摘 要： 秸稈因結(jié)構(gòu)致密降解較難的問題長期影響其高效利用，本文對有效降解纖維素的微生物菌組進(jìn)行研究。從黑龍江省、內(nèi)蒙古自治區(qū)等地的秸稈發(fā)酵堆、沼渣、青貯飼料、牛糞、樹木腐殖質(zhì)等存在降解纖維素菌株的生境中采集樣本146 份；采用剛果紅染色和濾紙搖瓶篩選等方法分離出纖維素降解菌20 株，再通過多菌拮抗試驗(yàn)與多菌同促酶活檢測結(jié)合的雙向選擇法，篩選出6 株菌株構(gòu)建同促酶活最高的共生菌組，經(jīng)16S rDNA 分子生物學(xué)初步鑒定，該菌組由6 株芽孢桿菌組成。經(jīng)發(fā)酵驗(yàn)證，接種構(gòu)建菌組于纖維素降解培養(yǎng)基發(fā)酵后，各組分降解率都有明顯提高。以降解率作為評價(jià)指標(biāo)，采用單因素試驗(yàn)及響應(yīng)面分析對發(fā)酵降解條件進(jìn)行優(yōu)化，在接種量為5%條件下得到最優(yōu)發(fā)酵條件為：溫度37 ℃、pH 6.5、發(fā)酵時間8 d，此時秸稈粉失重率達(dá)52.85±0.25%。各纖維成分及掃描電鏡結(jié)果變化均表明構(gòu)建的菌組對木質(zhì)纖維素具有較強(qiáng)的降解能力。

關(guān)鍵詞： 菌株篩選；菌株鑒定；纖維素降解；發(fā)酵優(yōu)化

中圖法分類號： S182 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1000-2324（2024）04-0475-12

我國植物資源豐富、種類繁多、種植地域廣泛是名副其實(shí)的農(nóng)業(yè)大國。近年，農(nóng)作物產(chǎn)量不斷提高，秸稈、甘蔗渣等木質(zhì)纖維素資源量也隨之增加，纖維素資源在食品方向的利用日漸普及，每年秸稈生產(chǎn)量可達(dá)6 億多t［1］。自然界中眾多木質(zhì)纖維素各組分緊密結(jié)合，存在降解時間久、降解不完全等多種問題［2］。纖維素是一種可再生資源，在食品行業(yè)、飼料添加、醫(yī)藥生產(chǎn)、紡織工業(yè)、生物燃料等方面都有廣泛的應(yīng)用前景，如何高效降解及再利用逐漸成為近年來的研究熱點(diǎn)［3］。

目前，國內(nèi)外對木質(zhì)纖維素資源的處理有物理法、化學(xué)法、生物法［4］等多種方式。物理法存在成本高、耗能高、利用率低等問題，化學(xué)法存在污染環(huán)境、工藝復(fù)雜、處理時間長等弊端［5］。生物降解法以成本低廉、節(jié)約能源、操作簡單和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，得到國內(nèi)外廣泛研究［6］。

研究發(fā)現(xiàn)復(fù)合菌組對木質(zhì)纖維素有較好的降解效果，并且均高于單一菌株的生物降解效率［7］。研究表明復(fù)合菌組能夠產(chǎn)生多種纖維素酶，把纖維素轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì)，從而達(dá)到快速降解纖維素并利用的目的。MEI 等［8］構(gòu)建的高效降解水稻秸稈復(fù)合菌組，其降解效果與產(chǎn)酶能力較單菌株均有明顯提高。JIANG 等［9］從秸稈還田的土壤中篩選有降解能力的微生物，菌組復(fù)配結(jié)果顯示，復(fù)合菌組的降解能力和纖維素酶活均較單菌高，且降解能力伴隨菌株的豐富而提高。因此，研究復(fù)合菌組微生物降解法對提高纖維素降解效率尤為重要。

本研究從富含纖維素降解菌的環(huán)境中篩選出降解能力較強(qiáng)的菌種（木質(zhì)素酶產(chǎn)生菌的篩選另文敘述），并通過拮抗試驗(yàn)和酶活測定來構(gòu)建菌組，研究其發(fā)酵過程中各組分變化及降解效果，以期為纖維素資源在食品、飼料、農(nóng)業(yè)環(huán)保等領(lǐng)域的高效利用提供參考依據(jù)［10］。