[發明專利]一株腐敗希瓦氏菌及其在有機廢棄物處理上的應用

有效

• 申請號: 201210383497.0
• 申請日: 2012-10-11
• 公開（公告）號: CN102925383A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 陳雙林;張磊;閆淑珍
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C05F17/00;C12R1/01
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 盧亞麗

技術領域

????本發明涉及農業生物技術領域，具體是涉及微生物在生產生物有機肥的技術應用，主要是一株腐敗希瓦氏菌及其在有機廢棄物處理上的應用。

技術背景

????在占地球表面超過80%的海洋、極地、冰川、高山和凍土等低溫環境中廣泛分布和生存著大量的低溫菌^[它們在長期的進化過程中,?建立了能夠適應冷環境的生長機制,?依賴于獨特的低溫啟動子,?其RNA聚合酶即使在0℃也能進行基因的高效轉錄,?保持菌體在低溫下的正常生長和繁殖,?這種有別于常溫菌和高溫菌的生命活動現象,?其獨特性值得人們加倍重視。1975年，Morita首次系統的報道了低溫細菌，并分析了其生理特點，低溫微生物可以在寒冷環境下生長，而人們所熟悉的嗜溫微生物則在寒冷環境下表現為生長停止甚至死亡，原因是嗜溫微生物在極端環境下酶活力過低和蛋白質變性，表明低溫微生物與嗜溫微生物具有明顯不同的生理機制。低溫微生物在催化低溫發酵過程和寒冷地區污水處理等領域具有潛在的應用價值。對低溫微生物耐冷性的研究，不僅可以揭示其冷適應機理，同時為低溫微生物應用提供堅實的理論基礎。近年來，對低溫微生物冷適應機理及其應用的研究逐漸展開,其中包括嗜冷酶的基本結構特點與其低溫活性的關系，膜系統的流動性保持的分子基礎和脂肪酸的組成關系，冷休克蛋白和抗凍蛋白結構及功能研究等領域。根據Morita的標準，低溫微生物被分為兩類：可以在3~5℃生長，最高生長溫度在20℃以上生長，最適生長溫度可以大于15℃的一類被稱為耐冷微生物(psychrotoerants)；可以在0℃或0℃以下生長,最適生長溫度低于15℃，最高生長溫度不超過20℃的一類微生物被稱為嗜冷微生物(psychrophiles)。

????本發明應用的微生物腐敗希瓦氏菌（shewanella?putrefaciens）屬于耐冷微生物。在冬季0-10℃的低溫環境下牛糞等有機物的堆肥起溫是關鍵，中、高溫菌在低溫下難以正常繁殖，而低溫菌細胞膜含有大量不飽和脂肪酸，使膜在低溫下也能保持半流動狀態，運輸物質；加之核糖體結構和功能對低溫不敏感，酶和蛋白質仍可合成并發揮作用。因此本發明利用低溫菌的特殊生理機制，在冬季0-10℃的低溫環境下的堆肥中加入低溫菌，在堆肥發酵初期，這些低溫菌首先利用堆肥中的可溶性糖和淀粉等簡單有機物大量的快速的繁殖而產生熱量，促進堆肥溫度迅速升高，溫度升高到15-20℃啟動了中溫微生物的大量繁殖，大量繁殖的代謝熱量保證了堆肥的起溫過程。堆肥啟溫過程的快慢是由加入的低溫菌的數量和繁殖速度決定的。本發明應用的腐敗希瓦氏菌就是在0-10℃時在牛糞等有機物中繁殖最快的微生物菌種。腐敗希瓦氏菌的快速繁殖產生的熱量能有效的促進中溫菌和高溫菌的繁殖，進而啟動了堆肥的發酵溫度，使堆肥能快速的達到高溫階段，完成堆肥的無害化處理。

????微生物發酵法是一種常用的低投入、高效益畜禽糞便無害化處理方法,?畜禽糞便多數是自然堆積發酵,?時間長,?堆肥溫度低,?對有害微生物、寄生蟲卵的殺滅和除臭效果不理想，并且長期的堆肥導致厭氧發酵增多，反消化細菌大量增殖，大量的氮元素損失。因此，在牛糞等有機物堆積過程中添加有效微生物,?不僅可以加速有機碳的分解,?減少氮素損失,?減少堆制過程中氨氣、硫化氫的揮發,?縮短發酵時間,?而且堆肥升溫高,?可以殺死病原微生物和寄生蟲,?使糞便達到充分腐熟,?生產出優質的綠色有機肥料。在冬季等低溫環境下堆肥起溫是關鍵技術，有機物堆肥能否快速進入高溫期影響著堆肥的無害化進程和發酵周期。在堆肥中蛋白酶和纖維素等酶活和酶效最高的微生物是中溫菌，一旦環境達到中溫菌的生長條件，就能大量的分解有機物，促進堆溫升高和高溫菌大量繁殖，產生生物熱進入高溫期。溫度是堆肥順利進行的重要因素，可以直接反映堆肥進程，溫度上升是微生物代謝產熱及堆體保溫效應共同作用的結果。