高效鸡粪发酵菌的筛选及其性能研究

来源 :青岛理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yaya_tush
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随着规模化养殖企业的发展,大量鸡粪产出导致难以在短时间内疏散,严重污染环境。鸡粪发酵是实现鸡粪无害化和资源化一种有效的处理方法,在畜禽粪便处理中占有举足轻重的作用,但在鸡粪发酵过程中因蛋白质降解菌和高温菌数量不足、外界环境等因素导致目前鸡粪发酵时间长,难以满足企业要求。本研究旨在,通过富集和纯培养筛选出高效的高温蛋白质降解菌株,对蛋白质降解菌的降解条件进行优化并制备优质菌剂进行发酵应用实验,另外本文还对菌剂保存方法进行了研究。得到结论如下:(1)在中、高温且高曝气条件下,以鸡饲料中有机氮溶液为唯一碳源对复合菌液富集培养,在中温条件下复合菌液的蛋白质降解速率最高可达为2500mg/L/d,凯氏氮降解速率可达3.2mg/m L/d,降解周期为3天;高温条件下的富集菌液蛋白质降解速率均最高可达为4000mg/L/d,凯氏氮降解速率可达9mg/m L/d,降解周期为2天。利用高通量测序技术探究发现,40、50、60℃富集培养的复合菌液中,主要优势菌纲分别为异常球菌纲(Deinococci)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)和芽单胞菌纲(Gemmatimonadetes);60℃培养的复合菌液微生物群落丰富度和均匀度相对较低;共检测出27个优势属种,在40℃培养的复合菌液样品中Truepera radiovictrix为高效蛋白质降解菌株,其相对丰度为41.96%;Thauera linaloolentis、Pseudoxanthomonas taiwanensis和Bacillus thermophilus均可降解蛋白质,在50℃培养的复合菌液样品中的相对丰度分别为40.34%、10.48%和6.11%;Luteimonas compost在60℃培养的复合菌液样品中的相对丰度为60.92%,具有蛋白质降解功能。(2)在高温高曝气量的条件下分离纯化富集末期的复合菌液共得到24株蛋白质降解纯菌,经分子生物学鉴定属于短短芽孢杆菌属(Brevibacillus spp.)、产碱杆菌属(Caenimicrobium spp.)、嗜热芽孢杆菌属(Bacillus spp.)、假黄单孢菌(Pseudoxanthomonas spp.)、根瘤菌属(Chelativorans spp.)、螯台菌属(Chelatococcus spp.)、藤黄单胞菌(Luteimonas spp.)、鲍特菌属(Bordetella spp.)8个属种,其中,短短芽孢杆菌属(Brevibacillus spp.)的蛋白质降解速率4800 mg/L/d。对其高效降解蛋白质的降解条件进行优化,(1)碳氮比对蛋白质降解菌复合菌液的降解速率影响较大,当碳氮比为8:1时可使蛋白质降解菌株更快地度过迟缓期和对数期;(2)对单菌株来讲,小分子葡萄糖作为外加碳源对蛋白质降解率影响最大,其中Brevibacillus borstelensis的蛋白质降解率可提升31.31%;(3)当外加葡萄糖浓度为1.0g/L时,蛋白质降解菌株更快地度过迟缓期和对数期;(4)微量元素对蛋白质降解菌株的降解效果影响不大,含量60~140μL的微量元素对蛋白质降解菌株的降解效果有促进作用,超过该浓度蛋白质降解菌株的降解效果会受到抑制。(3)由于蛋白质降解菌株均为异养菌株具有繁殖速快、密度高、极易退化的特点,故对其进行保存实验,在-80℃温度下甘油冷冻菌液保存方式下的存活率以及活性相对较高,其次为4℃温度下制备菌悬液进行保存活性恢复较快,在培养至第二代其降解蛋白质速率可完全恢复,低温保存有利于蛋白质降解菌种生长活性以及代谢活性的保持(4)将高效蛋白质降解菌株回归应用好氧发酵实验,添加制备的复合菌剂的实验组发酵后的物料臭味全部消失,质地柔软、松散,带有较浓的酸香味,在发酵过程中8h内四组发酵物料的温度达到40℃以上,添加单菌株复合菌液组升温最快达到47℃,在48h时温度达到了60℃;4个实验组总有机碳的含量有所增加总蛋白含量有所下降,全磷、全钾、全氮相对含量有所增加;72h时,4个实验组物料含水率分别为24.69%、19.97%、21.26%和36.58%;较空白对照组,接种发酵菌剂有利于堆肥的腐熟以及各类物质之间的相互转化。利用高通量测序技术探究高温阶段主要功能细菌发现:四个实验组高温阶段样品优势菌门均为厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria)。优势菌纲以芽孢杆菌纲(Bacilli)和γ-变形菌(Gammaproteobacteria)为主体。本实验添加的发酵菌种占有较大比例,FJ1、FJ2和FJ3实验组总占比分别为54.18%、58.30%和29.75%,空白组中只发现了Chelativorans composti,其占比为1.16%,由此可验证本实验添加的菌剂对鸡粪发酵有明显的促进作用。
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