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本文研究了利用有机溶剂从烟草废弃物中提取绿原酸等多酚物质及利用筛选出的微生物对浸提残渣中烟碱和绿原酸的生物降解。考虑到微生物菌剂的多重作用,对所用菌株的磷酸酶活性也进行了研究,并且研制了能有效处理烟草废弃物等有机固体废弃物的微生物发酵剂。
对浸提条件进行了优化。以丙酮和水(1:2)作为浸提溶剂,在料液比1:9,40℃,48 h的条件下,多酚浓度为4.13 mg mL<-1>。用超声波处理,浸提时间缩短至5 min,多酚浓度为4.31 mg mL<-1>;用微波处理90 S所得多酚浓度为4.99 mg mL<-1>。对烟草残渣中烟碱和绿原酸的提取增强了残渣的生物降解能力。用微波处理,以丙酮与水(1:2)为混合溶剂时,可以得到较多的绿原酸;以40%乙醇为溶剂时,可提取烟草中大部分的烟碱和部分绿原酸。烟碱及绿原酸的浸提有利于后续废渣的微生物转化,降低了废弃物处理成本。
筛选到两株芽胞杆菌。X6菌株具较高的降解烟碱能力,培养72 h后,降解率可达87.6%;菌株Xy对绿原酸有较强的降解能力,培养72 h后,降解率达62.2%.实验结果表明曲霉QM和脉孢霉BM也有降解烟碱和绿原酸能力。培养72 h后,曲霉QM对烟碱的降解率为69.2%,脉孢霉BM对绿原酸降解率达到37.3%.放线菌在对烟碱与绿原酸降解能力方面表现最好。放线菌z8菌株对烟碱的最高降解率可达93.7%(72 h),烟草中的烟碱含量降低到0.38 mg g<-1>,低于烟草无害化标准。放线菌Z6菌株培养72 h后,对绿原酸的降解率可达到67.5%.
细菌筛选试验表明,菌株X21有较大的溶磷圈。对溶磷圈中磷含量的测定表明,X21菌株释放出较多有效磷(0.098 μgmL<-1>);液体培养也表明X21菌株具有较高且较稳定的碱性磷酸酶活性(791 U mL<-1>)。曲霉QM菌株在以植酸钠为底物液体培养48 h,中性磷酸酶活性较高(540 u mL<-1>),磷释放量较高(46.65μg mL<-1>)。在固体培养3 d后,以畜禽废弃物为底物,干基中性磷酸酶活性最高(37417 u g<-1>)。酵母菌YT在所选的菌株中酸性磷酸酶活性最高,在以糖蜜为碳源,pH 7.5,30℃,装液量75 mL的条件下,其酸性磷酸酶活性达3370 U mL<-1>。以植酸钙为底物培养36 h时,磷释放量达15.2 μg mL<-1>。
通过血平板实验剔除溶血菌株后,实验所用菌株没有溶血现象;荧光法和奥立夫松氏法实验表明所用曲霉QM菌株不产霉菌毒素;从形态及生理生化性质分析,初步鉴定放线菌Z6和Z8分别为链霉菌属(Streptomyces)的黄色类群(Flavus)与白孢类(Albosporus)。
研制了用于烟草废弃物,畜禽废弃物与纸浆污泥处理的复合菌剂并用于堆肥(compost)实验,实验结果表明复合菌剂对烟草等有机废弃物有着良好的处理效果。