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木质素作为自然界中含量仅次于纤维素的第二大高分子聚合物,是由苯丙烷基本结构单元通过C-C键和C-O-C键连接而成的复杂的、无定型的三维空间结构,因此很难被降解。由于木质素的结构使得木质素作为唯一含有苯环的生物质能源很难被实际应用,也使得木质素作为造纸黑液的主要成分给环境带来污染。生物降解作为绿色环保的木质素处理方法而得到越来越多的人研究,以黄孢原毛平革菌为代表的白腐菌是最早被研究的微生物,也是降解木质素最有效的微生物,黄孢原毛平革菌也被认为是模式菌。但白腐菌生长缓慢且生长条件要求苛刻因此限制了其在实际生产生活中的应用,至今没有实现商业化。而有关细菌降解木质素的研究越来越多的证明细菌在液态基质中既可以降解木质素同时还有很好的适应和调节环境能力。因此细菌和真菌在降解木质素上存在协同效应,如果将它们混合培养能够取得更好效果。我们实验室通过筛选分离从自然界中分离了一组细菌和真菌能够混合共存的复合菌群,在富集培养之后通过冷冻干燥制成复合菌剂。对复合菌群进行平板分离,从中分离出三种细菌,对三种细菌做了因子分析实验,从而分析三种细菌在复合菌群中各自作用及相互作用关系,结果表明三种细菌对碱木素都有降解效果,并且菌S-2和S-1及S-3有交互作用,说明复合菌不是一种简单的混合,混合后的降解效果好于单个菌的降解效果。三种细菌在降解木质素的过程中溶液的pH在不断的下降,而白腐真菌的降解木质素的最佳pH偏酸性,有利于真菌在培养基中生长。扫描电镜发现复合菌剂中微生物细胞保存完好,有很多种微生物组成。对复合菌群进行高通量测序,高通量测序结果表明复合菌群中细菌主要是有芽孢杆菌属组成,占有98.39%,其他含量比较多的菌为0.93%的属于Allobacillus,0.09%为代尔夫特菌属(Delftia),0.07%为假单胞菌属(Pseudomonas)0.03%为Falsibacillus,0.02%为邻单胞菌属(Plesiomonas),还有0.02%为泛菌属(Pantoea),其余均为0.01%,真菌由于实验条件限制没有得到测序结果。微生物生长和代谢需要一定的外界条件,通过摇瓶实验研究不同营养和环境条件对复合菌群降解木质素的影响。结果发现复合菌群有一定的耐盐度,在盐度不超过1%,复合菌群有很好的降解效果;铵态氮是复合菌群速效氮源,能够快速被微生物生长利用。复合菌群需要外加碳源以维持自身生长及代谢需要,最佳外加葡萄糖浓度为6g/L。另一方面考察了外界条件对复合菌群降解木质素的影响,复合菌群在中性偏酸性环境有很好的降解效果,最佳pH为6;温度为30℃~37℃最佳;转速为150rpm及以上最佳。在pH6,转速150rpm和温度30℃固定不变时,初始微生物浓度也影响复合菌群的降解,复合菌群的初试微生物浓度最佳600nm吸光度值为0.2;在最佳条件下复合菌群可以降解的最佳木质素浓度为1.2g/L,最大的降解率和脱色率为78.07%和92.89%。在木质素浓度600mg/L时,复合菌群降解木质素动力学属于一级反应,随着木质素浓度增加,底物浓度超过酶浓度,复合菌群降解木质素动力学为零级反应。通过紫外可见光谱、高效液相色谱、红外光谱以及核磁共振光谱对复合菌群降解机理进行分析,复合菌群去除木质素主要是通过生物降解,部分通过生物吸附。生物降解主要是通过破坏苯丙烷结构单元之间的碳碳键和醚键以及侧链,同时氧化苯环而降解木质素,其中对羟苯基结构单元的苯环较难降解,因此在降解后产生很多如对羟苯基苯甲酸小分子物质。