藏猪源高产纤维素酶菌株的筛选及鉴定

【目的】从西藏藏猪粪便中分离可高效降解纤维素的菌株,并对其进行分类和鉴定。【方法】用羧甲基纤维素(CMC)水解圈法对藏猪粪便中的产纤维素酶菌株进行初筛,再用滤纸降解试验、秸秆纤维降解试验和胞外酶活力测定等进行复筛,筛选可高效降解纤维素的细菌。通过观测所获菌株的菌落形态和生理生化特征以及16S rRNA基因序列分析,对菌株进行分类鉴定。【结果】筛选到1株具有较强纤维素降解能力的菌株,经鉴定其是解淀粉芽孢杆菌的一个亚种或变种,将其命名为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)TL106。该菌株的内切葡聚糖酶和β-葡聚糖苷酶活力分别高达86.34和65.54U/mL。【结论】获得了可高效降解纤维素的菌株TL106,具有较好的应用前景。     

解淀粉芽孢杆菌产酶特性及其抑制禾谷镰刀菌性能研究

[目的]深入了解生防菌发挥作用的方式。[方法]对从土壤中分离的解淀粉芽孢杆菌的产酶活性和生防菌功能展开研究，采用产生透明圈的方法检测解淀粉芽孢杆菌生产纤维素酶的功能，用牛津杯法检测解淀粉芽孢杆菌对植物致病菌禾谷镰刀菌的抑制作用。[结果]解淀粉芽孢杆菌能够产生分解纤维素的纤维素酶，纤维素酶活性可以达到26.86 U/mL,并且它能够抑制禾谷镰刀菌的生长，而且生长代谢产物浓度越浓抑制效果越明显，未经稀释的菌液抑菌效价可达到465 mm/mL。[结论]该研究为解淀粉芽孢杆菌的实际应用提供了理论基础和实践指导。     

高温木质纤维素降解菌的筛选鉴定及其堆肥应用

为解决畜禽粪便堆肥发酵启动难、木质纤维素降解不充分等问题,筛选能在高温(50～70℃)堆肥中高效降解木质纤维素的高温降解菌株,并评估其在牛粪-秸秆堆肥应用效果.从高温时期堆肥样品中筛选能在50、60和70℃高温下生长、产酶的高温降解菌株.通过水解圈、秸秆崩解、纤维素酶活测试试验,筛选出BS40-4菌株,通过形态学观察和16S rRNA测序法,确定为枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis.该菌株的堆肥应用效果结果表明,接种BS40-4菌株的处理具有发酵启动快、升温迅速、高温持续时间长、木质纤维素降解充分等优势,可有效提高堆肥发酵效率.     

基于发酵产氢的玉米秸秆酶解条件响应面优化

利用3因素5水平的中心组合试验设计优化了玉米秸秆的纤维素酶水解条件,以提高纤维素氢气的产量。结果表明,酶解温度、pH和酶用量对氢气产量具有显著影响。在酶解温度51.8℃,pH 4.84、酶用量9.00 FPU/g TS条件下,氢气产量达到208.1 mL/g TVS。通过分析玉米秸秆在降解过程中的成分变化,发现玉米秸秆经水解后纤维素和半纤维素被降解,产氢菌主要利用其产生的可溶性糖发酵产氢,且混合产氢菌也具有直接降解纤维素发酵产氢的能力。     

废弃菌渣中纤维素降解细菌的筛选及其降解特性分析

【目的】研究羧甲基纤维素钠（CMC-Na）和纤维素粉对纤维素降解细菌筛选结果的影响,为废弃食用菌菌渣的综合利用提供参考依据。【方法】分别以CMC-Na和纤维素粉为唯一碳源,采用刚果红染色法从废弃菌渣中筛选出具有纤维素降解性能的细菌,利用形态学和分子生物学对其进行鉴定,通过酶活力测定和滤纸崩解试验对各菌株的纤维素降解特性进行对比分析。【结果】从CMC-Na固体培养基分离纯化获得的34株细菌中有7株具有较好的纤维素降解性能,经鉴定主要是芽孢杆菌（Bacillus sp.）、枯草芽孢杆菌（B. subtilis）和解淀粉芽孢杆菌（B. amyloliquefaciens）,而从纤维素粉固体培养基分离纯化获得的36株细菌中有7株具有较好的纤维素降解性能,经鉴定主要是高山芽孢杆菌（B. altitudinis）、甲基营养型芽胞杆菌（B. methylotrophicus）、解淀粉芽孢杆菌、解淀粉芽胞杆菌植物亚种（B. amyloliquefaciens subsp.plantarum）、沼泽芽孢杆菌（B. vallismortis）、贝莱斯芽孢杆菌（B. velezensis）和芽孢杆菌。通过酶活力测定试验和滤纸条崩解试验发现,g31菌株在7 d内能将滤纸崩解成糊状,该菌株具有最高的滤纸酶（FPase）和内切葡聚糖酶（CMCase）活力,分别为33.14和394.41 U/mL,而C23菌株具有较高的β-葡萄糖苷酶（β-Gase）活力,为118.12 U/mL,g29菌株具有较高的外切葡聚糖酶（Cex）活力,为1.22 U/mL。【结论】以纤维素粉为碳源分离筛选得到的纤维素降解细菌种类更丰富,具有更好的滤纸崩解效果和更高的酶活性能,可为纤维素降解提供优质的菌种资源。     

高温秸秆降解菌的筛选及其纤维素酶活性研究

筛选能在高温（55~75℃）好氧堆肥中高效降解纤维素的菌株,并评估其降解秸秆的能力与产纤维素酶的热稳定性。从高温期堆肥中采样,以水稻秸秆粉为唯一碳源,通过55、65℃和75℃连续高温传代驯化并分离筛选耐高温菌,结合水解圈和水稻秸秆崩解试验筛选不同高温下高效降解秸秆的目标菌株,采用16S rRNA测序和系统发育分析鉴定目标菌株分类地位,通过分析目标菌株纤维素降解相关酶在50~90℃之间的热稳定性,解析其高温适应性机制,评价其在实际生产中的应用潜力。高温驯化分离得到13株耐高温降解菌,其中B-5、B-6、B-7和B-11的纤维素和秸秆降解能力较强,而只有B-7和B-11在55~65℃和75℃具有高效降解水稻秸秆的能力,将其认定为目标菌株。系统发育分析表明B-7和B-11菌株与芽孢杆菌科高度相似,分别命名为短小芽孢杆菌B-7和嗜热脂肪芽孢杆菌B-11。酶活热稳定性分析发现B-7和B-11各纤维素酶活性在50~90℃之间先升高后降低,其最适温度范围不同,分别为55~65℃和70~80℃,其中B-11在85℃时的相对酶活仍高于60%。研究表明,菌株B-7和B-11是耐高温高效秸秆降解菌,其具有不同高温偏好性,纤维素酶热稳定性强,在秸秆高温好氧堆肥中具有潜在的应用前景。     

预处理及木质素酶对玉米秸秆酶解糖化效果影响

以玉米秸秆为原料,以酶解糖化分析、扫描电镜及傅里叶红外光谱验证为检测指标,建立了高效玉米秸秆预处理方法及条件,并进一步探讨了酶解糖化过程中各木质素酶与纤维素酶、木聚糖酶的协同作用效果及酶解糖化过程中各木质纤维素酶的最佳添加比例及添加量。结果表明：2%CaCO₃+1%H₂O₂在料液比1∶11,温度120℃,时间70 min条件下,可较好地去除木质素并保留纤维素及半纤维素组分;酶解糖化试验表明,木质素酶中漆酶对预处理玉米秸秆水解起主要促进作用,各木质酶的最优添加量分别为漆酶8 U/g,木素过氧化物酶10 U/g,锰过氧化物酶6 U/g,此条件下水解液中的混合糖含量为116 mmol/L,比未添加木质素酶含量提高了16%。试验为低酶用量、高糖得率的高效木质纤维素降解复合酶体系的建立及玉米秸秆木质纤维素原料的高效转化利用奠定了基础。     

产芽孢木质素降解菌MN-8的筛选及其对木质素的降解

【目的】分离、筛选产芽孢的高效木质素降解细菌,并进一步研究其对木质素的降解作用,为木质素微生物降解规模化应用提供理论依据。【方法】采用苯胺蓝（Azure-B）变色圈法,结合木质素降解酶活力测定从牛粪中分离筛选出产芽孢的木质素降解菌。通过形态特征观察、生理生化试验、16S rDNA以及gyrB序列分析对其中活性最强的菌株进行种属鉴定。利用菌株进行玉米秸秆堆积发酵,监测发酵过程中木质素过氧化物酶（LiP）酶活力、锰过氧化酶（MnP）酶活力以及玉米秸秆中木质素含量的变化,考察菌株对玉米秸秆木质素的降解作用。利用气相色谱-质谱联用（GC/MS）方法对菌株发酵后玉米秸秆中的木质素降解产物进行分析,推测菌株对木质素的降解机制。【结果】分离筛选到一株活性较高的产芽孢的木质素降解细菌MN-8,经形态特征观察、生理生化试验以及16S rDNA序列分析,鉴定菌株MN-8属于芽孢杆菌属（Bacillus）。利用16S rDNA序列分析发现MN-8菌株与地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）和解淀粉芽孢杆菌（B. amyloliquefaciens）同源性均高于99%。而基于gyrB序列构建的系统发育树显示,该菌株与解淀粉芽孢杆菌同源性最高,为99%。因此确定MN-8菌株为解淀粉芽孢杆菌。在玉米秸秆堆积发酵16 d后木质素降解率可达24%;发酵的6-8 d及10-12 d 两个阶段内,分别出现MnP酶活力及LiP的产酶高峰期,相对应两个阶段内秸秆木质素的降解最为显著;GC/MS分析显示菌株MN-8可将玉米秸秆中木质素降解成4-羟基-3,5二甲氧基苯乙酮等芳香族类化合物及短链脂肪酸类等小分子物质。【结论】高效木质素降解菌解淀粉芽孢杆菌MN-8可以通过断裂木质素单体之间的连接键β-O-4,高效降解秸秆木质素成为小分子芳香族化合物等物质,且其对秸秆木质素的降解依赖于LiP及MnP的产生。     

固态发酵中2种微生物降解玉米秸秆效果的对比研究

为探究哈茨木霉(Trichoderma harzianum)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)这2种菌株在固态发酵条件下降解玉米秸秆的效果,通过25 d的室内发酵培养试验对固态发酵中添加哈茨木霉和枯草芽孢杆菌后玉米秸秆的有机碳、纤维素、木质素、纤维素酶活、木聚糖酶活以及β-葡萄糖苷酶活变化进行对比研究。结果表明:发酵第10~16 d时,哈茨木霉和枯草芽孢杆菌处理的玉米秸秆分解速率、纤维素酶活、木聚糖酶活和β-葡萄糖苷酶活均达到最高,发酵25 d后,2种微生物处理的玉米秸秆分别累积降解了21.79%和20.12%,说明两者的降解效果差异不大;与枯草芽孢杆菌处理相比,哈茨木霉处理的秸秆剩余量、有机碳含量、剩余秸秆有机碳总量分别降低了1.67%、0.26%和1.80%,秸秆纤维素降解率、秸秆木质素降解率、纤维素酶活、木聚糖酶活和β-葡萄糖苷酶活分别升高了6.99%、6.54%、0.7 FPU·m L~(-1)、0.04 IU·m L~(-1)和9.26 IU·m L~(-1),说明添加哈茨木霉和枯草芽孢杆菌均可以降解秸秆,但两者对玉米秸秆的降解效果差异不明显。     

高效玉米秸秆降解复合菌系的筛选

为了促进玉米秸秆快速腐解还田,使秸秆资源能够在田间得到高效利用,减少环境污染,对实验室保藏的纤维素降解菌和木质素降解菌进行组合,以筛选高效降解玉米秸秆的微生物菌系,并通过玉米秸秆失重率、木质纤维素降解率评价该微生物菌系对玉米秸秆的降解效果。结果表明:由蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)、少孢根霉(Rhizopus microsporus)、苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiers)组成的复合菌系对玉米秸秆的降解效果最好,秸秆失重率为29.83%,纤维素降解率为56.14%、半纤维素降解率为47.98%、木质素降解率为42.18%。高效降解玉米秸秆复合菌系的筛选对解决秸秆还田,提高土壤肥力和作物产量具有重要的现实意义和经济意义,同时,也可解决环境污染,具有一定的社会和生态效益。