文摘

城市固体垃圾含有大量的纤维素,这是一个理想的有机废物大部分微生物的生长以及潜在微生物堆肥。在目前的研究中,刚果红试验进行微生物的筛选,选择一个潜在的压力之后,它进一步用于生物降解的有机垃圾。40的250种不同的微生物测试(165 85属于真菌和细菌)产生纤维素酶,其中木霉被发现在二级筛选潜在的压力。在生物降解的有机废物,在60天之后,平均体重损失成堆的盘子的20.10%和33.35%。有一个pH值增加到20天。然而,pH值稳定后30天成堆。温度也稳定在桩随着堆肥过程的进行。高温持续到30天的分解,之后,气温下降下面的C和成熟。质量好的堆肥在60天内获得。

1。介绍

在当下technoeconomic时代,开发的能源和环境危机,由于大量的纤维素材料处理为“浪费。“都市固体废物由40 - 50%的纤维素,9 - 12%,半纤维素,木质素和10 - 15%干重的基础上(1,2]。每年,亚洲仅产生44亿吨的固体废物,和市政固体废物包括7.9亿吨,在印度产生约4800万吨。到2047年,城市固体废物产生在印度预计将达到3亿吨,土地要求处置这种浪费是169.6公里²。对所有组件不科学的处理造成不利影响的环境和人类健康。微生物快速执行他们的代谢过程和环境条件下显著的特异性,不同enzyme-mediated催化的反应。酶替代严厉的化学技术导致了密集的探索自然微生物生物多样性发现酶。有一个广泛的微生物可以产生多种酶和纤维素酶在适当的条件下。

多种纤维素酶组成的一个财团自由酶组成的内切葡聚糖酶(β1、4-D-glucan-4-glucanohydrolase EC 3.2.1.4、羧甲基纤维素酶、EC), exoglucanases (β1、4-D-glucan-4-glucohydrolase EC 3.2.1.91, cellobiohydrolase CBH)和纤维二糖酶(β-D-glucoside glucohydrolase、EC 3.2.1.21β4-D-glucosidase)被发现在许多的57个糖基水解酶家族(3]。几项研究进行了在有机废物生产纤维素酶降解过程等几个微生物包括真菌木霉属sp。青霉菌sp。曲霉属真菌种虫害(分别4- - - - - -6]。许多真菌能够降解纤维素合成大量的细胞外多种纤维素酶在depolymerising更高效的纤维素底物。最常见的研究纤维素生物包括真菌物种:木霉属,Humicola、青霉菌和曲霉属真菌(7]。在木霉属spp。t . harzianum(8- - - - - -11),t . koningii(12,13研究了。已经令人印象深刻的14000多个真菌的活性对纤维素和其他不溶性纤维收集(14]。许多细菌产生的多种纤维素酶似乎绑定到细胞壁和无法原生木质纤维素水解准备任何重要的程度。各种革兰氏阳性和革兰氏阴性报告物种产生纤维素,包括thermocellum梭状芽胞杆菌、链霉菌属仕达屋优先计划瘤胃球菌属。spp。假单胞菌仕达屋优先计划,纤维菌属仕达屋优先计划芽孢杆菌。仕达屋优先计划沙雷氏菌属、变形杆菌属、葡萄球菌仕达屋优先计划。,和枯草芽孢杆菌(12,15]。各种生物的研究已经进行了识别主要负责生物降解微生物制剂。今天,环境政策和监管进展导致生物降解过程的发展潜在微生物将有机废物转化成一种宝贵的资源,因为只有几株能分泌的纤维素酶的一个复杂的,可以实际应用的酶法水解纤维素的生物降解的有机垃圾。

因此,目前的研究主要集中在选择一个潜在的应变和利用纤维素增值产品的浪费。

2。材料和方法

2.1。收集的样本

抽样地点选择,这样足够的纤维素可以访问自然,即居民降解纤维素微生物种群主要可以通过自然很容易被孤立在大量。样品被带到实验室微生物的研究。城市固体垃圾(垃圾)、堆肥和土壤样本收集来自不同领域的贾巴尔普尔cellulose-degrading微生物的分离筛选。所有样品给实验室带来隔离处理3 - 5 h内收集最小化腐生的发展(图1)。

2.2。隔离、标识和维护的微生物菌株

样本收集从一个2厘米的深度,进行实验室的消毒的塑料袋。土壤稀释平板法(16)是从事目前的工作来隔离不同的微生物。100年μL部分(10⁻⁴& 10⁻⁶)的悬浮液接种到含有马铃薯葡萄糖琼脂板(PDA)和营养琼脂媒体(南)。盘子被孵化30±2°C 4 - 8天。所有的隔离来自贾巴尔普尔垃圾、堆肥和土壤被确定根据形态学和生化基础(17- - - - - -21]。确定菌株保存在PDA和南偏低温(4±1°C)。

2.3。主要筛选纤维素分解活性

孤立的微生物生长在基底盐媒体补充1%羧甲基纤维素用于细菌和真菌(22]。纯培养接种在几乎等量的中心和孵化30±2°C到实质性的增长记录。板块中都充斥着刚果红溶液(0.1%),5分钟后,刚果红的解决方案是丢弃,和盘子洗1 M氯化钠溶液被允许站15 - 20分钟。周围明确区观察殖民地当酶利用纤维素。

2.4。二级筛查纤维素分解活性

潜在微生物呈现大结算区刚果红试验被用于酶生产基盐中含有1%纤维素作为唯一碳源(23]。摇瓶技术使用和150毫升锥形烧瓶满50毫升以上的媒介。高压灭菌后,每个瓶接种两盘(2毫米直径)削减从真菌的外围6-day-old文化的积极增长PDA和铂环量的细菌培养积极生长在南。30°C的水瓶被孵化瓶6天。烧瓶是透过绘画纸1号滤纸分离培养滤液。滤液对酶活性进行了分析。

2.5。酶活性的测定

滤纸活动(FPase)总纤维素酶的活动文化滤液决心根据标准方法。整除的适当稀释培养滤液作为酶源被添加到一个绘画纸1号滤纸条(1×6厘米;50毫克)沉浸在一个0.05毫升的柠檬酸钠缓冲的pH值4.8。孵化后1小时50±2°C,释放的还原糖被估计二硝基水杨酸(DNS)方法(24]。一个单位的滤纸(FPU)活动被定义为enzyme-releasing 1的数量μ摩尔还原糖的滤纸每毫升每分钟。内切葡聚糖酶活性(CMCase)测量使用反应混合物1毫升1%羧甲基纤维素(CMC)在0.05 M柠檬酸钠缓冲(pH值4.8)和适当稀释滤液的整除。反应混合物是孵化50±2°C 1 h,并采用DNS法产生的还原糖(24]。β葡糖苷酶活性被化验的方法指出[25]。一个单位(IU)的酶活性被定义为酶的释放量1μ摩尔还原糖/分钟。

2.6。城市固体废物的生物降解

2.6.1。剂制备

真菌研究中使用木霉。两个真菌菌丝体的光盘t . viride亚文化在PDA的大规模培育和孵化30±2°C 6天。经过144小时的增长,5% (v / v)的孢子悬浮液t . viride文化与都市固体废物混合生物转化(26,27]。

2.6.2。城市固体废物的生物降解

城市固体废物收集来自不同的垃圾倾倒点贾巴尔普尔装一塑料袋。样品被切成小块,5 g的每一个整除到盘子中,然后用聚乙烯袋包装。包含城市固体垃圾的盘子然后热压处理过的15分钟在121°C,和25公斤的垃圾装一塑料袋也是热压处理过的准备成堆。灭菌后,培养液接种于培养皿和桩一式三份。水分含量保持在50 - 60%在整个板块活跃的生物降解以及成堆。pH值和温度也定期测量后的桩10天的间隔。将有机废物的每周提供一次,以确保有氧条件桩和盘子。气味和减肥的变化分解有机固体废物观察桩每隔10天,30天的盘子60天。减肥(%)的测量,使用下面的公式: 在哪里初始重量,是最终的重量。

3所示。结果与讨论

总共有250隔离孤立;其中,165属于37真菌物种,和85年21细菌物种。这些都是Absidiasp。主产,链格孢属sp。枝顶孢属butyri,曲霉菌clavatus黄曲霉,来自烟曲霉属真菌,曲霉属真菌nidulans,黑曲霉,曲霉属真菌candidus,曲霉属真菌luchuensis,曲霉属真菌terreus,曲霉属真菌sp。毛壳菌属sp。Chrysosporiumsp。枝孢属sp。刺盘孢属sp。Curvularia lunata,Curvulariasp。Drechslerasp。Exserohilumsp。尖孢镰刀菌,镰刀菌素罗森,Gliocladiumsp。蠕孢菌sp。Humicolasp。毛霉菌sp。Myrotheciumsp。青霉菌digitatum,青霉菌sp。根霉sp。菌核rolfsii,圆酵母sp。木霉,木霉属sp。轮枝菌属sp MRLB # 38, MRLB # 39岁MRLB # 40, MRLB # 41岁MRLB # 42岁MRLB # 43岁MRLB # 44岁MRLB # 45, MRLB # 46, MRLB # 47岁MRLB # 48, MRLB # 49岁MRLB # 50, MRLB # 51, MRLB # 52, MRLB # 53岁MRLB # 54岁MRLB # 55, MRLB # 56岁MRLB # 57, MRLB # 58(表1)。最常见的真菌黑曲霉,Curvularia lunata,答:nidulans,答:来自烟,青霉菌sp。镰刀菌素罗森,木霉,细菌MRLB # 39岁MRLB # 42, MRLB # 44。最上面的隔离已报告作为纤维素酶生产商,但与变量功能由几个工人28- - - - - -33]。斯特罗姆(34)报道,绝大多数的细菌分离株的总数是属的成员芽孢杆菌。Proom和骑士35]研究了细菌所需的最低限度的营养需求。以西结et al。36孤立的22个不同的纤维素分解真菌从不同的站点。邓肯et al。37]也孤立72真菌和筛选纤维素酶活动通过羧甲基纤维素(CMC)刚果红板技术。

3.1。主要筛选纤维素分解活性

主要检查的结果表明,纤维素的降解测试隔离不同于生物有机体。二百五十隔离测试,发现纤维素分解活性只有49个不同隔离后4天的孵化项目,表明下降的纤维素。黄色光晕的直径不同的生物有机体。在表的数据1透露,主产,链格孢属sp。枝顶孢属butyri,曲霉菌clavatus黄曲霉,曲霉属真菌,candidus演变来曲霉菌luchuensis,来自烟曲霉菌,曲霉属真菌nidulans,黑曲霉,曲霉属真菌terreus,曲霉属真菌sp。毛壳菌属sp。Chrysosporiumsp。枝孢属sp。Curvularia lunata,Curvulariasp。Drechslerasp。尖孢镰刀菌,镰刀菌素罗森,Gliocladiumsp。Humicolasp。毛霉菌sp。Myrotheciumsp。拟青霉属sp。青霉菌digitatum,青霉菌sp,根霉sp。菌核rolfsii,木霉,木霉属sp。轮枝菌属sp MRLB # 38, MRLB # 39岁MRLB # 40, MRLB # 42岁MRLB # 43岁MRLB # 44岁MRLB # 45, MRLB # 46, MRLB # 47岁MRLB # 49岁MRLB # 50, MRLB # 51, MRLB # 53岁MRLB # 54岁MRLB # 55, MRLB # 56, MRLB # 57活性纤维素酶生产商(数字2和3)。另一方面,Absidiasp。刺盘孢属sp。Exserohilumsp。蠕孢菌sp。圆酵母sp, MRLB # 41岁MRLB # 48, MRLB # 52, MRLB # 58 noncellulose生产商。上述物种隔离不同数量和频率从各种来源在世界的许多地方,由几位工人38- - - - - -44]。250年的隔离,49不同隔离检测生产纤维素分解酶(二次筛选)。

3.2。二级筛查纤维素分解活性

很明显从最大多种纤维素酶活动的结果观察后第六天的孵化30°C木霉,青霉菌digitatum,黑曲霉,毛壳菌属sp, MRLB # 38和MRLB # 40紧随其后来自烟曲霉属真菌,曲霉属真菌nidulans,主产,曲霉属真菌sp。尖孢镰刀菌,Humicolasp, MRLB # 39, MRLB # 42。49岁的隔离,外β葡聚糖酶(C₁14)活动隔离(黄曲霉(0.07国际单位/毫升)、曲霉菌terreus(0.09国际单位/毫升)曲霉属真菌,sp。(0.10国际单位/毫升),Curvularia lunata(0.11国际单位/毫升),Drechslerasp。(0.15国际单位/毫升),毛霉菌sp。(0.23国际单位/毫升),根霉sp。(0.13国际单位/毫升),轮枝菌属sp。(0.20国际单位/毫升),MRLB # 42(0.08国际单位/毫升),MRLB # 44(0.16国际单位/毫升),MRLB # 51(0.08国际单位/毫升),MRLB # 54(0.14国际单位/毫升),MRLB # 56(0.09国际单位/毫升),和MRLB # 57(0.12国际单位/毫升))非常低。最大的外β葡聚糖酶(C₁)活动被观察到木霉(2.22国际单位/毫升),黑曲霉(2.05国际单位/毫升),尖孢镰刀菌(1.14国际单位/毫升),镰刀菌素罗森(1.67国际单位/毫升),青霉菌digitatum(1.38国际单位/毫升),MRLB # 45(1.66国际单位/毫升),MRLB # 38(1.65国际单位/毫升)紧随其后毛壳菌属sp。(1.54国际单位/毫升),主产(0.30国际单位/毫升),曲霉属真菌nidulans(1.19国际单位/毫升),Humicolasp。(1.28国际单位/毫升),MRLB # 39(1.07国际单位/毫升),MRLB # 47(1.07国际单位/毫升),和MRLB # 53(1.34国际单位/毫升)。最大endo -β葡聚糖酶(C_x)活动中观察到木霉(2.03国际单位/毫升),黑曲霉(1.76国际单位/毫升),曲霉属真菌nidulans(1.66国际单位/毫升)和MRLB # 38(1.81国际单位/毫升)紧随其后毛壳菌属sp。(1.19国际单位/毫升),尖孢镰刀菌(1.62国际单位/毫升),镰刀菌素罗森(1.21国际单位/毫升),Humicolasp。(1.43国际单位/毫升),MRLB # 38(1.71国际单位/毫升),MRLB # 45(1.06国际单位/毫升),MRLB # 47(0.96国际单位/毫升),和MRLB # 53(1.29国际单位/毫升)。另一方面,链格孢属sp。(0.06国际单位/毫升),黄曲霉(0.04国际单位/毫升),曲霉属真菌terreus(0.05国际单位/毫升),Curvularia lunata(0.09国际单位/毫升),根霉sp。(0.09国际单位/毫升),MRLB # 42(0.05国际单位/毫升),MRLB # 51(0.11国际单位/毫升),MRLB # 56(0.11国际单位/毫升),和MRLB # 57(0.16国际单位/毫升)显示非常低的“在内”β葡聚糖酶的活动。β葡糖苷酶活性检测所有的隔离,达到最大值木霉(1.98国际单位/毫升),黑曲霉(1.96国际单位/毫升)Pencillium digitatum(1.53国际单位/毫升)紧随其后曲霉属真菌nidulans(1.54国际单位/毫升),毛壳菌属sp。(1.34国际单位/毫升),尖孢镰刀菌(1.86国际单位/毫升),镰刀菌素罗森(1.46国际单位/毫升),Humicolasp。(1.27国际单位/毫升),青霉菌sp。(1.08国际单位/毫升),MRLB # 38(1.59国际单位/毫升),MRLB # 45(1.12国际单位/毫升),和MRLB # 53(1.36国际单位/毫升)。文献[45)报道β葡糖苷酶生产39真菌和发现答:来自烟和答:nidulans一样好β葡糖苷酶生产商。的最大β葡糖苷酶活动报道(46)是在毛壳菌属cellulotricum。在目前的调查(表2),木霉是潜在的应变在二级筛查和进一步用于市政固体废物利用增值产品的生产(肥料)。

3.3。城市固体废物的生物转化

真菌发挥重要作用在有机废物的分解和优化垃圾生物转化可能是重要的因素。分解的有机固体废物利用孢子悬浮液的治疗t . viride60天后,没有发出臭味。它表明可能完全降解有机废物在盘子中含有5克有机废物(图4)。在控制的情况下,甚至坏气味持续60天之后,它表明缓慢的降解。数据呈现在图6显示,60天后,三个试验的平均体重(板)是12.51%和20.10%。另一方面,大量含有25公斤的浪费在一式三份(数字5和7)表明,60天后,三个桩的平均体重控制33.35%和11.24%。

有机废物的生物转化期间,有一个转变,从初始条件中性pH值(7.21和7.27)向一个碱性条件桩。这些条件可能的发生归因于有机材料的生物转化成各种中间类型的有机酸和更高的矿化氮和磷的亚硝酸盐/硝酸盐和正磷酸盐,分别。在生物降解过程中pH值的增加可能是由于生产铵氨化过程的结果(47]。我们的数据显示一个类似的趋势(图8pH值)与一个快速增加在第十天的生物转化,然后稳定pH值在7.33和7.25之间波动后30天。在实验的开始,波动可以解释为工业过程,涉及定期切屑和因此的挥发。这种酸生产结果缺乏氧气,可以发生在两个旋转。在这样的条件下,pH值可以达到约6.0 (48]。我们的结果表明,堆肥的pH值下降到最后,成熟的pH值约为7.40(控制)和7.26,满足堆肥规定pH值5.0 - -8.0的美国,和欧洲共同体委员会pH值5.5 - -8.0 (CEC) (49]。

把成堆的初始平均温度是29日,31°C和迅速上升至58°C的峰值后20天的分解。高温持续到30天的分解,之后温度降至36°C的40天的堆肥。此后,温度变化在一个狭窄的范围(36-30°C)(图9)。堆肥的温度水平桩倾向于增加并达到40 -°C由于释放的能量从堆肥中的微生物的生化反应成堆,而温度水平后的堆肥堆倾向于减少高温阶段由于衬底的损失和减少微生物活动(50]。之前报道,堆肥材料可以被认为是成熟的,当一个环境温度达到28°C (51]。因此,这个参数被认为是一个很好的指示器biooxidative结束阶段的堆肥达到一定程度的成熟(52- - - - - -54]。在60天之后,成熟堆肥是黑色的颜色,颗粒和纤维一种愉快的泥土气味。黑色的外观显示其成熟度。在控制的情况下(没有文化),生物降解很慢,和减肥也低。为了评估成熟堆肥,堆肥样品分别被放置在一个密封的塑料袋一个星期。一个星期后,密封袋被打破,气味是检查,发现泥土气味产生的堆肥t . viride,表明的质量稳定和成熟堆肥,堆肥生产的没有治疗t . viride一个星期后,床上的气味。这些发现是按照之前的研究,据报道,成熟堆肥产生泥土气味的聚乙烯袋密封后一周(55]。

4所示。结论

从上面的研究结果,可以得出结论,大量的微生物中发现了市政固体废物、堆肥和土壤。城市固体垃圾适合堆肥,因为高百分比的有机物的存在。的t . viride有前途的影响分解的有机垃圾,导致更大的生物转化比控制的原始材料。因此,pH值和温度被认为是一个很好的指示器的生物转化的都市固体废物堆肥达到一定程度的成熟。

确认

作者感谢m p .污染控制董事会博帕尔和头部和生物科学、r•大学,贾巴尔普尔、实验室设施。环境和森林新德里也幸好承认金融支持。