胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)在餐厨垃圾废水中生长条件优化

郭新愿，王 攀，任连海*，贺艳坤

1．北京工业大学建筑工程学院，北京 100022

2．北京工商大学食品学院环境工程系，北京 100048

胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)在餐厨垃圾废水中生长条件优化

郭新愿1，王 攀2，任连海2*，贺艳坤2

1．北京工业大学建筑工程学院，北京 100022

2．北京工商大学食品学院环境工程系，北京 100048

郭新愿，王攀，任连海，等．胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)在餐厨垃圾废水中生长条件优化［J］．环境科学研究，2017，30(3):464-470．

GUO Xinyuan，WANG Pan，REN Lianhai，et al．Optimization of culture conditions for Bacillus mucilaginosus growing in food waste-recycling wastewater［J］．Research of Environmental Sciences，2017，30(3):464-470．

为了探讨餐厨垃圾废水用作发酵基质生产液态解钾菌肥的可行性，选用胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)作为试验菌种，采用正交和单因素方法对相关生长因素进行了优化．结果表明，在餐厨垃圾废水中培养胶质芽孢杆菌经过3 d的调整期后进入对数生长期，6～7 d时活菌数达到最大，Ⅰ类废水活菌数为1．55×1010CFU mL，Ⅱ类废水活菌数为6．60×1010CFU mL．以Ⅱ类废水为基质进行正交试验确定的较优培养条件为pH=7、温度30℃、摇床转速160 r min、接种量2．0%(V V)．废水的pH和盐分对胶质芽孢杆菌的生长代谢影响极为显著:最适初始pH为7(活菌数为3．80×1010CFU mL和9．20×1010CFU mL);随着ρ(NaCl)的增加，活菌数先升高后快速降低，最适ρ(NaCl)为4 g L．Ⅰ类和Ⅱ类废水的最佳接种量分别为1．5%(活菌数为1．60× 1010CFU mL)和2．0%(活菌数为6．40×1010CFU mL)．研究显示，胶质芽孢杆菌在餐厨垃圾废水中经过培养后可达到GB 20287—2006《农用微生物菌剂》中液态菌肥的活菌数(2．0×108CFU mL)，经湿热处理后的Ⅱ类废水对胶质芽孢杆菌的生长有明显的促进作用．

餐厨垃圾废水;液态菌肥;胶质芽孢杆菌;生长条件

我国餐厨垃圾产生量巨大，文献表明我国城区平均每人每天产生餐厨垃圾0．10～0．12 kg［1-2］．由于餐厨垃圾含水量大(80%～85%)，储存过程中极易腐烂变质，散发恶臭，容易传播细菌和病毒，其原有的处理方式为卫生填埋、粉碎后排入下水道或者与其他生活垃圾混合焚烧，上述处理方式会对大气和水体造成污染，使餐厨垃圾中的资源得不到有效利用［3-5］．湿热处理是近年来开发的一种新型有效的餐厨垃圾处理技术，它可以改变垃圾营养结构和物理加工性能，对餐厨垃圾资源化非常有利［6-7］．其脱出液及其他餐厨垃圾废水具备有机物含量高、排放量大的特点，现有处理方式多为无害化，如何将其资源化处理成为亟待解决的问题［8-9］．

另一方面，由于连年施用化肥等原因，土壤微生物区系恶化、病原菌增加、酶活性降低，导致土壤养分失调、有毒物质积累、肥力减弱等后果［10］．农用微生物菌肥是利用人工方法培养有益微生物而制成生物肥料，提高土壤肥力，改善作物的营养条件提高产量;有学者早在上世纪就提出微生物菌肥替代化肥是实施“高效清洁农业”的有效措施，因此菌肥在国内外已经得到广泛应用［11-14］．餐厨垃圾废水中含有丰富的小分子糖、多肽、氨基酸等有机物，甚至有研究者成功从餐厨废弃物发酵后的培养液中回收乳酸［15］，也有研究者将其用于微生物菌肥生产，如木霉微生物肥料等［16］．因此，利用餐厨垃圾废水生产液态菌肥是其资源化处理的有效途径，具有显著的环境效益、经济效益和生态效益．

胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginous)俗称钾细菌，是一种重要的微生物肥料生产菌种，能通过破坏钾长石的晶格结构，使矿物中的钾释放出来，其含量可增加37%～162%，并能增加辣椒、水稻和棉花植株中的钾含量［17-18］．该试验选用胶质芽孢杆菌作为试验菌种，研究利用餐厨垃圾废水制备解钾液态菌肥的最佳工艺条件．制作的液态菌肥根据GB 20287—2006《农用微生物菌剂》［19］中规定的产品技术指标来判断试验菌种活菌数是否达到标准．

1 材料与方法

1．1 材料与试剂

试验用胶质芽孢杆菌为农业部关于NY 1109—2006《微生物肥料生物安全通用技术准则》附录中规定使用的生产菌种，购自中国普通微生物菌种保藏管理中心．

餐厨垃圾取自北京市海淀区某高校食堂，根据餐厨垃圾目前常用 的处理工艺［20-21］，获得两类餐厨垃圾废水:①将餐厨垃圾经孔径滤网过滤，固液分离，分离出的液体再经6 000 r min离心20 min(20℃)，撇除浮油取液体部分，记作Ⅰ类废水;②将餐厨垃圾破碎后加入湿热反应器于90℃水热反应3 h，湿热处理后样品再经6 000 r min离心20 min(20℃)，撇除浮油取液体部分，记作Ⅱ类废水．废水经121℃高压蒸汽灭菌20 min备用，其基本理化性质及分析方法见表1．

胶质芽孢杆菌液体种子培养基:蔗糖5．0 g; Na2HPO42．0 g;MgSO4·7H2O 0．5 g;FeCl30．005 g; CaCO30．1 g;蒸馏水1 L;pH为7．0～7．2．

Na2HPO4、MgSO4·7H2O、FeCl3、CaCO3、琼脂购自北京化工厂，所有化学试剂均为分析纯．试验用去离子水由ZYpure-EDla-100-UP型高纯水系统一体机(北京中扬永康环保科技有限公司)制备得到．

1．2 仪器与设备

KDC-160HR型离心机，科大创新股份有限公司; LRH-250型生化培养箱，上海恒科技术有限公司; VD-1320型超净工作台，哈尔滨东联电子技术开发公司;SQ510WGC型立式压力蒸汽灭菌器，日本YAMATO公司;PHS-3D型pH计，上海三信仪表厂; UV-5200型紫外分光光度计，上海精密仪器仪表有限公司;BX41型显微镜，日本OLYMPUS公司;H2Q-C型恒温振荡器，金坛市科析仪器有限公司．

1．3 试验方法

菌种细胞与菌落形态观察［22］:将经活化后的胶质芽孢杆菌接种至液体种子培养基，于30℃振荡培养5 d(200 r min)．液体发酵液通过革兰氏染色法在1 000倍显微镜下观察并记录细胞的形态、大小．取合适稀释度菌液涂布于胶质芽孢杆菌固体培养基，通过平板计数法观察并记录菌落形态．

胶质芽孢杆菌生长曲线绘制［23-24］:在无菌条件下，将经活化的胶质芽孢杆菌菌种按照2．0%接种量接种至相应液体种子培养基内培养24 h，于接种后每隔2 h用紫外-可见光分光光度计测定吸光度(A600)，试验设置三组平行．

胶质芽孢杆菌在餐厨垃圾废水中的生长曲线绘制:在无菌条件下，将经活化的胶质芽孢杆菌菌种由液体种子培养基按照2．0%接种量(V V)接种至餐厨垃圾废水于30℃培养10 d，摇床转速100 r min，于接种后每隔1 d记录活菌数量．试验设置三组平行．

培养条件正交试验:选择pH(A，pH分别为6、7、8、9)、温度(B，分别为25、30、35和40℃)、摇床转速(C，分别为80、120、160和180 r min)和接种量(D，以V V计，分别为1．0%、1．5%、2．0%和2．5%)4个因素，通过四因素四水平正交试验确定餐厨垃圾废水培养胶质芽孢杆菌的适宜条件，固定发酵时间为6 d，因素水平见表2．试验设置三组平行．

培养条件单因素试验:在正交试验确定的较优培养条件基础上，重点研究pH、接种量和盐度对胶质芽孢杆菌生长过程的影响，以期进一步获得优化的培养条件．

1．4 分析方法

活菌数量测定采用平板计数法，涂布平板设置三组平行．

正交试验数据使用SPSS Statics 20软件进行处理，以胶质芽孢杆菌活菌数为因变量，以pH、温度、摇床转速和接种量为自变量，进行单因变量多因素方差分析，识别对胶质芽孢杆菌培养影响较为显著的关键参数，P＜0．05为显著，P＜0．01为极显著，同时获得较优的培养条件组合．

2 结果与讨论

2．1 胶质芽孢杆菌的理化性能

试验所用胶质芽孢杆菌在液体种子培养基上经活化培养，菌落呈圆形凸状隆起，边缘整齐，表面湿润、透明，挑起时可拉成丝，革兰氏染色结果阴性，菌体为(1～1．2)×(5～7)μm，与文献［25-26］一致．胶质芽孢杆菌培养4 h进入对数生长期，在8～16 h进入稳定期，随后进入衰亡期(见图1)．

2．2 胶质芽孢杆菌在餐厨垃圾废水中的生长曲线

经液体种子培养基生长至对数期的胶质芽孢杆菌接种至餐厨垃圾废水后的活菌数随时间变化如图2所示．从图2可看出，经过3 d的调整期后，胶质芽孢杆菌进入对数生长期，第6～7天活菌数达到最大(I类废水1．55×1010CFU mL，Ⅱ类废水6．60×1010CFU mL)，此时I类废水中ρ(COD)为16．09 g L，约89．3%的营养物质被消耗掉，而Ⅱ类废水中ρ(COD) 为16．03 g L，约有92%的营养物质被消耗掉．由于废水中碳源和营养物质的消耗，胶质芽孢杆菌的生长快速进入消亡期，培养至第10天，Ⅰ类和Ⅱ类废水中的胶质芽孢杆菌活菌数依次分别下降36%和55%．

从胶质芽孢杆菌的生长情况来看，Ⅱ类废水较Ⅰ类废水更适宜用作胶质芽孢杆菌的培养基质，其最大菌液密度是Ⅰ类废水的4．26倍，胶质芽孢杆菌在Ⅱ类废水生长速率较Ⅰ类废水大幅增加．Ⅱ类废水的ρ(COD)仅比Ⅰ类废水高33．2%，其更适宜于胶质芽孢杆菌生长的原因，可能是由于湿热处理使餐厨垃圾中相当比例的大分子微溶性脂肪、蛋白质等物质解聚、液化为可溶性脂肪酸、氨基酸等优质碳源，这种转化更利于微生物菌体的吸收利用．

2．3 胶质芽孢杆菌培养的正交试验优化

选择餐厨垃圾Ⅱ类废水为基质，通过正交试验及方差分析考察温度、pH、摇床转速和接种量对胶质芽孢杆菌生长代谢影响的显著性程度．正交试验的方差分析结果见表3，pH极显著影响胶质芽孢杆菌的生长，而温度、摇床转速和接种量对菌株培养影响不显著，影响显著程度依次为pH＞温度＞摇床转速＞接种量．而通过极差分析，初步确定较优的培养条件为A2B2C3D3，即pH为7、温度为30℃、转速160 r min、接种量2．0%．

2．4 初始pH对胶质芽孢杆菌培养的影响

根据2．3节正交试验结果，pH极显著影响胶质芽孢杆菌的生长代谢．餐厨垃圾受环境影响pH有较大变化［27-28］，因而需要进一步探讨胶质芽孢杆菌在餐厨垃圾废水中的可耐受pH范围．

图3显示，具有不同pH的Ⅰ类和Ⅱ类废水按2．0%(V V)接种胶质芽孢杆菌培养6 d的活菌数变化曲线．由图3可见，胶质芽孢杆菌对废水pH变化极其敏感，Ⅰ类和Ⅱ类废水最适于胶质芽孢杆菌生长的初始pH均为7(活菌数为3．80×1010CFU mL和9．20×1010CFU mL)，并且在弱碱性环境中亦能较好生长，这与已有研究［29-30］相一致．值得注意的是，Ⅰ类废水中活菌数达标的初始pH为7～9，当pH≤6或pH≥10时Ⅰ类废水中活菌数低于GB 20287—2006《农用微生物菌剂》关于菌剂产品的活菌数要求(2．0×108CFU mL);而Ⅱ类废水中活菌数的达标pH范围扩大到6～10．资料［31-32］显示，胶质芽孢杆菌在pH在4．8～9．0范围内的液体种子培养基中均可生长，pH低于6．5和高于8．5时，菌体增殖会受到明显的抑制，试验显示胶质芽孢杆菌在餐厨垃圾废水中表现出更强的活性和pH耐受性，可能与餐厨垃圾废水能为胶质芽孢杆菌的生长提供优质碳源与氮源有关［33-34］．

2．5 初始接种量对胶质芽孢杆菌生长的影响

接种量是制备液态菌肥的重要参数之一，悬浮培养细胞生长的启动需要有一个最低的起始密度，这一临界密度不仅与细胞本身有关，而且还与培养基成分以及接种量有关，因此细胞的接种量能够显著影响悬浮培养细胞的生长周期［35-37］．图4显示，Ⅰ类和Ⅱ类废水按不同接种量接种胶质芽孢杆菌培养6 d的活菌数变化曲线．由图4可见，在试验接种量范围内，初始接种量对最终活菌数数量级的影响并不十分显著，但胶质芽孢杆菌有效活菌数的总趋势是先增加后减少，最适宜Ⅰ类和Ⅱ类废水的接种量分别为1．5%(活菌数为1．60×1010CFU mL)和2．0%(活菌数为6．40×1010CFU mL)，而经湿热处理后的Ⅱ类废水对胶质芽孢杆菌的生长有明显的促进作用．考察范围内的接种量均能用来生产液态菌肥，而从制备液态菌肥的工业化生产利益最大化角度来说，接种量越小经济效益越高，因此探究制备合格菌肥的最小接种量将成为下一步的工作任务．

2．6 NaCl含量对胶质芽孢杆菌培养的影响

由于特有的烹调方式导致我国餐厨垃圾盐分(主要为NaCl)含量(盐度)高达0．23% ～5．00%［38-39］，而大部分存在于餐厨垃圾废水中，因而需要重点探究餐厨垃圾废水含盐量对胶质芽孢杆菌生长及代谢的影响．

以两类餐厨垃圾废水为基质，分别考察不同盐度情况下胶质芽孢杆菌在餐厨垃圾废水中生长状况．图5显示，两类餐厨垃圾废水培养胶质芽孢杆菌6 d的活菌数随废水中ρ(NaCl)的变化曲线．胶质芽孢杆菌活菌数随ρ(NaCl)的升高呈现先增加后快速降低的趋势，最利于菌种培养的 ρ(NaCl)为4 g L，而当ρ(NaCl)超过12 g L时，胶质芽孢杆菌活菌数即无法达到GB 20287—2006《农用微生物菌剂》关于菌剂产品的技术指标要求，Ⅰ类废水ρ(NaCl)为18 g L、Ⅱ类废水ρ(NaCl)为20 g L时胶质芽孢杆菌停止生长．当某些地区的餐厨垃圾废水含盐量达到1 350～2 250 mg L时［40］，可以预期市售胶质芽孢杆菌的生长可以制备合格的液态菌肥．细胞的一个重要动力特性是它们能快速适应外界环境的变化［41］，当溶液中渗透压升高时，细菌消耗部分有机物生成胞外聚合物等物质使其能在高渗透压环境继续生存［42］，因此，驯化、筛选并分离出高效的耐盐解钾菌是促成后续实现优质液态解钾菌肥生产的重要措施，如何琳燕等［43］从来源于全国部分省市17个土壤样品中分离的硅酸盐细菌耐ρ(NaCl)高达5．0 g L，但值得注意的是，高盐度的降解产物制成有机肥会抑制植物的生长，长期使用还会导致土壤盐碱化［44］，因此餐厨垃圾废水制备解钾菌肥的盐度范围控制将是后续研究的内容之一．

3 结论

a)该研究购买的胶质芽孢杆菌为革兰氏阴性菌，菌体呈长杆状，大小约为6 μm．以餐厨垃圾废水为基质，餐厨垃圾废水培养的胶质芽孢杆菌经过3 d的调整期后，胶质芽孢杆菌进入对数生长期，第6～7天活菌数达到最大(Ⅰ类废水1．55×1010CFU mL，Ⅱ类废水6．60×1010CFU mL)，餐厨垃圾湿热处理对胶质芽孢杆菌的生长十分有利．

b)正交试验及方差分析结果表明，pH极显著影响胶质芽孢杆菌的生长，温度对菌株生长影响较大，摇床转速和接种量对菌株培养影响不显著，影响显著程度依次为pH＞温度＞摇床转速＞接种量．较优的培养条件为pH=7、温度为30℃、摇床转速160 r min、接种量2．0%．

c)初始接种量对胶质芽孢杆菌的生长存在影响，随着接种量的增加有效活菌数的总趋势为先增加后减少趋势，最适宜Ⅰ类和Ⅱ类废水的接种量分别为1．5%(活菌数为1．60×1010CFU mL)和2．0%(活菌数为6．40×1010CFU mL)，湿热处理后的Ⅱ类废水对胶质芽孢杆菌的生长有明显的促进作用．

d)餐厨垃圾废水中的盐分显著影响胶质芽孢杆菌的生长代谢，活菌数均随着ρ(NaCl)的增加先升高后快速降低，最利于菌种培养的ρ(NaCl)为4 g L，而要使胶质芽孢杆菌活菌数达到GB 20287—2006《农用微生物菌剂》关于菌剂产品的技术指标，ρ(NaCl)不可超过12 g L．

［1］ 张庆芳，杨林海，周丹丹．餐厨垃圾废弃物处理技术概述［J］．中国沼气，2012，30(1):22-26．ZHANG Qingfang，YANG Linhai，ZHOU Dandan．Overview on food waste treatment technology［J］．China Biogas，2012，30(1): 22-26．

［2］ 王卫，白婷．餐厨垃圾对中国城市化进程中食品安全和生态环境的危害性探讨［J］．食品与发酵科技，2014，50(6):12-15．WANG Wei，BAI Ting．Restaurant kitchen garbage-an important potential source of sanger Chinese city in the process of food safety and ecological environment［J］． Food and Fermentation Technology，2014，50(6):12-15．

［3］ DENIZ C，DEMIRCI A，ROBERT E G，et al．Applicability of optimized in-vessel food waste composting for windrow systems［J］．Biosystems Engineering，2005，91(4):479-486．

［4］ 吴修文，魏奎，沙莎，等．国内外餐厨垃圾处理现状及发展趋势［J］．农业装备与车辆工程，2011(12):49-52．WU Xiuwen，WEI Kui，SHA Sha，et al．Present status and developing trend of kitchen garbage processing in China and Abroad［J］．Agricultural Equipment＆Vehicle Engineering，2011 (12):49-52．

［5］ 胡新军，张敏，余俊锋，等．中国餐厨垃圾处理的现状、问题和对策［J］．生态学报，2012，32(14):4575-4584．HU Xinjun，ZHANG Min，YU Junfeng，etal．Foodwaste management in China:status，problems and solutions［J］．Acta Ecologica Sinica，2012，32(14):4575-4584．

［6］ SHANAB L A，JOM A S．Production and transformation of volatile fatty acids from sludge subjected to hydrothermal treatment［J］．Water Science and Technology，2001，44(10):129-135．

［7］ CHEN Ting，JIN Yiying，LIU Fuqing，et al．Effect of hydrothermal treatment on the levels of selected indigenous microbes in food waste［J］．Journal of Environmental Management，2012，106: 17-21．

［8］ 王景莉，鞠泽青，熊淑芳．餐饮业废水的处理方法分析［J］．国外建材科技，2005，26(3):49-50．

［9］ XUE M，GUO H，PLLOCK Y．Separation of pollutants from restaurant wastewater by electrocoagulation［J］．Separation and Purification Technology，2000，19(1 2):65-76．

［10］ 王兴祥，张桃林，戴传超．连作花生土壤障碍原因及消除技术研究进展［J］．土壤，2010，42(4):505-512．WANG Xinxiang，ZHANG Taolin，DAI Chuanchao．Advance in mechanism and countermeasures of peanut succession monocropping obstacles［J］．Soil，2010，42(4):505-512．

［11］ 郭慧光，闫自申．滇池富营养化及面源控制问题思考［J］．环境科学研究，1999，12(5):43-45． GUO Huiguang，YAN Zishen．Reflection on eutrophication and nonpoint source control in Dianchi Lake［J］．Research of Environmental Sciences，1999，12(5):43-45．

［12］ 周法永，卢布，顾金刚，等．我国微生物肥料的发展阶段及第三代产品特征探讨［J］．中国土壤与肥料，2005(1):12-17．ZHOU Fayong，LU Bu，GU Jingang，et al．Chinese microbial fertilizer features in its developmental stages and a discuss on the third-generation product innovation［J］．Soil and Fertilizer Sciences in China，2005(1):12-17．

［13］ ASHA A J，SANTOSH K Y，PHANI K，et al．Effect of biosludge and biofertilizer amendment on growth of Jatropha curcas in heavy metalcontaminated soils［J］．EnvironmentalMonitoring and Assessment，2008，145(1 2 3):7-15．

［14］ YADAV H，GOTHWAL R K，NIGAM V K，et al．Optimization of culture conditions for phosphate solubilization by a thermo-tolerant phosphate-solubilizing bacterium BreviBacillussp．BISR-HY65 isolated from phosphate mines［J］．Biocatalysis and Agricultural Biotechnology，2013，2(3):217-225．

［15］ ZHAO Wenjun，SUN Xiaohong，WANG Qunhui，et al．Lactic acid recovery from fermentation broth of kitchen garbage by esterification and hydrolysis method［J］．Biomass and Bioenergy，2009，33(1): 21-25．

［16］ 白志辉，宿燕明，荆梦，等．利用餐厨垃圾废水生产木霉微生物肥料:中国，CN102040403A［P］．2011-05-04．

［17］ LIU Wuxing，XU Xushi，WU Xianghua，et al．Decomposition of silicate minerals by Bacillus mucilaginosus in liquid culture［J］．Environmental Geochemistry Health，2006，28:133-140．

［18］ HAN H S，LEE K D．Phosphate and potassium solubilizing bacteria effect on mineral uptake soil availability and growth of eggplant ［J］．Agriculture and Biological Sciences，2005，1(2):176-180．

［19］ 国家质量监督检验检疫总局．GB 20287—2006农用微生物菌剂［S］．北京:中国标准出版社，2006．

［20］ 任连海，聂永丰，刘建国，等．餐厨垃圾湿热处理的影响因素［J］．清华大学学报(自然科学版)，2006，46(9):1551-1559．REN Lianhai，NIE Yongfeng，LIU Jianguo，et al．Influence factors of restaurant waste hydrothermal treatment［J］．Tsinghua University (Science＆Technology)，2006，46(9):1551-1559．

［21］ FEHR M，CALCADO M D R，ROMAO D C．The basis of a policy for minimizing and recycling food waste［J］．Environmental Science and Policy，2002，5(3):247-253．

［22］ 农业部．NY T 2321—2013微生物肥料产品检验规程［S］．北京:中国农业出版社，2013．

［23］ ANDREW W，JAMES D，CRAIG N G．High-throughput phenotypic profiling of gene-environment interactions by quantitative growth curve analysis in Saccharomyces cerevisiae［J］．Analytical Biochemistry，2004，327(1):23-34．

［24］ 曹国珍，缪建顺，张苗苗，等．分光光度法测定酿酒酵母细胞悬液浓度研究［J］．中国酿造，2014，33(4):129-133．CAO Guozhen，MIAO Jianshun，ZHANG Miaomiao，etal．Determination of Saccharomyces cerevisiae cell suspension concentration by spectrophotometry［J］．China Brewing，2014，33(4):129-133．

［25］ 吴作为，吴颖运，李欣，等．胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus) D4B1菌株生理特性研究［J］．土壤肥料，2004(2):40-43．WU Zuowei，WU Yingyun，LI Xin，et al．Studies on physiology of Bacillus mucilaginosus D4B1 strain［J］．Soil and Fertilizer Sciences in China，2004(2):40-43．

［26］ 赵艳，张晓波，郭伟．不同土壤胶质芽孢杆菌生理生化特征及其解钾活性［J］．生态环境学报，2009，18(6):2283-2286．ZHAO Yan，ZHANG Xiaobo，GUO Wei．Physiologicaland biochemical characteristics and capacities of potassium releasing of Bacillus mucilaginosus screened from different soils［J］．Ecology and Environmental Sciences，2009，18(6):2283-2286．

［27］ LI Ming，ZHAO Youcai，GUO Qiang，et al．Bio-hydrogen production from food waste and sewage sludge in the presence of aged refuse excavated from refuse landfill［J］．Renewable Energy，2008，33 (12):2573-2579．

［28］ 王亚光，吴玉先，滕瑶，等．餐厨垃圾渗滤液的基本特性分析［J］．吉首大学学报(自然科学版)，2016，37(1):69-73．WANG Yaguang，WU Yuxian，TENG Yao，et al．Characteristics analyses of kitchen waste leachat［J］．Joural of Jishou Uninversity (Natural Science Edition)，2016，37(1):69-73．

［29］ 田稼，孙超，路鹏鹏，等．一株胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)的鉴定及固体发酵研究［J］．中国农业科技导报，2014，16(5):67-77．TIAN Jia，SUN Chao，LU Pengpeng，et al．Studies on identification and solid fermentation of a strain Bacilluse mucilaginosus YA-07 ［J］．Journal of Agricultural Science and Technology，2014，16(5): 67-77．

［30］ 赵志浩，徐银荣，邱龙．胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)的发酵工艺研究和田间应用［J］．湖南农业科学，2004(5): 34-37．ZHAO Zhihao，XU Yinrong，QIU Long．Study on the fermented craft of Bacilluse Mucilaginosus and its application［J］．Hunan Agricultural Sciences，2004(5):34-37．

［31］ 陈育如，杨启银．解钾硅酸盐细菌培养基及培养条件的研究［J］．南京师范大学学报(自然科学版)，2001，24(3):88-92．

［32］ PODGORAKII V S，GROMOZOVA E N，BOLDAREVA A I，et al．Biological features of a strain of Bacillus mucillaginosus，isolated from soddy-podzolic soil in the Ukrainian SSR［J］．Microbiology (USA)，1991，60(4):492-495．

［33］ 王金玲，赵凤艳，吕长山，等．胶质芽孢杆菌液体发酵产孢培养基的优化［J］．食品与生物技术学报，2013，32(4):417-424．WANG Jinling，ZHAO Fengyan，LV Changshan，et al．Medium optimization for Bacillus mucilaginosus in submerged fermentation ［J］．Journal of Food Science and Biotechnology，2013，32(4): 417-424．

［34］ 任连海，聂永丰，刘建，等．餐厨垃圾湿热处理对其脱出液的影响［J］．中国给水排水，2006，22(3):73-76．REN Lianhai，NIE Yongfeng，LIU Jian，etal．Impactof hydrothermal process on effluent of restaurant garbage［J］．China Water＆Wastwater，2006，22(3):73-76．

［35］ 罗建平，郑光植．人参培养细胞单细胞克隆的条件培养［J］．生物工程学报，1995，11(1):58-62．LUO Jianping，ZHENG Guangzhi．Conditioning culture of single cell clone from culture cell of Panax ginseng［J］．Chinese Journal of Biotechnology，1995，11(1):58-62．

［36］ 侯学文，郭勇．接种量及蔗糖浓度对悬浮培养玫瑰茄细胞生长的影响［J］．华南农业大学学报，2000，21(4):51-54．HOU Xuewen，GUO Yong．The effects of inoculum amount and sucrose concentration on the growth of suspension roselle cell［J］．Journal of South China Agricultural University，2000，21(4): 51-54．

［37］ 杨博，王永华，潘力，等．接种量对菌体形态和产γ-亚麻酸的影响［J］．中国油脂，2002，27(1):45-47．YANG Bo，WANG Yonghua，PAN Li，et al．Influence of inoculum on the morphology and γ-linolenic acid production［J］．China Oils and Fats，2002，27(1):45-47．

［38］ 王权，宫常修，蒋建国，等．NaCl对餐厨垃圾厌氧发酵产VFA浓度及组分的影响［J］．中国环境科学，2014，34(12): 3127-3132．WANG Quan，GONG Changxiu，JIANG Jianguo，et al．Effect of NaCl content on VFA concentration and composition during anaerobic fermentation of kitchen waste［J］．China Environmental Science，2014，34(12):3127-3132．

［39］ 沙涛．湿热预处理餐厨垃圾的盐分研究［J］．环境科学与管理，2015，40(12):103-106．SHA Tao．Research on salts in restaurant kitchen waste with wet and heating pre-treatment［J］．Environmental Science and Management，2015，40(12):103-106．

［40］ 李梦琪，陈吕军．餐厨垃圾发酵废液组分表征［J］．环境工程学报，2016，10(2):683-688．LI Mengqi，CHEN Lüjun．Analysis of composition in kitchen waste fermentation wastewater［J］．Chinese Journal of Environmental Engineering，2016，10(2):683-688．

［41］ ROBERTS M F．26 Characterization of organic compatible solutes of halotolerantand halophilic microorganisms［J］．Methods in Microbiology，2006，35:615-647．

［42］ VYRIDES I，STUCKEY D C．Effect of fluctuations in salinity on anaerobic biomass and production of soluble microbial products (SMPs)［J］．Biodegradation，2009，20(2):165-175．

［43］ 何琳燕，盛下放，陆光祥，等．不同土壤中硅酸盐细菌生理生化特征及其解钾活性的研究［J］．土壤，2004，36(4):434-437．HE Linyan，SHENG Xiafang，LU Guangxiang，et al．Physiological and biochemical characteristics of silicate-dissolving bacteriain different soils and their capacities of releasting potassium［J］．Soil，2004，36(4):434-437．

［44］ KUO W C，CHENG K Y．Use of Respirometer in evaluation of process and toxicity of thermophilic anaerobic digestion for treating kitchen waste［J］．Bioresource Technology，2007，98(9): 1805-1811．

Optimization of Culture Conditions for Bacillus mucilaginosus Growing in Food Waste-Recycling Wastewater

GUO Xinyuan1，WANG Pan2，REN Lianhai2*，HE Yankun2
1．College of Architecture and Civil engineering，Beijing University of Technology，Beijing 100022，China
2．Environmental Science and Engineering，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China

Bacillus mucilaginous was used as the experimental strain to produce dissolving potassium liquid biofertilizer using food wasterecycling wastewater as fermentation substrate．The culture conditions were optimized by the orthogonal and single factor methods．The results showed that B．mucilaginous cultured in the food waste-recycling wastewater reached logarithmic growth stage in as short as 3 days of adaptation period，and the number of strains reached the maxima on day 6-7(wastewater I 1．55×1010CFU mL，wastewater II 6．60× 1010CFU mL)．The optimal culture conditions were pH=7，T=30℃，shaking speed 160 r min，and inoculums of 2．0%(V V)as determined by orthogonal experiment with wastewater II as fermentation substrate．pH and salt concentration of the wastewater had a great influence on the growth and metabolism of B．mucilaginous;the optimal pH for B．mucilaginous growth was pH=7(wastewater I 3．80× 1010CFU mL，wastewater II 9．20×1010CFU mL);with the increase of ρ(NaCl)，the strain numbers first increased and then steeply decreased，and the optimal ρ(NaCl)for bacterial culture was 4 g L．The optimum inoculation amount was 1．5%for wastewater I and 2．0% for wastewater II，with strain numbers of 1．60×1010CFU mL and 6．40×1010CFU mL，respectively．The number of living B．mucilaginouscultivated in waste-recycling wastewater could reach the standard number level of living bacterium in liquid bacterial manure set by the Ministry of Agriculture of China．The wastewater II obtained by hydrothermal treatment of food waste could obviously promote the growth of B．mucilaginous．

food wastewater; liquid biofertilizer; Bacillus mucilaginous;culture condition

X703．5

1001-6929(2017)03-0464-07

A

10．13198 j．issn．1001-6929．2017．01．50

2016-08-13

2016-12-12

国家自然科学基金项目(51578008);国家“十二五”科技支撑计划项目(2014BAC27B01-03)

郭新愿(1976-)，女，河南新乡人，gxy0823@163．com．

*责任作者，任连海(1971-)，男，河北沧州人，教授，博士，主要从事固废资源化研究，renlh@th．btbu．edu．cn