一种处理畜禽粪污的产酸菌、产酸菌剂及其应用的制作方法

1.本发明涉及微生物技术领域，尤其涉及一种处理畜禽粪污的产酸菌、产酸菌剂及其应用。


背景技术：

2.明串珠菌是一类进行异型发酵的革兰氏阳性的乳酸菌，是泡菜发酵过程中起主要作用的微生物。明串珠菌的生存环境较为宽泛，主要存在于植物表面和根部中，发酵能够代谢产生有机酸、醇类和双乙酰等多种芳香化合物，能够调节肠道平衡，促进营养吸收，改善产品风味，同时具有抗氧化和抗病菌能力，因此在食品工业，尤其是益生制品的生产方面应用广泛。
3.近年来，规模化、集约化的畜禽养殖业已成为我国农村经济中最活跃的增长点和主要的支柱产业，同时畜禽粪污已成为我国面源污染的主要因素之一。沼气技术因其具有低成本高效率且能产生具有能源价值的甲烷而被广泛应用于畜禽粪污的处理领域。然而，当温度低于20℃，甚至达到10℃以下，厌氧消化过程中的关键微生物anaerolineaceae、erysipelothrix等产酸菌，methanosaeta、methanosarcina等产甲烷菌生长代谢能力下降，从而导致厌氧消化反应器启动时间长、产甲烷量不足，使得沼气技术难以推广。
4.沼气发酵是多种微生物共同协调作用的过程，其中大分子有机物的降解是整个厌氧发酵过程的限速步骤，产酸菌在这一过程中发挥着重要作用。产酸菌分解有机物产生挥发性脂肪酸，供给产甲烷菌用于甲烷的产生。因此，分离鉴定厌氧反应器中的低温产酸菌对于提高产气效率、解决厌氧反应器低温发酵困难问题具有十分重要的意义。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种处理畜禽粪污的产酸菌、产酸菌剂及其应用。该产酸菌为欺诈明串株菌(leuconostocfallax)nx13，能够提升低温厌氧发酵效率，
6.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
7.一种欺诈明串珠菌(leuconostocfallax)nx13，其保藏编号为cgmcc no：21664。
8.本发明从低温驯化的牛场废水筛选出一株微生物菌株，分离方法为：无菌条件下吸取牛场废水1ml，用生理盐水以10倍稀释法进行稀释，挑取单一菌落接种于mrs培养基，在15℃下倒置培养48h。滴加两滴甲基红指示剂，挑取红色菌落，划线培养至含有30ug/ml万古霉素的固体培养基上，分离纯化三次，确认获得单一的纯培养物，该菌株的形态特征菌落表面光滑、圆形、乳白色、不透明、边缘整齐，如图1所示。经测序，该菌株的16s rdna的核苷酸序列如seq id no.1所示，对该序列进行blast比对，与欺诈明串株菌(leuconostocfallax)ab023239.1的16srdna基因序列相似性最高，因此将该菌株鉴定为一种欺诈明串珠菌(leuconostocfallax)，并命名为nx13。
9.本发明还提供了欺诈明串珠菌nx13在处理畜禽粪污或制备提高畜禽粪污低温厌氧消化的产酸菌剂中的应用。所述畜禽粪污包括但不仅限于畜禽养殖场产生的废水和污
水。
10.一些实施方案中，所述畜禽粪污的固含量为4wt％。
11.一些实施方案中，所述废水的盐浓度优选为1
‑
4％(w/w)的高盐废水，具体可为1％～或4％。
12.本发明还提供一种用于处理畜禽粪污的产酸菌剂，包括欺诈明串珠菌nx13。
13.本发明还提供了所述的产酸菌剂的制备方法，将保藏编号为cgmcc no：21664的欺诈明串株菌nx13接种于mrs培养基中培养，离心、重悬，获得od
600
为5
‑
6的产酸菌剂。
14.其中，所述培养为：10
‑
20℃、150
‑
200r/min恒温震荡培养48
‑
72h。
15.本发明还提供一种处理畜禽粪污的方法，将欺诈明串珠菌nx13、其制备的产酸菌剂投入到高盐畜禽粪污中，进行厌氧消化处理。
16.一些实施方案中，所述产酸菌剂的投入量占畜禽粪污体积优选为10
‑
20％，具体可为10％或20％。
17.一些实施方案中，所述厌氧消化处理的温度为10
‑
20℃，时间为20
‑
40天。
18.该产酸菌在中国普通微生物菌种保藏管理中心的保藏编号为cgmcc no：21664，为欺诈明串株菌(leuconostocfallax)nx13。实验表明，该菌能够提升低温厌氧发酵效率，且耐盐耐低温，能够在低温厌氧反应器中高效产酸，缩短厌氧发酵启动时间，提高产气效率，有利于沼气厌氧发酵技术的推广，推动畜禽粪污的资源化利用，具有广阔的市场前景。
19.生物保藏说明
20.生物材料：nx13，分类命名：欺诈明串珠菌leuconostocfallax，于2021年1月18日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为：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，保藏编号为cgmccno.21664。
附图说明
21.图1是本发明的菌株nx13在mrs培养基上分离的菌落形态图；
22.图2是菌株nx13系统发育树。
具体实施方式
23.本发明提供了一种处理畜禽粪污的产酸菌、产酸菌剂及其应用。本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
24.本发明所用试剂和原料均市售可得。
25.本发明制备方法中未提及的方法均为常规的方法。
26.下面结合实施例，进一步阐述本发明：
27.实施例1低温产酸菌剂在厌氧消化中的应用
28.调整养殖粪污含固量为4wt％，向反应器中加入底泥，接种体积为沼液体积的10％，以10％(v/v)的接种量向沼液中投加菌剂，作为处理组，在10℃在厌氧反应器内静态处理40天，同样以不加菌液的奶牛场粪污为对照组，进行厌氧消化，测定产甲烷量。
29.20天后，与对照组相比，产酸量提高了44％，产气量提高了77％；40天后，与对照组相比，产酸量提高了133％，产气量提高了59％。
30.其中，菌剂的制备方法如下：将单一菌落接种于mrs培养基中，在10
‑
20℃下，150
‑
200r/min，恒温震荡培养48
‑
72h。经过离心、重悬，获得od
600
为5
‑
6的产酸菌剂。
31.产酸量(挥发性脂肪酸含量)的测定方法采用气相色谱法。测定方法依照参考文献(banel et al.,2011)；产气量的测定采用排水集气法，将量筒注满水后倒扣入装有水的容器，将集齐袋排气口插入量筒，使气体进入量筒，排气完毕后读取液面刻度即为产气量。
32.实施例2、低温产酸菌剂在厌氧消化中的应用
33.调整养殖粪污含固量为4wt％，向反应器中加入底泥，接种体积为沼液体积的10％，以20％(v/v)的接种量向沼液中投加菌剂，作为处理组，在15℃在厌氧反应器内静态处理40天，同样以不加菌液的奶牛场粪污为对照组，进行厌氧消化，测定产甲烷量。
34.20天后，与对照组相比，产酸量提升了78％，产气量提升了102％；40天后，与对照组相比，产酸量提升了144％，产气量提升了72％。
35.实施例3、低温产酸菌剂在厌氧消化中的应用
36.调整养殖粪污含固量为4wt％，向反应器中加入底泥，接种体积为沼液体积的10％，以10％(v/v)的接种量向沼液中投加菌剂，作为处理组，在15℃在厌氧反应器内静态处理40天，同样以不加菌液的奶牛场粪污为对照组，进行厌氧消化，测定产甲烷量。
37.20天后，与对照组相比，产酸量提升了48％，产气量提升了81％；40天后，与对照组相比，产酸量提升了135％，产气量提升了53％。
38.实施例4、低温产酸菌剂在厌氧消化中的应用
39.调整养殖粪污含固量为4wt％，向反应器中加入底泥，接种体积为沼液体积的10％，以10％(v/v)的接种量向沼液中投加菌剂，作为处理组，在20℃在厌氧反应器内静态处理40天，同样以不加菌液的奶牛场粪污为对照组，进行厌氧消化，测定产甲烷量。
40.20天后，与对照组相比，产酸量提高了81％，产气量提高了95％；40天后，与对照组相比，产酸量提升了149％，产气量提升了63％。
41.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。