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本课题从提高秸秆降解率的目的出发,进行了纤维素、木质素降解菌的筛选,初步探讨了其生长特性和产酶特性,并研究了菌株混合培养及对秸秆降解的应用。实验结果如下:
(1)一共筛选出一株纤维素降解菌XJ-1,一株木质素降解菌ZHJ-1,经初步鉴定XJ-1为纤维单胞菌属,ZHJ-1为原毛平革菌属。
(2)对XJ-1的生长特性试验研究表明:XJ-1生长高峰出现在2-8小时,最佳PH值为7.00,最适温度为35℃。
(3)对ZHJ-1木质素降解试验研究表明:ZHJ-1接种30d对稻草木质素降解率为16.60%,综纤维素降解率为30.47%,SF值为0.77。
(4)对ZHJ-1产LiP酶发酵条件优化研究表明:接种孢子浓度、碳源种类、氮源种类、碳氮比、藜芦醇、Tween 80等添加物、起始pH值、温度、装液量都对ZHJ-1产LiP酶有较大的影响。静置培养下最佳产酶条件为:采用限碳培养基,葡萄糖2g/L,酒石酸铵24mmol/L,藜芦醇3.0mmol/L,Tween 80 0.5g/L,起始pH值4.5,250mL三角瓶中装液量30mL,每瓶接种量2×106个孢子,培养温度35℃;振荡培养下最佳产酶条件为:采用限氮培养基,葡萄糖为10g/L,酒石酸铵2mmol/L,藜芦醇3.0mmol/L,Tween 800.5g/L,起始.pH值4.5,250mL三角瓶中装液量50mL,每瓶接种量3×106个孢子。ZHJ-1在最佳发酵条件下静置培养和振荡培养均在第6d得到最高LiP酶活,分别为102.7 U·L-1、99.8U·L-1。
(5)实验初步确定了ZHJ-1、XJ-1之间无拮抗关系。
(6)将两株菌通过混合发酵发现比纯发酵效果更好,再由正交实验得到混合菌的最佳稻草发酵条件为:接种量2mL,接种比例2:1(ZHJ-1:XJ-1),温度35℃,含水率80%。最佳条件下稻草发酵30d后木质素降解率、综纤维素降解率分别达到23.06%、35.23%,LiP酶活最高为95.3U·L-1,MnP酶活为最高70.6 U·L-1,CMC酶活最高为248.7 U·L-1。
本课题研究的混合菌在优化的发酵条件下与未接种相比能在较短时间内较好的降解稻草的木质纤维素,对农业废弃物的资源化和解决环境污染的问题都开辟了新途径。