顆粒在線訊：厭氧消化是有機(jī)廢棄物資源化利用的重要技術(shù)，而含有高濃度氨氮的沼液處理是沼氣和生物天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的難題。沼液利用和處理方式有作為肥料還田利用和當(dāng)作廢水達(dá)標(biāo)處理排放。沼液中的氨氮來(lái)自于有機(jī)廢棄物中的蛋白氮，蛋白氮來(lái)自于種植階段使用的肥料氮，而肥料氮是合成氨廠花費(fèi)大量天然氣能源將空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化得到的氮化合物，若采用硝化-反硝化的方式處理沼液，將氨氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)庥峙诺酱髿庵?，這是不經(jīng)濟(jì)的、甚至是無(wú)用的冗余氮循環(huán)（即“氮?dú)?肥料氮-蛋白氮-氨氮-硝氮-氮?dú)狻保?。而飼料化利用，?gòu)建“氨氮-蛋白氮”一步法轉(zhuǎn)化的經(jīng)濟(jì)有效的短流程氮循環(huán)，可以避免二次污染，實(shí)現(xiàn)資源化利用，延伸沼氣和生物天然氣的產(chǎn)業(yè)鏈和價(jià)值鏈。

　　2016年，為了實(shí)現(xiàn)沼液氨氮的高值生物轉(zhuǎn)化利用，中國(guó)科學(xué)院成都生物研究所生物質(zhì)能源項(xiàng)目組研究員李東提出沼液氨氮生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白（SCP）飼料的利用途徑和技術(shù)路徑。與植物源蛋白飼料相比，微生物單細(xì)胞蛋白具有較快的合成速率，無(wú)須日照和大量土地。項(xiàng)目組從自然生境中分離出兩株具有自養(yǎng)、異養(yǎng)和混合營(yíng)養(yǎng)產(chǎn)SCP能力的氫氧化細(xì)菌——脫氮副球菌（Paracoccus. denitrificans Y5）和善變副球菌（Paracoccus. versutus D6）。這兩株氫氧化細(xì)菌具有獨(dú)特的代謝特點(diǎn)，能以葡萄糖等有機(jī)碳源和氨氮異養(yǎng)合成SCP，且在提供還原力H2的條件下能夠以CO2為無(wú)機(jī)碳源和氨氮自養(yǎng)合成SCP。菌株Y5和D6的單細(xì)胞蛋白含量為細(xì)胞干重的67.34%~73.73%，高于大豆的蛋白含量。而氫氧化細(xì)菌的細(xì)胞生物質(zhì)（菌體干重）濃度較低，自養(yǎng)、混合營(yíng)養(yǎng)和異養(yǎng)條件下最高僅為2.13 g/L、3.19g/L、5.17 g/L。

　　為了進(jìn)一步提高菌體干重濃度，李東團(tuán)隊(duì)在10余株酵母中篩選出兩株能夠耐受雞糞沼液且高效利用沼液氨氮生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的菌株，分別為蜂蜜酵母（Nectaromyces rattu）和白地霉（Galactomyces candidum）。蜂蜜酵母（Nectaromyces rattu）能夠在初始NH4+-N濃度2000 mg/L、C/N比6:1，初始pH 5.50條件下，通過(guò)二次發(fā)酵達(dá)到總細(xì)胞干重（CDW）12.58 g/L，蛋白質(zhì)含量35.96%，其中脯氨酸占細(xì)胞干重的12%。白地霉（Galactomyces candidum）在初始NH4+-N濃度2000 mg/L、C/N比6:1條件下，通過(guò)二次發(fā)酵達(dá)到總細(xì)胞干重（CDW）9.24 g/L，蛋白質(zhì)含量39.39%。研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，有機(jī)廢棄物中的硫元素在厭氧消化過(guò)程中轉(zhuǎn)變?yōu)榱蚧瘹潆S著沼氣流失，因而這兩種酵母單細(xì)胞蛋白中缺乏半胱氨酸和甲硫氨酸等含硫氨基酸。該研究通過(guò)添加硫酸鹽，促進(jìn)含硫氨基酸的合成，并通過(guò)推進(jìn)谷氨酸和谷氨酰胺的合成顯著提高蛋白質(zhì)含量，總氨基酸含量從38.6 g/100g提高到53.2 g/100g。

　　相關(guān)研究成果表在Appl Biochem Biotechnol、Poultry Science、Electronic Journal of Biotechnology上，并獲得中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)。研究工作得到中科院環(huán)境與應(yīng)用微生物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中科院“西部之光”人才培養(yǎng)計(jì)劃“西部青年學(xué)者”項(xiàng)目、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、四川省科技計(jì)劃項(xiàng)目等的支持。

氫氧化細(xì)菌利用沼液自養(yǎng)和異養(yǎng)產(chǎn)單細(xì)胞蛋白飼料

蜂蜜酵母（Nectaromyces rattu）利用沼液生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白飼料

白地霉（Galactomyces candidum）利用沼液生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白飼料