一株高效降解纤维素的微生物菌株及其应用制造技术

本发明专利技术属于微生物领域，具体公开了一株高效降解纤维素的微生物菌株BW‑1701及其应用。所述微生物菌株BW‑1701为一种巨大芽孢杆菌，保藏编号为：CGMCC No.15079。该菌株产生纤维素酶的能力强，且所产生的纤维素酶能保持很高的活性，能够对农作物秸秆、园林废弃物等富含纤维素的原料进行发酵降解。利用该菌株对农作物秸秆和园林废弃物进行发酵处理，可以加速腐熟速度，强化腐熟程度，生成有机肥时间短，肥效好。可以减少秸秆焚烧、资源浪费、环境污染，并提高了废弃生物资源的利用率，有明显的经济、生态意义。

【技术实现步骤摘要】
一株高效降解纤维素的微生物菌株及其应用
本专利技术属于微生物领域，具体地说，涉及一株高效降解纤维素的微生物菌株及其应用。
技术介绍
中国是农业大国，拥有地球上7％的耕地，农作物秸秆产量相当可观，每年可达6亿吨。在过去，农作物秸秆可以用作饲料，喂养牲畜；可以当做燃料，取暖做饭；可以当做修建房屋的材料；可以发酵沤肥，还田。但是随着农业机械化普及程度提高，用于喂养牲畜、取暖做饭和修建房屋的农作物秸秆越来越少，更多地会被就地焚烧。焚烧秸秆不仅会造成资源浪费，损失有机质、N、S，还会形成浓烟雾，影响航空安全，并破坏大气环境。所以寻找一种健康、环保、可持续的农作物秸秆利用方式势在必行。农作物副产品、园林废弃物等均含有很高的纤维素成分，是一种潜在的自然资源，在全球资源危机的今天，将难以降解的秸秆类、园林废弃物类等资源通过生物发酵的方式转化为可利用资源如饲料、肥料等，不但可避免这些废弃物对环境的污染，还可以通过资源化利用获得经济效益和社会效益。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一株高效降解纤维素的微生物菌株及其应用。为了实现本专利技术的目的，本专利技术的技术方案如下：第一方面，本专利技术提供了一株巨大芽孢杆菌(Bacillusmegaterium)BW-1701，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCC，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，邮政编码：100101)，保藏日期为2017年12月18日，保藏编号为：CGMCCNo.15079。以下将所述菌株简称为菌株BW-1701。本专利技术所提供的菌株的形态特征为：白色或乳白色，圆形，边缘整齐，表面有褶皱突起，易挑取，无金属光泽，正反面颜色一致。本专利技术所提供的菌株BW-1701产生纤维素酶的能力强，且所产生的纤维素酶能保持很高的活性，可对纤维素实现高效的降解。本专利技术所述菌株经由强化饲喂粗饲料的健康竹鼠粪便筛选分离得到，具体过程如下：取强化饲喂粗饲料7-10天的健康竹鼠粪便5g，放入100mL富集培养基中37℃、180rpm振荡培养72h后，再以5％接种量接种至新鲜培养基继续培养；如此反复富集培养三次。将该富集培养液进行梯度稀释，按照平板涂布法涂布至以羧甲基纤维素钠为唯一碳源的CMC-刚果红培养基上，37℃培养2-3天。从平板上选择具有透明圈的菌落进行复筛，从中继续选出透明圈显著菌落，在LB平板上划线分离纯化得到单菌落。将得到的单菌落分别测定纤维素酶活，选择纤维素降解效果最好、纤维素酶活最高的菌株，命名为BW-1701。本专利技术将分离得到的菌株提取总DNA后进行PCR扩增，扩增后的序列提交GenBank进行比对，发现与BacillusmegateriumstrainOSS4有99％的相似性，另外结合生理生化鉴定结果，最后确定菌株BW-1701为巨大芽孢杆菌(Bacillusmegaterium)。本专利技术对所述菌株BW-1701进行纤维素酶活性测定，发现菌株BW-1701的20h培养液的纤维素酶活为130U/mL，纤维素酶活测定方法参考GB20287-2006农用微生物菌剂。第二方面，本专利技术提供了所述菌株BW-1701的发酵培养方法，具体为：实验室摇床培养方法：挑取斜面菌种至发酵培养基中，在33～37℃，160～200rpm振荡培养16～24h；发酵罐培养方法：以3-10％(v/v)接种到发酵培养基中，在33～37℃，通气量0.3～1.0(v/v)，压力0.1～0.2MPa，pH6.7～7.2培养16～24h。其中，所述发酵培养基的配方为：酵母膏1～3g/L，蛋白胨0.5～2g/L，蔗糖0.5～2g/L，硫酸铵0.5～1g/L，硫酸亚铁0.1～1g/L，pH6.7～7.2。第三方面，本专利技术采用本领域常规方法，将本专利技术所提供的菌株，经活化、一级种子液、二级种子液、固态培养、干燥等工序，得到目的菌种。进一步地，本专利技术提供了含有所述菌株BW-1701的发酵液或培养液，或由所述菌株BW-1701制备得到的发酵液或培养液。本专利技术在具体实施方式中，对所述发酵液或培养液的应用进行了示例性描述，但在实际应用中，应用方式并不局限于此。第四方面，本专利技术提供了所述菌株BW-1701或其发酵液或培养液在纤维素降解方面的应用。本专利技术所述菌株、所述发酵液或所述培养液可广泛用于含纤维素物质的预处理，为纤维素物质的产业化提供巨大帮助，例如加速农作物秸秆、园林废弃物等有机质的纤维素的降解。所述应用可表现为在制备秸秆类有机物料腐熟剂中的应用。具体为：利用所述菌株扩繁的菌种或由所述菌株制备的发酵液或培养液，与微生物菌剂载体混合，制备秸秆类有机物料腐熟剂。所述应用还可表现为制备的秸秆类有机物料腐熟剂，对富含纤维素的物料进行处理。作为优选，前述制备秸秆类有机物料腐熟剂过程中，所述的微生物菌剂载体的水分≤20％，有机质≥60％，养分2～4％，吸水率50～80g/100g载体，菌体去除率50～80％，载体负载量100～150mg/L。其中，养分指(氮+五氧化二磷+氧化钾)的质量分数(以烘干基计)。所述微生物菌剂载体的制备方法为将餐厨废弃物经机械分选和破碎挤压后，调节C/N比为25～30∶1、水分为40～60％、pH值为6.0～7.5并接种高温好氧菌，对餐厨废弃物进行高温好氧发酵处理，将发酵结束的物料进行筛分粉碎后，得到微生物菌剂载体。更为具体地，所述制备方法包括如下步骤：(1)对餐厨废弃物进行收集；(2)对收集的餐厨废弃物进行机械分选，将分选得到的餐厨加工固体废料和食物残渣投入下一步处理；(3)对步骤(2)获得的物料进行破碎挤压，至粒径≤1cm；(4)向步骤(3)获得的物料中加入调整材调节C/N比为25～30∶1，调节水分含量为40～60％，调节pH值为6.0～7.5；其中，所使用的调整材为稻壳粉、花生壳、菇渣、中药渣的一种或多种；(5)向步骤(4)获得物料中接种高温好氧菌，在温度60～80℃、压力-40～-10Pa、含水量40～60％、物料搅拌设备转速10～30rpm的条件下对餐厨废弃物进行高温好氧发酵处理，发酵时间为8～16h；搅拌过程中通氧量根据物料发酵过程自动调节；其中，所使用的高温好氧菌选自枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、细黄链霉菌、米曲霉、黑曲霉中的一种或多种，优选为枯草芽孢杆菌、和/或细黄链霉菌、和/或黑曲霉；(6)将发酵结束的物料进行6mm×6mm的筛网筛分，对筛上物进行粉碎处理，粉碎至5mm后，与前述过筛物料混合，得到微生物菌剂载体。进一步地，前述应用具体可为，将所述秸秆类有机物料腐熟剂以1：200～1000的质量比添加到富含纤维素的物料中，混合均匀，调节水分至50～60％，腐熟7～10天。在所述秸秆类有机物料腐熟剂中，巨大芽孢杆菌BW-1701的有效活菌数≥1.0亿/g，纤维素酶≥50U/g。所述富含纤维素的物料例如可以是农作物秸秆或园林废弃物。可选地，所述农作物秸秆为水稻、小麦、玉米、大豆、花生等秸秆，含水量15～50％，粉碎至3～5cm。所述园林废弃物来自于园林绿化乔木及灌木枝条、树叶，水分约20～60％，粉碎至3～5cm。本专利技术的有益效果至少在于：本专利技术提供了一株巨大芽孢杆菌菌株BW-1701，该菌株产生纤维素酶的能力强，且所产本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一株巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)菌株BW‑1701，保藏编号为：CGMCC No.15079。

【技术特征摘要】
1.一株巨大芽孢杆菌(Bacillusmegaterium)菌株BW-1701，保藏编号为：CGMCCNo.15079。2.权利要求1所述菌株BW-1701的发酵培养方法，其特征在于，实验室摇床培养方法：以3～10％(v/v)接种到发酵培养基中，在33～37℃，160～200rpm振荡培养16～24h；发酵罐培养方法：以3～10％(v/v)接种到发酵培养基中，在33～37℃，通气量0.5(v/v)，压力0.1～0.2MPa，pH6.7～7.2培养16～24h。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述发酵培养基的配方为：酵母膏1～3g/L，蛋白胨0.5～2g/L，蔗糖0.5～2g/L，硫酸铵0.5～1g/L，硫酸亚铁0.1～1g/，pH6.7～7.2。4.含有权利要求1所述菌株BW-1701的发酵液或培养液。5.由权利要求1所述菌株BW-1701制备或由权利要求2或3所述方法制备得到的发酵液或培养液。6.权利要求1所述的菌株或权利要求4或5所述的发酵液或培养...

【专利技术属性】
技术研发人员：于家伊，卢彦珍，
申请(专利权)人：北京嘉博文生物科技有限公司，北京博文合众生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11