【摘要】：本試驗從餐廚垃圾和活性污泥中用BHI培養(yǎng)基和LB培養(yǎng)基初篩,經(jīng)蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的平板篩選,最終鑒定并確定2株具有較強(qiáng)分解能力的細(xì)菌株CY-1和CY-7作為試驗菌株,通過優(yōu)化其單菌株發(fā)酵及混合發(fā)酵條件,輔以酶制劑制成固態(tài)發(fā)酵菌劑,在BYM-F1-2型生物環(huán)保廚余機(jī)中進(jìn)行25 d餐廚垃圾的好氧發(fā)酵,確定最佳發(fā)酵菌劑配伍和發(fā)酵條件,在BYM-B1-10型生物環(huán)保廚余機(jī),得到試驗用廚余發(fā)酵產(chǎn)物(Fermentation products of kitchen waste,FPKW)。對 FPKW 進(jìn)行系統(tǒng)的物理性狀、常規(guī)營養(yǎng)組分、微量元素、有害微生物及不同存儲條件下毒素的綜合評估后,將FPKW作為一種潛在的飼料原料,分別以0%、3%、6%、9%、12%、15%和30%添加到鯽魚飼料中,制成6種等氮飼料,進(jìn)行了為期60天的養(yǎng)殖試驗,探究了其對初始體重為7.4±0.21g“中科3號”鯽魚幼魚的生長、表觀消化率、血液生化指標(biāo)和消化酶的影響,主要研究結(jié)果如下:1.從餐廚垃圾和活性污泥中篩選得到8株細(xì)菌株,經(jīng)過蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的平板篩選后,最終確定兩株具有高酶活性的菌株CY-1和CY-7為試驗菌株。CY-1菌株在LB培養(yǎng)基上所形成的菌落較大,圓形,生理生化鑒定為革蘭氏陽性菌,不可厭氧生長,16S rDNA共有1491 bp,進(jìn)化樹分析顯示CY-1與貝萊斯芽孢桿菌(Bacillus velezensis)的同源性置信度達(dá)到71,初步判斷其為貝萊斯芽孢桿菌;CY-7菌株則為小菌落,圓形,濕潤,淺黃色,生理生化鑒定為革蘭氏陰性菌,不可厭氧生長,16S rDNA共有1480 bp,進(jìn)化樹分析顯示CY-7與乙酸鈣不動桿菌(Acinetobacter calcoaceticus)同源性置信度達(dá)到 100。2.分別對菌株CY-1和CY-7進(jìn)行單菌株和1:1混合菌株搖床培養(yǎng),24 h后菌株CY-1和CY-7混合培養(yǎng)的總菌數(shù)(9.1×108 cfu/g)顯著高于CY-1的5.3×107 cfu/g和CY-7的3.5×107 cfu/g。7 L發(fā)酵罐中CY-1和CY-7等比例混合發(fā)酵,OD值顯示CY-1和CY-7的混合發(fā)酵的遲緩期(lag phase)約為4 h,隨即進(jìn)入指數(shù)期(log phase),在20 h左右進(jìn)入穩(wěn)定期(stationary phase);酶活均在發(fā)酵16 h左右達(dá)到穩(wěn)定期(蛋白酶47.2 U/ml,脂肪酶20.9 U/ml,淀粉酶38.9 U/ml);混菌發(fā)酵至16 h后,開始出現(xiàn)芽孢,連續(xù)發(fā)酵至20 h,芽孢大量生成芽孢,形成率基本達(dá)到90%以上。3.在BYM-F1-2生物環(huán)保廚余機(jī)中同時添加酶制劑和固體菌劑組,25 d的連續(xù)發(fā)酵結(jié)束后,廚余垃圾的減重率達(dá)到94.23%,發(fā)酵過程中餐廚樣品總菌數(shù)均維持在1011 cfu/g。選用固體菌劑加酶制劑的發(fā)酵條件,在BYM-B1-10生物廚余機(jī)中連續(xù)發(fā)酵25 d,烘干得到FPKW用于后續(xù)試驗。4.未經(jīng)粉碎的FPKW為棕褐色固形物,經(jīng)分級篩后,8目、12目、24目、32目篩上物主要為骨頭和纖維,重量占比分別為35.94%、22.92%、22.12%和11.98%;32目篩下物主要為肉松狀黃色粉末,重量比例為7.85%。FPKW經(jīng)過粉碎后90%可過40目。FPKW粗蛋白質(zhì)含量為18.7%,粗脂肪含量為20.4%,粗纖維為4.9%,灰分為5.7%,水分為7.5%,總磷含量為1.18%,水溶性氯化物含量為1.65%;微量元素中鎂的含量最高為9.9×102 mg/kg,鐵為2.4×102 mg/kg,銅為5.5 mg/kg,鋅為39 mg/kg,硒為0.62 mg/kg,砷為0.089 mg/kg,而鉛、汞、鎘和鉻均未檢出;FPKW的17種氨基酸總量為17.43%,必需氨基酸為7.1%(占總氨基酸的40.73%),谷氨酸含量最高為2.68%,賴氨酸含量為1.09%,蛋氨酸含量為0.37%,經(jīng)過氨基酸評分(AAS)和化學(xué)評分(CS)的評價判定,FPKW的第一限制性氨基酸為Val纈氨酸。5.0d的FPKW的黃曲霉毒素、嘔吐毒素、沙門氏菌和大腸菌群均未檢出。室溫開袋放置10 d后FPKW的黃曲霉毒素含量為9.36 ug/kg;而密封放置10 d后FPKW的黃曲霉毒素含量為13.55 ug/kg,均低于國家飼料原料毒素的限量標(biāo)準(zhǔn)。無論何種儲存方式,FPKW中嘔吐毒素、沙門氏菌和大腸菌群均未檢出。6.(1)飼料中FPKW添加量為9%時,60天鯽魚幼魚的增重率顯著高于對照組和其他各組(P0.05),而FPKW添加量達(dá)到30%時鯽魚幼魚的增重率顯著低于對照組和其他各組(P0.05)。鯽魚的增重率(Y)與飼料中FPKW添加量(X)之間的關(guān)系可用Y=-1579.8X2+364.47X+282.02(R2=0.7313)表示,鯽魚飼料中FPKW的最適添加量為1.7%～21.3%,當(dāng)FPKW添加量為11.5%時,鯽魚可獲得最大的生長率。(2)FPKW添加量在15%及以下時,鯽魚的干物質(zhì)和粗蛋白的表觀消化率均無顯著差異(P0.05),鯽魚中腸和肝胰臟的蛋白酶活性均隨FPKW添加量的升高而先升高后下降,FPKW添加量達(dá)到30%時中場和肝臟蛋白酶顯著降低(P0.05);鯽魚肝胰臟和中腸的脂肪酶均在FPKW添加量為30%時達(dá)到峰值(32.49 U/g prot,52.01 U/g prot);鯽魚的淀粉酶活性均隨著FPKW添加量的上升而降低。(3)隨著FPKW添加比例的上升,鯽魚的血清谷草轉(zhuǎn)氨酶、谷丙轉(zhuǎn)氨酶、堿性磷酸酶、SOD、T-AOC和脂質(zhì)的含量升高。鯽魚組織切片證實較高的FPKW添加組中,鯽魚幼魚的腸道、肝臟和腎臟存在一定程度的損傷。以上結(jié)果表明,菌株CY-1和CY-7的混合發(fā)酵菌液輔以酶制劑在廚余機(jī)中可高效處理餐廚垃圾,并可在發(fā)酵過程中大大降低有害微生物及毒素的風(fēng)險,所得到的FPKW營養(yǎng)指標(biāo)符合飼料原料營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn),經(jīng)粉碎、篩分處理后,在鯽魚飼料中適量添加可促進(jìn)鯽魚生長,且添加量不超過15%時對鯽魚增重率、表觀消化率和消化酶活性均無顯著影響。
【圖文】：

表 1.6 餐廚垃圾發(fā)酵處理中常見的菌種及最適發(fā)酵條件Table 1.6 Common strains and optimum fermentation conditions in the fermentation of KW發(fā)酵菌株 最適溫度（℃） 最適 pH 應(yīng)用地衣芽孢桿菌 30 9~10 降解纖維素、蛋白質(zhì)和脂肪枯草芽孢桿菌 30~37 6.8~7.2 降解纖維素、蛋白質(zhì)和脂肪乳酸乳球菌 30 7.4~7.6 降解蛋白和脂肪紅曲菌 26~30 6.5~7.5 優(yōu)化發(fā)酵條件康寧木霉 28 6.8~7.2 降解纖維素、木質(zhì)嗜熱脂肪芽孢桿菌 28~77 6.8~7.2 高溫堆肥發(fā)酵和餐廚垃圾堆肥此外，使用生物環(huán)保廚余機(jī)處理餐廚垃圾是近年來興起的一種高效處理方式，其通過對缸體發(fā)酵環(huán)境的精準(zhǔn)控制，使微生物好氧發(fā)酵及有機(jī)質(zhì)酶解，從而快速發(fā)酵，實現(xiàn)餐廚垃圾的資源化利用，其工藝流程圖見圖 1.1，框內(nèi)為廚余機(jī)內(nèi)部，經(jīng)過初篩和 60℃~80℃洗脫后進(jìn)行發(fā)酵，可得到營養(yǎng)價值較高的廚余發(fā)酵產(chǎn)物。生物環(huán)保廚余機(jī)擁有因地制宜，，環(huán)保高效、無污染無異味，低運(yùn)行成本的特點。

圖 2.1 8 株細(xì)菌富集分離Figure 2.1 Enrichment and separation of 8 strains經(jīng)過蛋白酶平板、脂肪酶平板和淀粉酶平板的篩選，挑選出共 2 株具有高酶活特性的細(xì)菌株，CY-1 和 CY-7，平盤篩選結(jié)果見圖 2.2 和圖 2.3 所示。圖 2.2 CY-1 的酶活性篩選（a.CY-1 的蛋白酶活篩選 b.CY-1 的淀粉酶活篩選）Figure 2.2 Screening chart of CY-1 enzyme activity（a. Screening of protease activity of
【學(xué)位授予單位】：武漢輕工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S963

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