量的影响.利用平板法分离...     

天然秸秆纤维素分解菌的分离选育

从土壤、酒糟、腐烂的玉米秸秆及牛粪中共分离到14株能分解纤维素的真菌菌株,外加已保藏的10株共24株菌株。分别对其进行了滤纸分解度、羧甲基纤维素(CMC)酶活和天然纤维素酶活的测定。筛选出6株对天然纤维素有较强的降解能力,酶活力在60mg/mL.d以上的菌株。通过改变其培养基中天然纤维素的含量,发现随着培养基中天然纤维素含量的减少,酶活力也随之降低。     

酶法降解木薯渣效果的实验研究

为了绿色、科学的资源化利用木薯渣,该文通过酶法来对木薯渣中的粗纤维等物质进行降解,使得最终产物能够更有效的应用于生产饲料、酒精等产品。实验探究了纤维素酶、α-淀粉酶、糖化酶水解木薯渣的最佳反应条件和底物浓度对于3种酶水解木薯渣效果的影响,并通过正交试验对3种酶最佳协同作用效果的组合进行了筛选。结果表明,纤维素酶的最佳作用条件为pH=4、温度为60℃最佳酶量为6 400 U/g木薯渣;糖化酶的最佳作用条件为50℃,pH=4,最佳酶量为2 000 U/g木薯渣;α-淀粉酶的最佳作用条件为90℃,pH=6最佳酶量为480 U/g木薯渣。随着固液比(1:10、1:15、1:20)的降低底物与酶的接触越来越充分,提取率(产生的还原糖的质量与投加的木薯渣的质量的百分比)越来越高纤维素酶降解木薯渣最终得到的还原糖浓度(7.15 mg/mL)要高于理想还原糖浓度(7 mg/mL);糖化酶比α-淀粉酶的作用范围更广,产生的还原糖浓度更高,相应的反应完全所需要的时间更长。纤维素酶、α-淀粉酶、糖化酶的协同作用效果明显,3种酶协同作用下的还原糖浓度较单酶作用至少提高了97.92%,相较于传统的双酶法也有了明显的提高。     

高效稳定纤维素分解混合菌群的筛选及分解特性研究

以高纤维素素含量的土壤为筛选源,利用定向筛选技术,经过多代淘汰,最终筛选出一组木质纤维素分解混合菌群P-C。混合菌群的生长曲线没有明显的分界线,在培养4至5天时,出现了短暂的平稳期,在培养第7天时出现峰值,此时混合菌群的纤维素酶活最高。以天然纤维素为产酶碳源时,混合菌群纤维素酶活明显高于以人工纤维素为产酶碳源时的酶活,以秸秆为碳源时的纤维素酶活是以滤纸为碳源时的1.5倍。混合菌群纤维素酶的最适pH是6,最适酶促反应温度是45℃,但在35℃-40℃时也具有较高酶活。pH=6,糖化48 h时,发酵液糖浓度最高。     

简青霉(Penicillium simplicissimum)对木质纤维素的降解及相关酶活性特征

简青霉[Penicillium simplicissimum(Oudem.)Thom BGA]能分泌木质纤维素降解酶,其中半纤维素酶、纤维素酶、木质素过氧化物酶、锰过氧化酶和漆酶的最大酶活分别为146.82 Iu·g-1、2.78 U·g-1、47.97 U·g-1、34.56 U·g-1和17.94 U·g-1.实验结果和SPSS统计分析表明,简青霉产木质纤维素酶的能力与木质纤维素的结构有很大的关系,其对木质纤维素的降解可能是几种木质纤维素酶之间协同作用的结果.在30 d的固态发酵中,半纤维素含量与发酵天数呈显著负相关(r=-0.946,P<0.01),纤维素与木质素的降解趋势呈显著负相关(r=-0.818,P<0.05).木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶在降解木质素的同时对半纤维素和纤维素进行协同降解,是非选择性的木质素降解酶.木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶与纤维素酶之间呈显著相关(相关性依次为r=0.922,P<0.01;r=0.807,P<0.05).研究还发现生物吸附在简青霉对液态碱木质素的去除中起到了非常重要的作用.     

木薯加工废弃物堆肥化中氰化物的降解及腐熟度的研究

为了探讨木薯加工废弃物堆肥化中氰化物的降解速度和快速处理效果,将木薯皮、木薯渣与猪粪混合制作堆肥,通过发酵过程中温度、pH、氰化物、纤维素、半纤维素、木质素及碳氮比等的测定,评价了堆肥化过程对氰化物无害化处理的效果及堆肥的腐熟进程.结果表明,氰化物含量迅速降低,30 d后达到2.08 mg/kg,分解率达到94.16％,符合食品安全标准.堆制材料中淀粉、纤维素、半纤维素等主要含碳成分及氰化物在15 d内分解,分解率达80％以上,基本趋于稳定.经过30 d的堆肥化过程,堆体温度也回落至常温,趋于稳定,pH一直稳定在7.2.堆体中碳氮比（C/N）、硝态氮(NO^-₃-N)、铵态氮(NH⁺₄-N)等腐熟度判定指标数据也表明,木薯加工废弃物经过15 d的堆肥化过程,堆体内各种理化性质稳定,在发酵结束时,C/N为17.55,硝态氮和铵态氮的含量分别达到了2.5 g/kg和10 mg/kg,NO^-₃-N/NH⁺₄-N的比值为250,全部达到腐熟标准.证明木薯加工废弃物经30d堆肥化处理可达到稳定安全状态.     

Process of rice straw degradation and dynamic trend of pH by the microbial community MC1

The process of the rice straw degradation in the fermentor with aeration at 290 ml/h was studied. The results of dissolved oxygen （DO） indicated that the optimum DO during cellulose degradation by microbial community MC1 ranged from 0.01 to 0.12 mg/L. The change model ofpH values was as follows： irrespective of the initial pH of the medium, pH values decreased rapidly to approximate 6.0 after being inoculated within 48 h when cellulose was strongly degraded, and then increased slowly to 8.0--9.0 until cellulose was degraded completely. During the degradation process, 15 kinds of organic compounds were checked out by GC-MS. Most of them were organic acids. Quantity analysis was carried out, and the maximum content compound was ethyl acetate which reached 13.56 g/L on the day 4. The cellulose degradation quantity and ratio analyses showed that less quantity （under batch fermentation conditions） and longer interval （under semi-fermentation conditions） of rice straw added to fermentation system were contributed to matching the change model of pH, and increasing the quantity and ratio of rice straw degradation during cellulose degrading process. The highest degradation ratio was observed under the condition office straw added one time every five days （under semi-fermentation conditions）.     

分阶段接菌对中药残渣堆肥腐熟度及微生物多样性的影响

堆肥通常用于处理有机固体废弃物,可通过接种木质纤维素降解功能菌群提高堆肥进程及产品品质.然而,堆肥过程中传统的功能菌群一次性添加方式,不仅造成了堆肥过程中较低的堆肥效率,而且堆肥产品品质也并不稳定.为了探究基于不同接种方法对堆肥过程腐熟度和品质的影响,设置M0（不接菌）、M1（分阶段接菌）及M2（一次性接菌）3个好氧堆肥处理,考察各处理堆肥过程中理化性质变化、木质纤维素降解及微生物群落多样性.结果表明:M1处理下,堆肥至第20天,堆体温度达到51.2℃且拥有最高的嗜热温度（67.8℃）;堆肥至第67天,发芽指数达到83.61%.此外,M1处理下腐殖质增长率、总有机碳降解率、纤维素降解率和木质素降解率均最高,分别为50.20%、53.86%、59.87%和40.61%,远高于其他2个处理.变性梯度凝胶电泳（DGGE）分析显示,在嗜热期,真菌种群对于木质纤维素生物降解的作用比细菌种群更加突出,并且受到总磷含量、pH、碱解氮含量和碳氮比的显著影响.研究显示,分阶段接菌可以显著提高堆体温度及堆体中木质纤维素降解酶活性,促进堆体腐熟进程及堆肥产品中腐殖质等养分积累.      

纤维素不同途径水解酸化效果对比研究

农作物秸秆结构复杂,酸化效果可能与传统糖类物料不一致。为方便考察纤维素类物料厌氧酸化效果,文章选取成分相对单一的滤纸为原料,考察了酶活浓度、反应时间、酵母菌接种量(F/M)等因素对纤维素经纤维素酶和酵母菌联合作用后的乙醇、乙酸产量的影响,及对厌氧发酵过程的影响分析。结果表明,当纤维素酶单独作用时,酶活浓度120 U/g、温度50℃、pH值4.8、水解24 h时可获得最大葡萄糖产率:73.7 mg/g(转化率为24.9%);纤维素酶和酵母菌分步糖化发酵(separate hydrolysis and fermentation,SHF)工艺中,F/M值为2:1、反应96 h可得最大乙醇产率:119.3 mg/g(转化率为42%);纤维素酶和酵母菌同步糖化发酵(simultaneous saccharification andfermentation,SSF)工艺中,F/M值为1:2、反应120 h得到最大乙醇产率:396.0 mg/g(转化率为58.2%)。F/M值为2:1、反应120 h时,SSF工艺比SHF工艺的乙醇产量提高了34.91%。     

Degradation of corn stalk by the composite microbial system of MC1

The composite microbial system of MC1 was used to degrade corn stalk in order to determine properties of the degraded products as well as bacterial composition of MC1. Results indicated that the pH of the fermentation broth was typical of lignocellulose degradation by MC1, decreasing in the early phase and increasing in later stages of the degradation. The microbial biomass peaked on the day 3 after degradation. The MC1 efficiently degraded the corn stalk by nearly 70% during which its cellulose content decreased by 71.2%, hemicellulose by 76.5% and lignin by 24.6%. The content of water-soluble carbohydrates （WSC） in the fermentation broth increased progressively during the first three days, and decreased thereafter, suggesting an accumulation of WSC in the early phase of the degradation process. Total levels of various volatile products peaked in the third day after degradation, and 7 types of volatile products were detected in the fermentation broth. These were ethanol, acetic acid, 1,2-ethanediol, propanoic acid, butanoic acid, 3- methyl-butanoic acid and glycerine. Six major compounds were quantitatively analysed and the contents of each compound were ethanol （0.584 g/L）, acetic acid （0.735 g/L）, 1,2-ethanediol （0.772 g/L）, propanoic acid （0.026 g/L）, butanoic acid （0.018 g/L） and glycerine （4.203 g/L）. Characterization of bacterial cells collected from the culture solution, based on 16S rDNA PCR-DGGE analysis of DNAs, showed that the composition of bacterial community in MC1 coincided basically with observations from previous studies. This indicated that the structure of MC1 is very stable during degradation of different lignocellulose materials.     

PLFA法研究稻草固态发酵中的微生物群落结构变化

在稻草固态发酵体系中同时接种土壤微生物和黄孢原毛平革菌,用磷脂脂肪酸（PLFA）谱图分析法研究发酵过程的微生物群落和生物量变化,同时监测木质纤维素降解率的变化.结果表明,发酵后木质纤维素的降解率可达44%.根据标记性脂肪酸的变化,在发酵第6 d,革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌的含量都达到了最高值,其中,革兰氏阳性菌的含量较低;真菌和细菌的脂肪酸含量比值变化范围为0 .2～0 .5,说明真菌是降解木质纤维素的主要群落.主成分分析结果显示,发酵后期以18碳不饱和脂肪酸为主,与标记性脂肪酸分析结果一致,同时跟木质纤维素降解率的变化趋势对应,因此PLFA分析法可以较好地反映稻草固态发酵过程中的微生物群落结构和生物量的变化.     

高效纤维质降解菌处理木薯酒精废液及其厌氧发酵动力学分析

为提高木薯酒精废液中固形物的降解效率,优化木薯酒精废液的厌氧发酵特性,采用高效纤维质降解菌群作为CSTR（continuous stirred tank reactor,连续搅拌反应器）接种污泥,通过逐级提高进料负荷,研究不同容积负荷下的厌氧消化性能及相应的酶活性变化,建立了厌氧发酵过程动力学模型.结果表明,在高温（55℃）条件下经长时间稳定运行,容积负荷为14 kg/（m3·d）（以COD_Cr计）时,反应器出水ρ（TCOD）（TCOD为总化学需氧量,以COD_Cr计）和ρ（SCOD）（SCOD为溶解性化学需氧量,以COD_Cr计）分别为15 367.6、10 982.8 mg/L,TCOD去除率达到70%~75%;φ（CH₄）在48%左右,沼气产率为0.22 L/g（以每g TCOD计）;此外,木聚糖酶活性、纤维素酶活性在该条件下达到最大值,分别为42.1、30.2 U.脱氢酶活性在容积负荷为12 kg/（m3·d）时达到最大值80.1 TFμg/（h·mL）.动力学模型研究表明,最大原料产气率（y_m）为0.335 L/g（以每g TCOD计）,一级反应常数（k）为0.743 d-1,产气率为0.3 L/g,通过该模型可以得到最佳HRT（hydraulic retention time,水力停留时间）为11.5 d,最佳容积负荷为4.6 kg/（m3·d）.研究显示,在高温高容积负荷条件下,CSTR能够稳定的处理木薯酒精废液,并且能够获得较高的纤维素和半纤维素酶活性.      

降解对苯二甲酸厌氧微生物群快速驯化与富集技术

来自甲烷发酵的厌氧污泥在反硝化条件下 ,可以对苯二甲酸 ( Terephthalic Acid,简称 TA)为唯一碳源快速驯化富集 TA厌氧降解菌 ,然后转换到甲烷发酵状态 ,到第 6周时 ,获得的 TA降解速度为 2 2 .6mg TA/g VSS· day,是对照实验的 2 .1倍。经过约 90天的驯化 ,原存在于种污泥中的发酵性细菌几乎全部消亡 ,新的培养物中取而代之的是 TA还原和开环菌 ,TA降解菌的驯化过程和富集过程是偶联的。MPN计数和滚管计数进一步证实了上述结果。