[發明專利]一種復合菌的制作方法

有效

• 申請號: 200910103085.5
• 申請日: 2009-01-19
• 公開（公告）號: CN101481676A
• 公開（公告）日: 2009-07-15
• 發明（設計）人: 鄧宇;馬詩淳;尹小波;羅輝;劉來雁;張輝;承磊;張云飛;代麗蓉;李強
• 申請（專利權）人: 農業部沼氣科學研究所
• 主分類號: C12N1/22
• 分類號: C12N1/22;C12R1/01;C12R1/02;C12R1/63;C12R1/145
• 代理公司: 重慶志合專利事務所
• 代理人: 趙黎明

技術領域

本發明涉及纖維素降解及能源化利用技術領域，特別涉及一種降解纖維素產甲烷的復合菌的制作方法。

背景技術

天然纖維類物質是地球上最豐富的生物質，除少部分被利用外，絕大多數以廢棄物的形式存在于自然環境中。為了充分開發利用這類豐富的可再生資源，早在1883年和1886年就有學者開始研究纖維素的生物降解，特別是由于近年來石油、煤等化石能源價格不斷攀升，纖維素生物轉化為新能源的問題更是得到國內外學者的廣泛關注。

自然狀態下，纖維素的徹底降解是在微生物體系中多種微生物長時間相互作用的結果，這一過程僅靠一種微生物是無法實現的。因為純培養物具有以下缺點：即產酶單一，纖維素的分解產物纖維二糖與葡萄糖能夠抑制纖維素酶的活性以及阻遏纖維素酶的合成；揮發酸的積累會使培養液pH容易下降到很低而無法恢復到適合培養物生長的條件，從而使纖維類物質的轉化效率低。而且在不經過預處理和/或滅菌的情況下，利用純培養物和純酶降解木質纖維素具有一定的難度。因此，在進行纖維素大分子降解的研究過程中要考慮到微生物之間的協同作用。

多菌株混合培養，不僅產酶具有多樣性，同時可以解除產物的反饋抑制，調節培養液的pH，從而提高纖維素的轉化率。與純培養物相比，混合菌群中微生物之間穩定的協同關系，對分解像纖維素這樣的生物大分子的具有不可比擬的優勢。多菌株混合培養，多種酶協同作用，可較快和較徹底地解除產物的反饋抑制，調節培養液的pH，提高纖維素的轉化率。中國專利說明書CN?1335288A公開了一種有機物快速腐熟菌劑，該發明制作的有機物快速腐熟菌劑有較好的降解纖維素的能力，其制作所用的培養基為蛋白胨纖維培養基，培養基的組成為CaCO₃、NaCl、纖維素、蛋白胨和酵母粉，其所用的氮源為有機氮源，培養方法為靜止培養或者震蕩培養。

2008年，農業部沼氣科學研究所羅輝的碩士論文《高效厭氧纖維素降解菌的篩選，復合菌系的制作及應用研究》中公開了具有降解纖維素產甲烷能力的兩個天然復合菌系，這兩個天然復合菌系均由好氧菌和厭氧菌組成，包含沼氣發酵中的三大主要功能菌群，即纖維素降解菌群、產氫產乙酸菌群和甲烷菌群，是典型以纖維素降解為主，具有較為完整的沼氣各功能微生物的天然復合菌系。這兩個天然復合菌系雖然都具有較強的纖維素降解能力和產甲烷能力，但是這種自然發酵物菌劑中所含的菌種是在自然的被動發酵過程中無序的集合而成的多菌聯合體，無法掌握其菌種組成，使用效果難以控制；而且這種天然復合菌系被動的遵循自然循環規律，其分解效率不高，效果也不穩定。篩選和馴化上述復合菌系的培養基含0.5％蛋白胨，0.1％酵母粉，0.2％CaCO₃，0.5％NaCl，碳源為0.5％的秸稈，所用的氮源為有機氮源。

發明內容

本發明所要解決的問題是提供一種能高效厭氧轉化纖維素為甲烷且效果穩定，分解效率高的復合菌制作方法。

為了解決上述問題，本發明的復合菌制作方法為：將分屬兼性厭氧和嚴格厭氧的發酵性細菌、產氫產乙酸細菌和產甲烷菌的微生物所組成的菌群混合后接種于含纖維素的培養液中，密封靜置培養，培養溫度為30-50℃，pH為3-10，上述含纖維素的培養液含CaCO₃、3-7‰NaCl，5-10‰纖維素，尿素1-4‰，蛋白胨1-3‰，酵母粉0.5-1.5‰，以水為溶劑，上述由產氫產乙酸細菌和產甲烷菌的微生物以及分屬兼性厭氧和嚴格厭氧的發酵性細菌所組成的菌群由下列菌株組成：

Cytophaga?fermentans發酵噬纖維菌，細胞呈可彎曲桿狀，兼性厭氧，有氧條件下分解纖維素產生乙酸、丙酸、琥珀酸、H₂和CO₂等，同時可產生黃色素，菌株保藏編號ATCC?19072或DSM?9555；

Acetobacterium?woodii伍氏醋酸桿菌，細胞橢圓或短桿，單生、成對偶爾成短鏈，嚴格厭氧，氧化氫、還原CO₂生成乙酸，也發酵果糖和其他底物產生乙酸，菌株保藏編號ATCC?29683或DSM?1030；

Desulfovibrio?vulgaris普通脫硫弧菌，弧狀，以硫酸鹽作為電子受體，還可以代謝碳水化合物、蛋白胨及其代謝中間產物，產生揮發酸，菌株保藏編號ATCC?29579或DSM?644；

Cellulomonas?flavigena產黃纖維單胞菌，細長桿狀，能分解纖維素，還可以利用葡萄糖和其他碳水化合物在好氧和厭氧條件下產酸，菌株保藏編號ATCC?482或DSM?20109；