高温分解餐厨垃圾的菌制剂的研制

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餐厨垃圾是家庭、单位食堂以及餐饮行业等在食品生产、加工和消费过程中产生的有机废弃物,存在安全隐患,需要妥善处理。采用微生物法处理餐厨垃圾是国内外的研究热点。由于中国饮食文化的特殊性,其餐厨废弃物组成成分同国外有明显差别,尤其是其中的油脂类成分、纤维素成分和含盐量都偏高;此外,从目前国内餐厨废弃物实际处理的效果来看,国外进口的微生物降解菌制剂不太适用于国内餐厨垃圾的成分,降解效率偏低,导致处理餐厨废弃物的成本偏高。因此,针对国内餐厨废弃物研制可高效降解的微生物菌制剂具有较好研究潜力和实际应用价值。本文研究在较高温度的条件下对餐厨垃圾降解效率更高的微生物,并将其制作成含耐高温降解菌的菌制剂,与相应的餐厨垃圾处理设备相配套,以实现餐厨垃圾的快速降解。本研究从餐厨垃圾样品中分离目标微生物,将餐厨垃圾中的微生物采用营养琼脂培养基(LA)、霉菌培养基、麦芽浸粉琼脂培养基(MEA)和高氏一号培养基,在温度55℃,相对湿度50%RH的条件下,稀释涂布培养,根据菌株在4种培养基上的菌落形态进行筛选分离,共分离得到62株菌株,分别为20株细菌菌株,9株酵母菌菌株,18株霉菌菌株,15株放线菌菌株。将分离得到的62株菌在淀粉培养基、蛋白质培养基、油脂培养基和纤维素培养基上培养,测定分解圈直径与菌落直径的比值,按照其产酶特性进行了筛选,得到了具有降解淀粉、蛋白质、脂肪及纤维素能力的优势菌株共13株,其中细菌7株,霉菌1株,酵母菌1株,放线菌4株。对筛选出的13株菌,根据《伯杰氏细菌鉴定手册》、《真菌鉴定手册》和《放线菌研究应用》等,观察菌落的大小、表面特征、颜色、气味等特征进行形态学鉴定,再进行生理生化鉴定和分子微生物的鉴定。其鉴定结为7株细菌中有2株地衣芽孢杆菌属(Bacillus licheniformis),1株噬热芽孢杆菌(Bacillus thermoamylovorans),2株枯草芽孢杆菌(bacillus subtilis),1株黑石芽孢杆菌(Bacillus hisashii),1株短芽孢杆菌(Brevibacillus sp),1株霉菌为孢霉属(Monilochaetes),1株酵母菌为啤酒酵母葡萄酒变种(S.cerevisiae var.ellipsoideus(Hansen)Dekker),4株放线菌为噬热链霉菌(Streptomyces.thermoviolaceus)。从10种优化后的载体中选出最佳的载体种类和添加比例,该载体材料分配比为锯末:活性碳:麸皮:果壳草碳=100:3:5:1。再将筛选鉴定后的菌株做液体扩大培养,发酵液离心,将离心后的各株菌的菌体按质量比1:500的比例,用相应的灭过菌的液体培养基复溶,再按质量比1:1的添加量将各菌悬液混合均匀之后将各溶液按1:50的比例喷洒在载体材料上制作成菌制剂,在55℃的干燥箱中烘干16小时后避光保藏。探究得到最佳保藏条件为:温度为2℃~4℃,环境相对湿度为40%RH左右,菌制剂含水量小于10%。将制作成菌制剂,按1:50的质量比添加到餐厨垃圾处理器使用7天后,餐厨垃圾的降解率达到78.88%。其中到第7天时,餐厨垃圾中淀粉的含量降低到了原来的7.3%,且前2天的分解率明显高于后5天的分解情况,蛋白质的含量降低到了原来的11.7%,油脂的含量降低到了原来的69.7%,纤维素的降解率达到39.63%,降解7天后餐厨垃圾的含水量为22.2%。与已有的研究差异在于本研究获得的有效菌耐高温且对餐厨垃圾的降解效率高。因此,使用本研究筛选出的耐高温菌株制作的菌制剂能够快速分解餐厨垃圾,有效缩短餐厨垃圾降解的时间,实现餐厨垃圾的有效减量化。
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