顆粒在線訊：厭氧消化是有機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作廢水達標處理排放。沼液中的氨氮來自于有機廢棄物中的蛋白氮，蛋白氮來自于種植階段使用的肥料氮，而肥料氮是合成氨廠花費大量天然氣能源將空氣中的氮氣轉(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)化為氮氣又排到大氣中，這是不經(jīng)濟的、甚至是無用的冗余氮循環(huán)（即“氮氣-肥料氮-蛋白氮-氨氮-硝氮-氮氣”）。而飼料化利用，構(gòu)建“氨氮-蛋白氮”一步法轉(zhuǎn)化的經(jīng)濟有效的短流程氮循環(huán)，可以避免二次污染，實現(xiàn)資源化利用，延伸沼氣和生物天然氣的產(chǎn)業(yè)鏈和價值鏈。

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

　　為了進一步提高菌體干重濃度，李東團隊在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，通過二次發(fā)酵達到總細胞干重（CDW）12.58 g/L，蛋白質(zhì)含量35.96%，其中脯氨酸占細胞干重的12%。白地霉（Galactomyces candidum）在初始NH4+-N濃度2000 mg/L、C/N比6:1條件下，通過二次發(fā)酵達到總細胞干重（CDW）9.24 g/L，蛋白質(zhì)含量39.39%。研究進一步發(fā)現(xiàn)，有機廢棄物中的硫元素在厭氧消化過程中轉(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。該研究通過添加硫酸鹽，促進含硫氨基酸的合成，并通過推進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，并獲得中國發(fā)明專利授權(quán)。研究工作得到中科院環(huán)境與應(yīng)用微生物重點實驗室、中科院“西部之光”人才培養(yǎng)計劃“西部青年學(xué)者”項目、中科院青年創(chuàng)新促進會、四川省科技計劃項目等的支持。

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

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

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