纤维素降解复合菌剂及其制备方法和应用

    专利查询2025-07-30  70

    本发明属于微生物,涉及一种复合菌剂,具体为纤维素降解复合菌剂及其制备方法和应用。


    背景技术:

    1、长期以来,蚕砂资源化利用率较低,除极少部分被用来提取叶绿素、蛋白质和果胶之外,大部分蚕砂被随意丢弃或堆沤作肥料。目前传统堆肥仍是蚕砂无害化和资源化处理最常见的、也是最重要的一种处理方式,该方法的缺陷在于发酵时间长、有臭味产生、肥效低。而富含大量难降解的纤维素是蚕砂高效资源化利用的瓶颈,严重限制了蚕砂堆肥资源化处理的效率。因此,加速纤维素的分解便成了农业废弃物快速、充分腐熟资源化的关键。

    2、高产纤维素酶的功能菌常作为外源微生物菌剂,用于高纤维素农业废弃物的高效无害化处理,具有生态兼容性好、成本低、使用方便、无二次污染等优点,在高纤维素农业废弃物资源化和无害化处理领域具有天然的优势,备受重视和期待。但当前研究多聚焦单菌株的降解性能,而单菌株所产水解酶的种类和数量有限,应对环境变化的缓冲能力不高,降解效果并不理想。复合菌系则是将不同类型的纯培养物配伍组合,其酶系相比单菌株更均衡,可通过相互间的协同作用提升纤维素转化率,降解覆盖率更高。因此,相对于单一降解菌的筛选和应用而言,复合菌系的研究更值得关注。


    技术实现思路

    1、解决的技术问题:为了克服现有技术的不足,解决单株菌在降解纤维素过程中效率低的缺陷,筛选、分离并构建高产纤维素酶的复合菌剂,以实现不同菌株之间协同增效的目的。鉴于此,本发明提供了纤维素降解复合菌剂及其制备方法和应用。

    2、技术方案:纤维素降解复合菌剂,所述复合菌剂包括枯草芽孢杆菌dc11和特基拉芽孢杆菌dc-15,复合菌剂中的总活菌数至少为2.27×108cfu/ml,二者均是从蚕砂中分离、纯化获得;其中,枯草芽孢杆菌dc11分类命名为bacillus subtilis dc11,保藏编号为cgmccno.23618,保藏日期为2021年10月18日,特基拉芽孢杆菌dc-15分类命名为bacillustequilensis dc-15,保藏编号为cgmcc no.29229,保藏日期为2023年12月4日,保藏单位均为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏地点为中国北京。

    3、优选的,所述复合菌剂中:枯草芽孢杆菌dc11的活菌数为1.95-2.44×108cfu/ml,特基拉芽孢杆菌dc-15的活菌数为1.75-2.14×108cfu/ml。

    4、所述的纤维素降解复合菌剂的制备方法,包括以下步骤:

    5、s1、将枯草芽孢杆菌dc11和特基拉芽孢杆菌dc-15分别接种于lb液体培养基中,37℃摇床培养20-24h得到两种种子液;

    6、s2、将两种种子液混合,接种于液体产酶培养基中进行扩大培养,控制有效总活菌数至少为2.27×108cfu/ml,获得复合菌剂。

    7、优选的,s1中,两种种子液的培养条件为37℃、摇床转速为160rpm/min、培养时长为24h。

    8、优选的,s2中,两种种子液按照体积比1:1混合。

    9、优选的,s2中,两种种子液分别培养至指数生长期,离心富集菌体至终浓度为od600=1.8,种子液混合后加入液体产酶培养基中,在37℃、初始ph=7.0的条件下培养20h,得到复合菌剂。

    10、优选的,所述液体产酶培养基的组成为:胰蛋白胨10.0g/l,酵母提取物10.0g/l,cmc-na 10.0g/l,nacl 5.0g/l,kh2po41.0 g/l、mgso4·7h2o 0.2g/l,ph 7.0,蒸馏水1l。

    11、以上所述的纤维素降解复合菌剂在蚕砂废弃物堆肥、桑树废弃枝条降解、或有机废弃物中纤维素降解中的应用。

    12、优选的,所述复合菌剂应用前,采用无机盐培养基洗涤、取沉淀,再加入无菌无机盐培养基制成菌悬液,制得复合菌剂接种液。

    13、优选的,所述无机盐培养基的组成为:(nh4)2so41.5 g,kh2po40.5 g,k2hpo41.5 g,mgso40.5 g,ph 7.0,蒸馏水1l。

    14、优选的,纤维素降解复合菌剂添加的百分含量为1.5-3.0%。

    15、进一步的,将所述复合菌剂用于蚕砂降解时,可将蚕砂与麦麸按质量比2:1混合,然后向其中接种复合菌剂,混合均匀后连续发酵6-7天。

    16、本发明所述复合菌剂协同作用的原理在于:本发明所述复合菌剂利用了特基拉芽孢杆菌繁殖能力强、适应性好、促进纤维素降解和土传病害的防治作用,结合枯草芽孢杆菌以协同提高酶系活力、分泌内切纤维素酶加速纤维素降解的作用。两种菌系的协同作用更好地促进了蚕砂等高纤维农业废弃物的降解,提高蚕砂堆肥资源化处理的效率,很大程度上促进了纤维素的腐解利用。

    17、有益效果:(1)本发明所述复合菌剂具有促进纤维素和粗蛋白降解、提高发酵产品速效养分和发酵效率、增加堆肥无害化程度与作物促生长效果等多重功能;复合菌剂的纤维素内切葡聚糖酶(cmcase)酶活达86.48u·ml-1,滤纸酶(fpa)酶活达73.5u·ml-1,外切β-葡聚糖苷酶(cbh)酶活达82.61u·ml-1,活力值明显大于单一菌种酶活力值的简单加和,协同效果明显;(2)所述复合菌剂应用于高纤维含量的蚕砂堆肥时,在6天的发酵过程中,本发明菌剂处理堆体的理化性质变化明显优于单一菌体,堆肥产品养分含量显著提高,安全性与无害化程度明显增强,有利于促进植物生长。针对难降解的蚕砂纤维素,该复合菌剂展现出极强的纤维素降解潜力,且具有很好的生物强化效果,为蚕砂快速资源化循环利用奠定理论基础和提供实践指导。



    技术特征:

    1.纤维素降解复合菌剂,其特征在于,所述复合菌剂包括枯草芽孢杆菌dc11和特基拉芽孢杆菌dc-15,复合菌剂中的总活菌数至少为2.27×108cfu/ml,二者均是从蚕砂中分离、纯化获得;其中,枯草芽孢杆菌dc11分类命名为bacillus subtilis dc11,保藏编号为cgmcc no.23618,保藏日期为2021年10月18日,特基拉芽孢杆菌dc-15分类命名为bacillustequilensis dc-15,保藏编号为cgmcc no.29229,保藏日期为2023年12月4日,保藏单位均为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏地点为中国北京。

    2.根据权利要求1所述的纤维素降解复合菌剂,其特征在于,所述复合菌剂中:枯草芽孢杆菌dc11的活菌数为1.95-2.44×108cfu/ml,特基拉芽孢杆菌dc-15的活菌数为1.75-2.14×108cfu/ml。

    3.权利要求1或2所述的纤维素降解复合菌剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

    4.根据权利要求3所述的纤维素降解复合菌剂的制备方法,其特征在于,s2中,两种种子液按照体积比1:1混合。

    5.根据权利要求3所述的纤维素降解复合菌剂的制备方法,其特征在于,s2中,两种种子液分别培养至指数生长期,离心富集菌体至终浓度为od600=1.8,种子液混合后加入液体产酶培养基中,在37℃、初始ph=7.0的条件下培养20h,得到复合菌剂。

    6.根据权利要求3所述的纤维素降解复合菌剂的制备方法,其特征在于,所述液体产酶培养基的组成为:胰蛋白胨10.0g/l,酵母提取物10.0g/l,cmc-na 10.0g/l,nacl 5.0g/l,kh2po41.0 g/l、mgso4·7h2o 0.2g/l,ph 7.0,蒸馏水1l。

    7.权利要求1或2所述的纤维素降解复合菌剂在蚕砂废弃物堆肥、桑树废弃枝条降解、或有机废弃物中纤维素降解中的应用。

    8.根据权利要求7所述的应用,其特征在于,所述复合菌剂应用前,采用无机盐培养基洗涤、取沉淀,再加入无菌无机盐培养基制成菌悬液,制得复合菌剂接种液。

    9.根据权利要求8所述的应用,其特征在于,所述无机盐培养基的组成为:(nh4)2so41.5g,kh2po40.5 g,k2hpo41.5 g,mgso40.5 g,ph 7.0,蒸馏水1l。

    10.根据权利要求7所述的应用,其特征在于,纤维素降解复合菌剂添加的百分含量为1.5-3.0%。


    技术总结
    本发明公开了纤维素降解复合菌剂及其制备方法和应用,所述复合菌剂包括枯草芽孢杆菌DC11和特基拉芽孢杆菌DC‑15,二者均是从蚕砂中分离、纯化获得;其中,枯草芽孢杆菌DC11分类命名为Bacillus subtilis DC11,保藏编号为CGMCC NO.23618,特基拉芽孢杆菌DC‑15分类命名为Bacillus tequilensis DC‑15,保藏编号为CGMCC NO.29229,保藏日期为2023年12月4日。优点在于:所述复合菌剂应用于高纤维含量的蚕砂堆肥时,在6天的发酵过程中,本发明菌剂处理堆体的理化性质变化明显优于单一菌体,堆肥产品养分含量显著提高,安全性与无害化程度明显增强,有利于促进植物生长。针对难降解的蚕砂纤维素,该复合菌剂展现出极强的纤维素降解潜力,且具有很好的生物强化效果,为蚕砂快速资源化循环利用奠定理论基础和提供实践指导。

    技术研发人员:李豪,张元昊,周洁灵,桂仲争,张然,姜雪萍,陈瑞,陈晨,孔佳
    受保护的技术使用者:江苏科技大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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