CN111808779A - 一种嗜热地芽孢杆菌及其在农业废弃物中的应用 - Google Patents

一种嗜热地芽孢杆菌及其在农业废弃物中的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN111808779A
CN111808779A CN202010745002.9A CN202010745002A CN111808779A CN 111808779 A CN111808779 A CN 111808779A CN 202010745002 A CN202010745002 A CN 202010745002A CN 111808779 A CN111808779 A CN 111808779A
Authority
CN
China
Prior art keywords
compost
fermentation
substrate
geobacillus
geobacillus thermophilus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010745002.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111808779B (zh
Inventor
赵志军
陈枭嘉
史吉平
王晨阳
李沁雨
李立
马新新
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Advanced Research Institute of CAS
Original Assignee
Shanghai Advanced Research Institute of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Advanced Research Institute of CAS filed Critical Shanghai Advanced Research Institute of CAS
Priority to CN202010745002.9A priority Critical patent/CN111808779B/zh
Publication of CN111808779A publication Critical patent/CN111808779A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111808779B publication Critical patent/CN111808779B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20Bacteria; Culture media therefor
    • C12N1/205Bacterial isolates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12RINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
    • C12R2001/00Microorganisms ; Processes using microorganisms
    • C12R2001/01Bacteria or Actinomycetales ; using bacteria or Actinomycetales
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05FORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C05F17/20Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation using specific microorganisms or substances, e.g. enzymes, for activating or stimulating the treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05FORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F3/00Fertilisers from human or animal excrements, e.g. manure
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05FORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F5/00Fertilisers from distillery wastes, molasses, vinasses, sugar plant or similar wastes or residues, e.g. from waste originating from industrial processing of raw material of agricultural origin or derived products thereof
    • C05F5/006Waste from chemical processing of material, e.g. diestillation, roasting, cooking
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05FORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F7/00Fertilisers from waste water, sewage sludge, sea slime, ooze or similar masses
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20Bacteria; Culture media therefor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/40Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse

Abstract

本发明涉及生物技术领域,特别是涉及一种嗜热地芽孢杆菌。本发明提供一种嗜热地芽孢杆菌,其保藏号为CGMCC No.20328。本发明所提供的嗜热地芽孢杆菌能够利用堆肥原料自身发酵的热量作为热源,进行繁殖生长,达到热能利用与废物处理的双重功效。此外,该菌株所制备的菌剂具有较低的含水率,利于保存与运输,使用时可以直接与堆料混合,操作方便,还不会提高物料水分,也是一种良好的湿基物料调理剂,具有广泛的应用价值。

Description

一种嗜热地芽孢杆菌及其在农业废弃物中的应用
技术领域
本发明涉及生物技术领域,特别是涉及一种嗜热地芽孢杆菌。
背景技术
中国每年产生的豆渣高达1500万吨。但由于豆渣颗粒大、质地粗糙、易腐坏等缺点,大部分豆渣只能作为饲料使用,且由于含有胰蛋白酶抑制素等抗营养因子,能阻碍动物体内胰蛋白酶对豆类蛋白质的消化吸收,如果直接用于牲畜饲养,会造成腹泻,影响生长。此外,生豆渣含水量高、蛋白质脂肪含量丰富,不易保存,很容易发霉酸败变质,进而污染周围环境。
堆肥被认为是处理有机废物的一种经济有效的技术,它能将豆渣中的有机质转化成植物可有效利用的有机酸,从而成为植物的良好肥料。但是目前国内堆肥发酵主要采用中温微生物菌剂发酵,进而导致发酵温度较低(40-60℃),发酵时间长(2-3个月),且容易出现病虫害杀灭不彻底、发酵不充分、营养元素流失等问题。为了克服传统堆肥技术的不足,近年来出现了一种新型的高温好氧堆肥发酵技术,通过高温可以提高生物转化效率。因此,在豆渣中接入嗜热菌,能加速豆渣有机质降解转化,促进堆肥腐熟,缩短堆肥周期,从而使得堆肥的质量和效率得到提升。
嗜热菌是一类在高温条件下仍能生长并可以保持生物降解活性的微生物菌群。嗜热菌的细胞中含有的酶蛋白具有独特的耐热性和与之相适应的三维分子结构,具有广泛的应用价值。嗜热菌与常温菌相比,具有更高的微生物代谢活性和有机物降解速率,在固体有机废物处理领域具有广阔的应用前景和科学价值。嗜热菌还具有热稳定性高的降解酶,可以将堆肥温度维持在65℃以上或更高的温度,所以可以更加有效的杀死病原微生物,达到无害化的要求,同时嗜热菌酶不仅耐热,而且对不良化学环境也具有高度的耐受性,能抵抗一些有毒害作用的污染物或代谢产物的抑制作用,提高处理效率,缩短生产周期。嗜热菌的应用,可为有机固体废物更好的实现减量化、无害化、稳定化和资源化利用的工业化生产创造有利条件。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种嗜热地芽孢杆菌,用于解决现有技术中的问题。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明一方面提供一种嗜热地芽孢杆菌,其保藏号为CGMCC No.20328。
本发明另一方面提供一种堆肥接种菌剂,包括上述的嗜热地芽孢杆菌或其发酵产物。
本发明另一方面提供上述堆肥接种菌剂的制备方法,包括:将上述的嗜热地芽孢杆菌接种于底物进行发酵处理。
在本发明一些实施方式中,所述嗜热地芽孢杆菌为活化后的嗜热地芽孢杆菌。
在本发明一些实施方式中,所述底物选自有机固废,所述底物的蛋白质含量≥0.5wt%,所述底物的纤维素含量≤80wt%,所述底物的pH=5~10,所述底物的EC≤5mS/cm,所述底物的含水量为50~70wt%,所述底物优选选自豆渣、畜禽粪便、生活污泥中的一种或多种的组合。
在本发明一些实施方式中,所述发酵处理中,嗜热地芽孢杆菌的接种量为≥1x106CFU/kg,通气量为0.3-0.8L/(min·kg),发酵温度为60~70℃,发酵时间为3~7d。
在本发明一些实施方式中,还包括:将发酵处理所得物料进行陈化风干处理。
在本发明一些实施方式中,陈化风干处理所得的物料的含水率≤30wt%。
本发明另一方面提供上述的嗜热地芽孢杆菌或其发酵产物、或上述的堆肥接种菌剂在堆肥制备中的用途。
本发明另一方面提供一种堆肥的制备方法,包括:将上述的嗜热地芽孢杆菌或其发酵产物、或上述的堆肥接种菌剂与堆肥原料混合、堆置发酵。
在本发明一些实施方式中,所述堆肥原料选自有机固废,所述堆肥原料的蛋白质含量≥0.5wt%,所述堆肥原料的纤维素含量≤80wt%,所述堆肥原料的pH=5~10,所述堆肥原料的EC≤5mS/cm,所述堆肥原料的含水量为50~70wt%,所述底物优选选自豆渣、畜禽粪便、生活污泥中的一种或多种的组合。
在本发明一些实施方式中,堆肥接种菌剂的使用量为≥1x106CFU/kg。
本发明另一方面提供一种堆肥,由上述的嗜热地芽孢杆菌或其发酵产物、上述的堆肥接种菌剂、或上述的堆肥的制备方法制备获得。
附图说明
图1显示为本发明实施例2中嗜热地芽孢杆菌菌株Geobacillus toebii CXJ-01的温度生长曲线示意图。
图2显示为本发明实施例4中接菌组和空白组的堆温对比示意图。
图3显示为本发明实施例4中接菌组和空白组的种子发芽指数对比示意图。
具体实施方式
为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰,以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容容易地了解本申请发明的其他优点及功效。
本发明发明人经过大量实践研究,意外发现了一种嗜热地芽孢杆菌,该菌株能够以底物为原料、并依靠底物自身发酵的热量为热源,在较高温度下快速增殖生长,可以被用于堆肥的生产制备,在此基础上完成了本发明。
本发明第一方面提供一种嗜热地芽孢杆菌,其保藏号为CGMCC No.20328。本申请所提供的嗜热地芽孢杆菌菌株是以高温期(中心温度大于70℃)的马粪堆肥作为分离源,在70℃的温度条件下经富集分离纯化得到的,过程中所使用的培养基为CYS培养基。采用16SrRNA序列测定方法可知,该菌株的16S rRNA序列与Geobacillus toebii R-32639具有很高的相似性,同源性为99.88%,鉴定为属于地芽孢杆菌属(Geobacillus toebii)。
本发明第二方面提供一种堆肥接种菌剂,包括本发明第一方面所提供的嗜热地芽孢杆菌或其发酵产物。本发明所提供的嗜热地芽孢杆菌或其发酵产物可以被用于制备堆肥接种菌剂,通常来说,虽然嗜热地芽孢杆菌本身也有可能直接被用于制备堆肥,但是将其制备成堆肥接种菌剂的形成,可以更加便于对其进行处理或使用,以便于将上述嗜热地芽孢杆菌进一步引入堆肥原料,并进行堆置发酵以提供堆肥产物。
本发明所提供的堆肥接种菌剂中,通常还可以包括用于形成堆肥接种菌剂的底物及其对应产物,这些底物通常可以作为嗜热地芽孢杆菌的营养源,其主要成分通常可以包括理想的蛋白质等。
本发明第三方面提供本发明第二方面所提供的堆肥接种菌剂的制备方法,本领域技术人员公知的是,通常可以通过将微生物接种于营养源、并进一步进行发酵处理,以提供堆肥接种菌剂。例如,堆肥接种菌剂的制备方法可以包括:将如权利要求1所述的嗜热地芽孢杆菌接种于底物,发酵处理。
本发明所提供的堆肥接种菌剂的制备方法中,在接种前,通常还可以对嗜热地芽孢杆菌进行活化处理,从而可以获得活力旺盛的、接种数量足够的培养物。合适的对嗜热地芽孢杆菌进行活化的方法对于本领域技术人员来说应该是已知的,例如,可以将上述嗜热地芽孢杆菌接种到合适的培养基中(例如,CYS液体培养基等),再例如,活化处理的培养温度可以为60~70℃、60~62℃、62~64℃、64~66℃、66~68℃、或68~70℃,活化处理的培养时间可以为12~24h、12~16h、16~20h、或20~24h。
本发明所提供的堆肥接种菌剂的制备方法中,堆肥接种菌剂制备中所使用的底物通常可以作为嗜热地芽孢杆菌的营养源,其主要成分通常可以包括理想种类和含量的蛋白质等,还可以具有合适的纤维素含量、含水量、盐含量等。例如,底物的蛋白质含量通常≥0.5wt%、≥0.6wt%、≥0.8wt%、≥1wt%、≥1.2wt%、≥1.4wt%、≥1.6wt%、≥1.8wt%、≥2wt%、≥2.2wt%、≥2.4wt%、≥2.6wt%、≥2.8wt%、或≥3wt%。再例如,底物的纤维素含量通常≤84wt%、≤82wt%、≤80wt%、≤78wt%、≤76wt%、≤74wt%、≤72wt%、或≤70wt%。再例如,底物的pH值可以为5~10、5~6、6~7、7~8、8~9、或9~10。再例如,底物的EC(可溶性盐浓度)可以≤5.4mS/cm、≤5.2mS/cm、≤5mS/cm、≤4.8mS/cm、或≤4.6mS/cm。再例如,底物的含水量可以为50~70wt%、50~54wt%、54~58wt%、58~62wt%、62~66wt%、或66~70wt%。再例如,底物通常可以是各种有机固废,具体可以是豆渣、畜禽粪便、生活污泥等中的一种或多种的组合。
本发明所提供的堆肥接种菌剂的制备方法中,合适的发酵处理的条件对于本领域技术人员来说应该是可以被适当选择的。例如,嗜热地芽孢杆菌的接种量可以为≥1x106CFU/kg、≥1x107CFU/kg、≥1x108CFU/kg、或≥1x109CFU/kg。再例如,发酵过程中,通气量可以为0.3~0.8L/(min·kg)、0.3~0.4L/(min·kg)、0.4~0.5L/(min·kg)、0.5~0.6L/(min·kg)、0.6~0.7L/(min·kg)、或0.7~0.8L/(min·kg),发酵温度可以为60~70℃、60~62℃、62~64℃、64~66℃、66~68℃、或68~70℃,发酵时间可以为3~7d、3~4d、4~5d、5~6d、或6~7d。再例如,发酵过程中,还可以对物料进行适当的翻堆。
本发明所提供的堆肥接种菌剂的制备方法中,还可以包括:将发酵处理所得物料进行陈化风干处理。将发酵处理所得物料进行陈化风干主要是为了脱除物料中多余的水分。例如,陈化风干处理所得的物料的含水率可以≤40wt%、≤35wt%、≤30wt%、≤25wt%、或≤20wt%。
本发明第四方面提供本发明第一方面所提供的嗜热地芽孢杆菌或其发酵产物、或本发明第二方面所提供的堆肥接种菌剂在堆肥制备中的用途。
本发明第五方面提供一种堆肥的制备方法,包括:将本发明第一方面所提供的嗜热地芽孢杆菌或其发酵产物、或本发明第二方面所提供的堆肥接种菌剂与堆肥原料混合、堆置发酵。本申请所提供的嗜热地芽孢杆菌在于堆肥原料混合、堆置后,可以利用堆肥原料自身发酵的热量作为热源,并可以在较低的温度条件下(例如,30~50℃、30~35℃、35~40℃、40~45℃、或45~50℃)开始快速增殖,从而可以快速启动堆体发酵,使堆肥发酵快速进入高温期,并可以在较高的温度条件下(例如,40~75℃、40~45℃、45~50℃、50~55℃、55~60℃、60~65℃、65~70℃、70~75℃、或更高的温度条件)高效进行,从而可以有效缩短堆肥的腐熟时间。
本发明所提供的堆肥的制备方法中,堆肥原料通常可以作为嗜热地芽孢杆菌的营养源,其通常可以包括理想种类和含量的蛋白质等,还可以具有合适的纤维素含量、含水量、盐含量等。例如,堆肥原料的蛋白质含量通常≥0.5wt%、≥0.6wt%、≥0.8wt%、≥1wt%、≥1.2wt%、≥1.4wt%、≥1.6wt%、≥1.8wt%、≥2wt%、≥2.2wt%、≥2.4wt%、≥2.6wt%、≥2.8wt%、或≥3wt%。再例如,堆肥原料的纤维素含量通常≤84wt%、≤82wt%、≤80wt%、≤78wt%、≤76wt%、≤74wt%、≤72wt%、或≤70wt%。再例如,堆肥原料的pH值可以为5~10、5~6、6~7、7~8、8~9、或9~10。再例如,堆肥原料的EC可以≤5.4mS/cm、≤5.2mS/cm、≤5mS/cm、≤4.8mS/cm、或≤4.6mS/cm。再例如,堆肥原料的含水量可以为50~70wt%、50~54wt%、54~58wt%、58~62wt%、62~66wt%、或66~70wt%,从而使得堆体透气性好,减少由于厌氧发酵产生的臭气。。再例如,堆肥原料通常可以是各种有机固废,具体可以是豆渣、畜禽粪便、生活污泥等中的一种或多种的组合。
本发明所提供的堆肥的制备方法中,合适的堆置发酵条件对于本领域技术人员来说应该是可以被适当选择的。例如,堆肥接种菌剂的使用量可以为≥1x106CFU/kg、≥1x107CFU/kg、≥1x108CFU/kg、或≥1x109CFU/kg。再例如,堆置发酵过程中,还可以对物料进行适当的翻堆。
本发明第六方面提供一种堆肥,由本发明第一方面所提供的嗜热地芽孢杆菌或其发酵产物、本发明第二方面所提供的堆肥接种菌剂、或本发明第五方面所提供的堆肥的制备方法制备获得。
本发明所提供的嗜热地芽孢杆菌能够利用堆肥原料自身发酵的热量作为热源,进行繁殖生长,达到热能利用与废物处理的双重功效。此外,该菌株所制备的菌剂具有较低的含水率,利于保存与运输,使用时可以直接与堆料混合,操作方便,还不会提高物料水分,也是一种良好的湿基物料调理剂,具有广泛的应用价值。
下面通过实施例对本申请的发明予以进一步说明,但并不因此而限制本申请的范围。
实施例1
嗜热地芽孢杆菌Geobacillus toebii CXJ-01的分离与鉴定
在无菌的环境中,称取10g马粪堆肥样品于的100ml无菌水三角瓶中,置于摇床上200r/min振荡30min,使样品充分散开,然后在70℃下,培养24小时。
取出以上培养的三角瓶,在无菌的环境中,静置3min,再用无菌吸管吸取10ml上清液加到装有100ml已灭菌的CYS培养基中,充分摇匀,放置于70℃下,置于摇床上200r/min,富集培养24小时,如此,传代培养3代。CYS培养基配方如下:胰蛋白胨3g、酵母粉2g、可溶性淀粉1g、NaCl 3g、CaCl2 0.5g、MgCl2 0.125g、FeSO4 10mg,微量元素液100μL,加蒸馏水定容至1L,用NaOH调节pH至7.5,121℃高压灭菌20min冷却至室温保存。其中,微量元素液配方如下:Na2MoO4·2H2O 12g、VOSO4 1g、MnCl2 5g、ZnSO4·7H2O 0.6g、CuSO4·5H2O 0.15g、CoCl2·6H2O 8g、NiCl2·6H2O 0.2g,加蒸馏水定容至1L,pH自然。
取出以上培养3代的富集培养三角瓶,用1mL无菌吸管吸取1mL上清液加到装有10mL无菌水中即得10-1稀释液。依次类推,制得10-3至10-9稀释液。取6个无菌固体CYS平板,用无菌吸管分别吸取以上稀释液0.2mL,接入平板,涂均匀,并在培养皿上作好稀释度及日期标记。
将上述平板放入恒温培养箱中,在70℃进行培养24小时。
观察各平板的生长情况,选择菌落分散较好的平板上挑取菌落形态不同的单菌落进行划线培养,如此至3代以后。
以平板上的单菌落的DNA为模板,PCR扩增其16S rRNA序列,引物为27F(5’-AGAGTT TGA TCC TGG CTC AG-3’)(SEQ ID NO.2)和1492R(5’-GGT TAC CTT GTT ACG ACT T-3’)(SEQ ID NO.3)。PCR反应程序为:95℃预变性5min,95℃变性30s,53℃退火45s,72℃延伸90s,30个循环,72℃延伸10mino扩增产物经电泳检测其纯度后测序。获得的16S rRNA基因序列通过NCBI数据库进行比对,与菌株Geobacillus toebii R-32639的相似性最高,同源性为99.88%,序列测试结果如SEQ ID NO.1所示。把该菌株鉴定为地芽孢杆菌属(Geobacillus toebii),命名为Geobacillus toebii CXJ-01,并于2020年7月08日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号,中国科学院微生物研究所,邮编100101)保藏,分类命名为Geobacillus toebii,保藏号为CGMCC No.20328。gacgaacgctggcggcgtgcctaatacatgcaagtcgagcggaccgaacggaagcttgcttctgttcggttagcggcggacgggtgagtaacacgtgggtaacctgcccgtaagaccgggataactccgggaaaccggggctaataccggataacaccgaagaccgcatggtcttyggttgaaaggtggcttttgctaccacttacggatgggcccgcggcgcattagctagttggtgaggtaacggctcaccaaggcgacgatgcgtagccggcctgagagggtgaccggccacactgggactgagacacggcccagactcctacgggaggcagcagtagggaatcttccgcaatggacgaaagtctgacggagcgacgccgcgtgagcgaagaaggtcttcggatcgtaaagctctgttgttagggaagaagaagtaccgttcgaatagggcggtacggtgacggtacctaacgagaaagccccggctaactacgtgccagcagccgcggtaatacgtagggggcgagcgttgtccggaattattgggcgtaaagcgcgcgcaggcggtcccttaagtctgatgtgaaagcccacggctcaaccgtggagggtcattggaaactgggggacttgagtgcagaagaggagagcggaattccacgtgtagcggtgaaatgcgtagagatgtggaggaacaccagtggcgaaggcggctctctggtctgtaactgacgctgaggcgcgaaagcgtggggagcaaacaggattagataccctggtagtccacgccgtaaacgatgagtgctaagtgttagaggggttttccctttagtgctgctttcccgcctcaccttcatttaaaaacaaaaaaccccccttcgccatgggggttcctccactcttctcccattttcacgcctcacagtgggaattcgctcctccccttctggcctcaaagtcccccagtttccaatgaccctccagggttgagcctggggctttcacatcaaacttaagggacccgcctgcgcgcggctttacgcccataatttcggaaaacgctcgccccctacgtattaccggcggctgctggcacgtaggtagcccgggggctttctcggttaggtaccgtcaccgtaacgcctattcgaacggtacttctctccctaacacagaactttacgaatcgaagacttcttccttcagcggcggtccctccgtagactgccggtgacaaaccggaggaargtggggatgacgtcaaatcatcatgccccttatgacctgggctacacacgtgctacaatgggcggtacaaagggctgcgaacccgcgagggggagcgaatcccaaaaagccgctctcagttcggattgcaggctgcaactcgcctgcatgaagccggaatcgctagtaatcgcggatcagcatgccgcggtgaatacgttcccgggccttgtacacaccgcccgtcacaccacgagagcttgcaacacccgaagtcggtgaggtaacccgtaagggagccagccgccgaaggtggggcaagtgattggggtgaagtcgtaacaaggtagccgtaccggaagg(SEQ ID NO.1)
实施例2
嗜热地芽孢杆菌Geobacillus toebii CXJ-01生长温度范围确定
将实施例1获得的Geobacillus toebii CXJ-01单菌落接入到含50mLCYS液体培养基的250mL锥形瓶中,70℃振荡培养12h,振荡频率为160-180rpm。培养后的菌液通过离心机6000rpm离心5min,收集菌体。利用无菌水将菌体吹打均匀,调节菌液的OD600至0.1左右。
取0.1mL上述菌液,加入到含3mLCYS液体培养基的试管中,将试管分别放入30℃、40℃、50℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃的水浴锅进行振荡培养,培养时间为12h。测定试管中菌液的OD600
结果如图1所示,通过温度生长曲线可知,Geobacillus toebii CXJ-01生长温度在40-75℃,其中65℃左右为该菌株最适生长温度。
实施例3
豆渣堆肥接种菌剂的制备:
(1)液体活化:取保藏的菌种Geobacillus toebii CXJ-01,接入液体CYS培养基中,在60-70℃活化培养24h,摇床转速为200rpm。
(2)制备接种菌剂,选含水量40%豆渣为主料,豆渣基本性质如表1所示,装入固体发酵罐中进行发酵,按质量比10:1加入步骤(1)制得的菌液,通气量0.5L/(min·Kg),温度控制在70℃,发酵5天,期间每天翻堆一次。
表1
原料 全碳(%) 全氮(%) 碳氮比
豆渣 37.7-55.4 1.59-1.78 21.2-34.9
(3)取出物料进行陈化风干,使含水率下降至30%以下,所得陈化料进行筛分后即为堆肥固体接种菌剂。
实施例4
豆渣堆肥的制备:
将新鲜豆渣通过干湿分离器进行压榨,得到含水量为60%左右的豆渣,取14吨该豆渣与本发明实施例3制得的6吨接种菌剂混合均匀,置于长5m宽3m槽中进行发酵。同时进行不接种的豆渣空白试验。
堆肥周期为14天,通风方式为底部通风,堆肥后24小时后进行通风,通气量为0.1L/(min·kg),用温度计测定温度。每天翻堆1次,翻堆后取样检测相关指标。种子发芽指数的测定采用国标《GB/T 23486-2009》中附录A进行测定。实验结果见图2和图3。
从图2可见,接种处理后1天豆渣温度升至70℃,而空白处理的堆温仅为29℃;堆肥前12天,接菌处理平均温度在70℃左右,比对照处理平均温度高约13℃。堆肥的第13天后,接菌处理温度出现明显下降,豆渣高温堆肥基本结束。
从图3可见,接种处理后,接菌组的豆渣种子发芽指数在4天内开始下降,随后,种子发芽指数开始上升。在第6天种子发芽指数达到腐熟标准(大于85%),在10天时达到最高值,此时种子发芽指数为128%,此时浸出液已对种子发芽无毒害性作用。而空白组的种子发芽指数在堆肥结束时仅81%,未达到腐熟标准。
综上所述,本发明实施例3制得的豆渣固体接种菌剂,可快速启动堆体发酵,使堆肥快速进入高温期,在约70℃的高温环境中高效进行,同时缩短腐熟时间,将豆渣堆肥腐熟时间缩短至6天。
综上所述,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
分类命名:Geobacillus toebii
保藏日期:2020年7月08日
保藏单位:中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)
保藏单位地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号,中国科学院微生物研究所,邮编100101
保藏编号:CGMCC No.20328。
序列表
<110> 中国科学院上海高等研究院
<120> 一种嗜热地芽孢杆菌及其在农业废弃物中的应用
<160> 3
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 1593
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 1
gacgaacgct ggcggcgtgc ctaatacatg caagtcgagc ggaccgaacg gaagcttgct 60
tctgttcggt tagcggcgga cgggtgagta acacgtgggt aacctgcccg taagaccggg 120
ataactccgg gaaaccgggg ctaataccgg ataacaccga agaccgcatg gtcttyggtt 180
gaaaggtggc ttttgctacc acttacggat gggcccgcgg cgcattagct agttggtgag 240
gtaacggctc accaaggcga cgatgcgtag ccggcctgag agggtgaccg gccacactgg 300
gactgagaca cggcccagac tcctacggga ggcagcagta gggaatcttc cgcaatggac 360
gaaagtctga cggagcgacg ccgcgtgagc gaagaaggtc ttcggatcgt aaagctctgt 420
tgttagggaa gaagaagtac cgttcgaata gggcggtacg gtgacggtac ctaacgagaa 480
agccccggct aactacgtgc cagcagccgc ggtaatacgt agggggcgag cgttgtccgg 540
aattattggg cgtaaagcgc gcgcaggcgg tcccttaagt ctgatgtgaa agcccacggc 600
tcaaccgtgg agggtcattg gaaactgggg gacttgagtg cagaagagga gagcggaatt 660
ccacgtgtag cggtgaaatg cgtagagatg tggaggaaca ccagtggcga aggcggctct 720
ctggtctgta actgacgctg aggcgcgaaa gcgtggggag caaacaggat tagataccct 780
ggtagtccac gccgtaaacg atgagtgcta agtgttagag gggttttccc tttagtgctg 840
ctttcccgcc tcaccttcat ttaaaaacaa aaaacccccc ttcgccatgg gggttcctcc 900
actcttctcc cattttcacg cctcacagtg ggaattcgct cctccccttc tggcctcaaa 960
gtcccccagt ttccaatgac cctccagggt tgagcctggg gctttcacat caaacttaag 1020
ggacccgcct gcgcgcggct ttacgcccat aatttcggaa aacgctcgcc ccctacgtat 1080
taccggcggc tgctggcacg taggtagccc gggggctttc tcggttaggt accgtcaccg 1140
taacgcctat tcgaacggta cttctctccc taacacagaa ctttacgaat cgaagacttc 1200
ttccttcagc ggcggtccct ccgtagactg ccggtgacaa accggaggaa rgtggggatg 1260
acgtcaaatc atcatgcccc ttatgacctg ggctacacac gtgctacaat gggcggtaca 1320
aagggctgcg aacccgcgag ggggagcgaa tcccaaaaag ccgctctcag ttcggattgc 1380
aggctgcaac tcgcctgcat gaagccggaa tcgctagtaa tcgcggatca gcatgccgcg 1440
gtgaatacgt tcccgggcct tgtacacacc gcccgtcaca ccacgagagc ttgcaacacc 1500
cgaagtcggt gaggtaaccc gtaagggagc cagccgccga aggtggggca agtgattggg 1560
gtgaagtcgt aacaaggtag ccgtaccgga agg 1593
<210> 2
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 2
agagtttgat cctggctcag 20
<210> 3
<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 3
ggttaccttg ttacgactt 19

Claims (10)

1.一种嗜热地芽孢杆菌,其保藏号为CGMCC No.20328。
2.一种堆肥接种菌剂,包括如权利要求1所述的嗜热地芽孢杆菌或其发酵产物。
3.如权利要求2所述的堆肥接种菌剂的制备方法,包括:将如权利要求1所述的嗜热地芽孢杆菌接种于底物进行发酵处理。
4.如权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述嗜热地芽孢杆菌为活化后的嗜热地芽孢杆菌;
和/或,所述底物选自有机固废,所述底物的蛋白质含量≥0.5wt%,所述底物的纤维素含量≤80wt%,所述底物的pH=5~10,所述底物的EC≤5mS/cm,所述底物的含水量为50~70wt%,所述底物优选选自豆渣、畜禽粪便、生活污泥中的一种或多种的组合;
和/或,所述发酵处理中,嗜热地芽孢杆菌的接种量为≥1x 106CFU/kg,通气量为0.3-0.8L/(min·kg),发酵温度为60~70℃,发酵时间为3~7d。
5.如权利要求3所述的制备方法,其特征在于,还包括:将发酵处理所得物料进行陈化风干处理。
6.如权利要求5所述的制备方法,其特征在于,陈化风干处理所得的物料的含水率≤30wt%。
7.如权利要求1所述的嗜热地芽孢杆菌或其发酵产物、或如权利要求2所述的堆肥接种菌剂在堆肥制备中的用途。
8.一种堆肥的制备方法,包括:将如权利要求1所述的嗜热地芽孢杆菌或其发酵产物、或如权利要求2所述的堆肥接种菌剂与堆肥原料混合、堆置发酵。
9.如权利要求8所述的堆肥的制备方法,其特征在于,所述堆肥原料选自有机固废,所述堆肥原料的蛋白质含量≥0.5wt%,所述堆肥原料的纤维素含量≤80wt%,所述堆肥原料的pH=5~10,所述堆肥原料的EC≤5mS/cm,所述堆肥原料的含水量为50~70wt%,所述底物优选选自豆渣、畜禽粪便、生活污泥中的一种或多种的组合;
和/或,堆肥接种菌剂的使用量为≥1x 106CFU/kg。
10.一种堆肥,由权利要求1所述的嗜热地芽孢杆菌或其发酵产物、如权利要求2所述的堆肥接种菌剂、或如权利要求8~9任一权利要求所述的堆肥的制备方法制备获得。
CN202010745002.9A 2020-07-29 2020-07-29 一种嗜热地芽孢杆菌及其在农业废弃物中的应用 Active CN111808779B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010745002.9A CN111808779B (zh) 2020-07-29 2020-07-29 一种嗜热地芽孢杆菌及其在农业废弃物中的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010745002.9A CN111808779B (zh) 2020-07-29 2020-07-29 一种嗜热地芽孢杆菌及其在农业废弃物中的应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111808779A true CN111808779A (zh) 2020-10-23
CN111808779B CN111808779B (zh) 2022-07-05

Family

ID=72863240

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010745002.9A Active CN111808779B (zh) 2020-07-29 2020-07-29 一种嗜热地芽孢杆菌及其在农业废弃物中的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111808779B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112195132A (zh) * 2020-10-26 2021-01-08 中国科学院上海高等研究院 一种嗜热甲基杆菌及其在有机固体废弃物中的应用
CN112608875A (zh) * 2021-03-08 2021-04-06 中国科学院上海高等研究院 一种易腐有机固废生物干化菌种及其应用
CN115707674A (zh) * 2022-11-02 2023-02-21 中建能源管理(辽宁)有限公司 一种利用超高温好氧微生物发酵处理处置生活污泥的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102660486A (zh) * 2012-01-21 2012-09-12 大地绿源环保科技(北京)有限公司 一株嗜热地芽孢杆菌utm01及其应用
CN103740608A (zh) * 2013-12-09 2014-04-23 南京农业大学 一株嗜热地芽孢杆菌njrc-14及其微生物有机肥料
CN105154373A (zh) * 2015-10-08 2015-12-16 山东大学 牛粪高温腐熟剂及其制备方法
CN105254353A (zh) * 2015-10-08 2016-01-20 山东大学 玉米秸秆高温腐熟剂及其制备方法
WO2016064358A1 (en) * 2014-10-24 2016-04-28 Bi̇o Ha Us Bi̇yoteknoloji̇ Maki̇na Paz. Ltd. Şti. Method for conversion of organic substances and biological activator

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102660486A (zh) * 2012-01-21 2012-09-12 大地绿源环保科技(北京)有限公司 一株嗜热地芽孢杆菌utm01及其应用
CN103740608A (zh) * 2013-12-09 2014-04-23 南京农业大学 一株嗜热地芽孢杆菌njrc-14及其微生物有机肥料
WO2016064358A1 (en) * 2014-10-24 2016-04-28 Bi̇o Ha Us Bi̇yoteknoloji̇ Maki̇na Paz. Ltd. Şti. Method for conversion of organic substances and biological activator
CN105154373A (zh) * 2015-10-08 2015-12-16 山东大学 牛粪高温腐熟剂及其制备方法
CN105254353A (zh) * 2015-10-08 2016-01-20 山东大学 玉米秸秆高温腐熟剂及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AN COOREVITS ET AL.: ""Taxonomic revision of the genus Geobacillus:emendation of Geobacillus, G.stearothermophilus,G. jurassicus, G. toebii, G. thermodenitrificans and……"", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF SYSTEMATIC AND EVOLUTIONARY MICROBIOLOGY》 *
XIAOJIA CHEN ET AL.: ""Efect of thermophilic microbial agents on nitrogen transformation,nitrogen functional genes, and bacterial communities during bean dregs composting"", 《ENVIRONMENTAL SCIENCE AND POLLUTION RESEARCH》 *
祝伟 等: ""泥土芽孢杆菌YMTC1049菌株高温蛋白酶产酶条件的优化"", 《云南大学学报(自然科学版)》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112195132A (zh) * 2020-10-26 2021-01-08 中国科学院上海高等研究院 一种嗜热甲基杆菌及其在有机固体废弃物中的应用
CN112195132B (zh) * 2020-10-26 2022-07-05 中国科学院上海高等研究院 一种嗜热甲基杆菌及其在有机固体废弃物中的应用
CN112608875A (zh) * 2021-03-08 2021-04-06 中国科学院上海高等研究院 一种易腐有机固废生物干化菌种及其应用
CN115707674A (zh) * 2022-11-02 2023-02-21 中建能源管理(辽宁)有限公司 一种利用超高温好氧微生物发酵处理处置生活污泥的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111808779B (zh) 2022-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103053432B (zh) 一种发酵床生物活性垫料及其制备和应用方法
CN111808779B (zh) 一种嗜热地芽孢杆菌及其在农业废弃物中的应用
CN102286376B (zh) 一种高效发酵床用微生物菌剂及其制备方法
CN111073839B (zh) 暹罗芽孢杆菌、菌剂及其应用
CN112375720B (zh) 一种枯草芽孢杆菌及其应用
CN101333510A (zh) 一种处理污泥制备生物有机肥料的方法及其专用发酵剂
CN107177533A (zh) 一种嗜热菌复配菌剂及其制备方法与应用
CN103642703B (zh) 具有耐受重金属特性的高效解磷日本曲霉菌剂的生产方法
CN107176891A (zh) 一种能促进秸秆快速降解的生物制剂及其生产工艺
CN102703363A (zh) 一株甲基营养性芽孢杆菌utm401及其应用
CN106854627A (zh) 一种促进亮斑扁角水虻幼虫生长的复合菌剂及应用
CN101696391B (zh) 农业废弃物的快速堆肥菌剂及其生产有机肥的方法
CN112625959A (zh) 用于有机废弃物好氧发酵的嗜高温复合菌剂
CN102851246B (zh) 一种嗜热栖热菌utm802及其应用
CN113969246B (zh) 一种保氮菌株、复合菌剂及复合菌剂制备方法和应用
CN112760274B (zh) 一种有机固废高温好氧堆肥菌种及其应用
CN110627543A (zh) 一种微生物预处理促进畜禽粪便堆肥腐熟的方法
CN1062253C (zh) 固氮芽孢菌肥及其制造方法
CN112195132B (zh) 一种嗜热甲基杆菌及其在有机固体废弃物中的应用
CN111154661B (zh) 复合菌剂及其应用
CN109517755B (zh) 一株耐酸地衣芽孢杆菌及其在堆肥中的应用
CN115216415B (zh) 一种菌剂及其在制备肥料中的应用
CN110129233B (zh) 一种用于制备笼养鸡发酵床垫料的微生物菌剂及其制备方法
CN104962502A (zh) 一种用于污泥处理的复合微生物菌剂及其制备方法
CN114561329B (zh) 一种畜禽粪便发酵的复配菌剂及其发酵方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant