目前對(duì)畜禽糞便的處理主要包括物理法、化學(xué)法和生物法三大類。生物發(fā)酵處理法是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究較多的一種方法。該法具有成本低、發(fā)酵產(chǎn)物生物活性強(qiáng)、肥效高、易于推廣等特點(diǎn),同時(shí)可達(dá)到除臭、滅菌的目的,因而被認(rèn)為是最有前途的一種畜禽糞便處理方法。在固體發(fā)酵畜禽糞便過(guò)程中,由于廢棄物中含有大量纖維素,因此,加強(qiáng)纖維轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)便成為發(fā)酵充分腐熟的關(guān)鍵。微生物是產(chǎn)生纖維素酶的主要來(lái)源,在發(fā)酵的過(guò)程中發(fā)揮了巨大的作用。細(xì)菌、放線菌和霉菌都能夠產(chǎn)生纖維素分解酶,常作為接種劑加速糞肥等物料細(xì)胞壁和木質(zhì)素、纖維素水解,促進(jìn)腐殖化過(guò)程。其中分解纖維素的真菌主要有曲霉屬(Aspergillus)、木霉屬(Trichoderma)、青霉屬(Penicillium)和鐮刀菌屬(Fusarium)的一些種。在發(fā)酵過(guò)程中,真菌對(duì)發(fā)酵物料的分解和穩(wěn)定起著重要作用。本研究從采集的畜禽糞便和土樣中,對(duì)纖維素分解菌進(jìn)行了篩選,同時(shí)對(duì)篩選出的纖維素分解菌與解磷巨大芽孢桿菌、細(xì)黃鏈霉菌等組合形成復(fù)合菌劑(另文發(fā)表)在糞便堆積發(fā)酵中最佳生長(zhǎng)條件進(jìn)行研究,旨在篩選出具有高酶活的纖維素分解菌并形成高效復(fù)合菌劑,加快纖維素的降解,提高糞肥堆積發(fā)酵速度與質(zhì)量。

1 材料與方法

1.1 材料

省內(nèi)采集的畜禽糞便和土樣共計(jì)7個(gè),用于纖維素分解菌的篩選。發(fā)酵試驗(yàn)用牛糞取自黑龍江省發(fā)酵工程技術(shù)中心。經(jīng)成分分析:牛糞全氮含量為1.18﹪,全磷含量為0.48%,有機(jī)質(zhì)(干基)38.5%,水分75.7%。復(fù)合菌劑由篩選出的纖維素分解菌和解磷巨大芽孢桿菌、細(xì)黃鏈霉菌等復(fù)合形成,本所生產(chǎn)。

1.2 培養(yǎng)基

羧甲基纖維素培養(yǎng)基:CMC-Na 15g,NH4NO31.0g,酵母膏1.0g,MgSO4·7H2O 0.5 g,KH2PO4·3H2O 1.0g,H2O 1000mL,pH自然,瓊脂15g,121℃、30min蒸汽滅菌。

赫奇遜培養(yǎng)基:KH2PO4·3H2O 1.0g,MgSO4·7H2O 0.3g,CaCl20.1g,NaCl 0.1g,F(xiàn)eCl30.01g,NaNO32.5g,H2O 1000 mL,pH 7.0,121℃、30min蒸汽滅菌。

纖維素剛果紅培養(yǎng)基:KH2PO4·3H2O 0.5g,MgSO4· 7H2O 0.25g,微晶纖維素1.88g,明膠2g,剛果紅0.2g,土壤浸出液100 mL,H2O 900 mL,瓊脂15g,pH 6.5,121℃、30min蒸汽滅菌。

纖維素瓊脂培養(yǎng)基:(NH4)2NO32g,MgSO4·7H2O 1.0g,CaCO32g,NaCl 1.0g,H2O 1000 mL,瓊脂15g,pH 7.0,121℃、30min蒸汽滅菌。

純化培養(yǎng)基(PDA培養(yǎng)基):馬鈴薯汁20%,蔗糖20g,瓊脂15g,水1000 mL,121℃、30min蒸汽滅菌。

固體曲培養(yǎng)基:無(wú)霉變米糠粉、麩皮(過(guò)60目篩),加適量無(wú)菌水,調(diào)節(jié)水分至50%左右,pH自然,121℃、60min蒸汽滅菌。

察氏培養(yǎng)基:蔗糖3.0g,NaNO33.0g,MgSO4· 7H2O 0.5g,KCl 0.5g,F(xiàn)eSO4·7H2O 0.01g,K2HPO41.0g,瓊脂15.0g,H2O1000 ml,pH自然。

1.3 方法

1.3.1 纖維素分解菌的分離與純化(初篩)

將樣品采用“彈土法”點(diǎn)接于羧甲基纖維素培養(yǎng)基平板上,置28℃培養(yǎng),挑選出在平板上生長(zhǎng)快、透明圈大的培養(yǎng)物;將樣品稀釋到適宜程度(一般情況下10-1~10-3),吸取1mL稀釋液,用纖維素剛果紅培養(yǎng)基制成混菌平板,置28℃培養(yǎng),挑選出在平板上生長(zhǎng)快、紅色濃郁且水解圈大的培養(yǎng)物;將樣品接種于內(nèi)放濾紙條的赫奇遜培養(yǎng)液中,置28℃培養(yǎng)5~7d,挑選出將濾紙條分解斷裂快的培養(yǎng)物。

將挑選出的以上培養(yǎng)物在PDA培養(yǎng)基上多次劃線和用稀釋平板法篩選出單個(gè)菌落,結(jié)合鏡檢,反復(fù)多次,直至純化為單菌株。

1.3.2 不同菌株對(duì)濾紙分解能力的測(cè)定(復(fù)篩)

采用濾紙失重率法:將選出的菌株單株或混合株分別接種于以濾紙為唯一碳源的選擇性培養(yǎng)基中,28℃、120r/min搖床培養(yǎng),觀察濾紙的崩解效果,以“+”的多少來(lái)表示濾紙崩解程度,“+”越多,說(shuō)明該菌株的降解效果越強(qiáng)。

用濾紙過(guò)濾發(fā)酵液,將殘留物80℃烘干稱重,用減重法計(jì)算出濾紙失重率。

計(jì)算公式:濾紙失重率S(%)=(A-B)/A× 100%

其中:A-初始濾紙重,gB-殘留濾紙重,g。1.3.3不同菌株對(duì)羧甲基纖維素分解能力的測(cè)定(復(fù)篩)

將分離的單個(gè)菌株及其混合菌分別點(diǎn)種于羧甲基纖維素培養(yǎng)基平板上,28℃培養(yǎng)3d,測(cè)透明圈直徑。并計(jì)算酶相對(duì)活性:

式中:A為相對(duì)活性;d為透明圈直徑;t為培養(yǎng)時(shí)間。


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