黃宇

（江西省南昌市第二中學(xué) 江西宜昌 330000）

利用廢棄物發(fā)酵生產(chǎn)蘇云金芽胞桿菌的研究進(jìn)展

黃宇

（江西省南昌市第二中學(xué) 江西宜昌 330000）

蘇云金芽胞桿菌（Bacillus thuringiensis，簡稱Bt）是目前應(yīng)用最廣泛和產(chǎn)量最大的微生物殺蟲劑，它對鱗翅目、雙翅目、鞘翅目等許多害蟲有特異毒殺作用，而對人類和其它非靶標(biāo)動(dòng)物以及農(nóng)作物無害。長期以來，人們一直致力于蘇云金芽胞桿菌的篩選及發(fā)酵研究，以期能獲得高毒力的綠色生物殺蟲劑產(chǎn)品。由于發(fā)酵培養(yǎng)基成本較高，利用廢棄物生產(chǎn)Bt殺蟲劑既有利于資源循環(huán)利用和環(huán)境保護(hù)，又能降低Bt殺蟲劑的多重優(yōu)點(diǎn)，因此成為近年來國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。本文簡要介紹了篩選蘇云金芽胞桿菌的基本方法以及利用廢棄物發(fā)酵生產(chǎn)Bt殺蟲劑的研究進(jìn)展。方法以及利用廢棄物發(fā)酵生產(chǎn)Bt殺蟲劑的研究進(jìn)展。

蘇云金桿菌 篩菌 廢棄物 發(fā)酵生產(chǎn)

1　利用城市污泥與其他原料聯(lián)合生產(chǎn)蘇云金芽胞桿菌

目前， 我國城市污泥年產(chǎn)生量已達(dá)5×106t，污泥的不規(guī)范處置對城市環(huán)境造成了巨大污染。常明等發(fā)現(xiàn)以城市污水處理廠的污泥為原料，以含固率2%、未經(jīng)任何預(yù)處理的污泥作為唯一培養(yǎng)基， 發(fā)酵24h后的活菌數(shù)與活芽胞數(shù)最大值分別高達(dá)9.48×108 CFU/ml和8.51×108 CFU/ml，發(fā)酵終點(diǎn)芽胞產(chǎn)率可達(dá)91.7%，晶體較大，呈規(guī)則的菱形，晶體蛋白產(chǎn)量為2.80mg/ml，發(fā)酵性能優(yōu)良，由此可知，城市污泥所含營養(yǎng)物質(zhì)達(dá)到支持Bt的正常生長與增殖，完成產(chǎn)生芽胞與殺蟲晶體蛋白合成的基本條件。

陳婷等將污泥與不同量的黃豆粉復(fù)配作為發(fā)酵培養(yǎng)基，發(fā)現(xiàn)以15g/L在污泥中添加黃豆粉可滿足工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)的基本需要，發(fā)酵72h后獲得的Bt細(xì)胞總數(shù)及芽胞數(shù)均在10^9個(gè)/ml以上。以黃粉蟲作試蟲的生物毒性實(shí)驗(yàn)表明，復(fù)配培養(yǎng)基與工業(yè)發(fā)酵黃豆粉培養(yǎng)基生產(chǎn)的胞晶混合液的毒性相當(dāng)。

2　利用酒精工廠廢液生產(chǎn)蘇云金芽胞桿菌

王程輝等對酒糟廢液進(jìn)行適當(dāng)預(yù)處理，并添加合理比例的氮源即達(dá)到正常培養(yǎng)基的Bt發(fā)酵效果，搖瓶發(fā)酵后活芽胞數(shù)可達(dá)4. 1x10^9個(gè)/ml.吳麗云對不同處理階段的啤酒廢水、污泥發(fā)酵Bt進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其在最佳條件下活芽胞數(shù)可達(dá)10^9cfu/ml，產(chǎn)生的活芽胞數(shù)及毒力與城市污水、污泥發(fā)酵后相當(dāng)。單一的不同處理階段啤酒廢水的發(fā)酵效果略有差異，而研究顯示酸化池廢水+污泥培養(yǎng)基具有最好的生產(chǎn)發(fā)酵效果。

以上研究證明相對于城市污水污泥，用啤酒廢水培養(yǎng)Bt后毒力更強(qiáng)且發(fā)酵周期短，適合作為Bt的發(fā)酵工業(yè)化原料。

3　利用味精廢水生產(chǎn)蘇云金芽胞桿菌

蘇云金芽胞桿菌可利用碳氮源豐富的工業(yè)廢水進(jìn)行生產(chǎn)，這樣具有節(jié)約能源，降低了生產(chǎn)成本的優(yōu)點(diǎn)，而且在治理環(huán)境的同時(shí)變廢為寶。隨著我國味精工業(yè)的發(fā)展，排放的污水量也日益增加，年排放量高達(dá)10 kt。由于味精廢水BOD和COD超標(biāo)嚴(yán)重且含有多種氨基酸，因此，味精廢水的處理一直是一個(gè)難題。

鄭淑文教授等將味精廢水調(diào)和至pH 7.0并添加碳源、微量元素至蘇云金桿芽孢菌培養(yǎng)基，在通風(fēng)比1：1.1，攪拌轉(zhuǎn)速400r/m in、溫度32-34℃條件下發(fā)酵培養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)顯示24 h開始出現(xiàn)芽胞，32 h部分芽胞破裂并觀察到伴胞晶體，芽胞最終濃度可達(dá)7.5xl09個(gè)/ml。

唐凌云等還利用沼液生產(chǎn)Bt 546，其芽胞大量形成時(shí)間比黃豆粉培養(yǎng)基縮短了約6h。在生物毒性試驗(yàn)中表明，沼液A和沼液B培養(yǎng)的Bt 546半胞晶體混合液毒性略高黃豆粉，在相同的稀釋倍數(shù)下棉鈴蟲的死亡率分別比黃豆粉提高了12.58%和5.43%。這說明，營養(yǎng)成分豐富的沼液可以用來生產(chǎn)Bt殺蟲劑。

4　利用農(nóng)副產(chǎn)品生產(chǎn)蘇云金桿菌

史應(yīng)武等在針對蘇云金桿菌35的發(fā)酵優(yōu)化研究中獲得了優(yōu)良的農(nóng)副產(chǎn)品培養(yǎng)基配方（棉籽餅3.25 g/dL、玉米粉1.4 g/dL、麩皮1.2 g/dL、KH2PO4 0.11 g/dL、FeSO4 0.0049g/dL），用該培養(yǎng)基培養(yǎng)蘇云金桿菌，與原始培養(yǎng)基相比，發(fā)酵液含菌數(shù)提高了63.7%，高達(dá)40.8×108cfu/mL；發(fā)酵液毒力66.1%，比對照培養(yǎng)基提高了81.5%。

蘑菇渣基底是一種木質(zhì)纖維素，可以被用來生產(chǎn)生物燃料和培養(yǎng)微生物［25］。Songqing Wu等將蘑菇基底進(jìn)行稀硫酸預(yù)處理、氫氧化鈉預(yù)處理、氫氧化鈣預(yù)處理、熱水預(yù)處理4種不同的預(yù)處理，結(jié)果證明在2%稀硫酸、121°C、1h預(yù)處理?xiàng)l件下，蘑菇基底能得到最多的還原糖，高達(dá)284.24g/kg，且在培養(yǎng)Bt時(shí)產(chǎn)生胞子數(shù)最高，說明在培養(yǎng)微生物時(shí)蘑菇基底可作為具有成本效益的碳源使用。

五、利用廢棄毛發(fā)水解液生產(chǎn)蘇云金桿菌

唐凌云等利用毛發(fā)水解液生產(chǎn)的蘇云金芽胞桿菌比常規(guī)黃豆粉培養(yǎng)基生產(chǎn)的蘇云金芽胞桿菌殺蟲效果略高［1］。試驗(yàn)說明，利用毛發(fā)水解液作為常規(guī)培養(yǎng)基中的氮源生產(chǎn)蘇云金桿菌是可行的，并且符合當(dāng)前經(jīng)濟(jì)環(huán)保的要求［2］。

六、利用沼液生產(chǎn)蘇云金桿菌

唐凌云等還利用沼液生產(chǎn)Bt 546，其芽胞大量形成時(shí)間比黃豆粉培養(yǎng)基縮短了約6h。在生物毒性試驗(yàn)中表明，沼液A和沼液B培養(yǎng)的Bt 546半胞晶體混合液毒性略高黃豆粉，在相同的稀釋倍數(shù)下棉鈴蟲的死亡率分別比黃豆粉提高了12.58%和5.43%［28］。這說明，營養(yǎng)成分豐富的沼液可以用來生產(chǎn)Bt殺蟲劑。

當(dāng)前最佳的篩菌方法是綜合利用醋酸鈉和抗生素篩菌方法。而利用味精廢水，啤酒廢水，污泥與其他原料復(fù)配，農(nóng)副產(chǎn)品，廢棄毛發(fā)水解液等發(fā)酵培養(yǎng)Bt菌均可以實(shí)現(xiàn)蘇云金芽胞桿菌的正常生產(chǎn)，產(chǎn)品毒力達(dá)到農(nóng)藥制劑的水平，且生產(chǎn)成本低廉，實(shí)現(xiàn)了廢棄物的再利用，顯示出較好的應(yīng)用前景，具備大量生產(chǎn)的基本條件，為工業(yè)化發(fā)酵生產(chǎn)提供了依據(jù)。

［1］朱桂梅，劉建國，龍施華，郝再彬.桂林市公園蘇云金芽胞桿菌菌株的分離［J］.湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，52（17）：4107～4109.

［2］Calabrese DM，Niekerson KW，Lane LC.A，comparison of protein crystal subunit sizes Bacillus thuringiensis ［J］.Can.J.microbiol，2008，26：1006～1010.

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