本发明涉及生物技术领域，尤其涉及一种玉米秸秆降解酸化菌剂及其制作方法。
背景技术：
农作物秸秆是仅次于煤、石油、天然气的世界第四大能源，是一种非常重要的可再生生物质资源。我国是一个农业大国，有着极其丰富的农作物秸秆资源，每年全世界秸秆产量有30亿吨之多，而我国农作物秸秆年产量已超过8亿吨。我国每年产生的秸秆大部分被就地焚烧或者用作生活燃料，不仅污染环境，而且浪费资源，秸秆并没有得到有效的利用。此外，焚烧产生的高温还会杀灭土壤中的微生物，不利于土壤微生物的生存，还会造成土壤板结，肥力下降等。与其它转化技术相比，利用沼气发酵技术处理利用秸秆，不仅可以产生高效、清洁的高品位能源，同时产生的沼渣和沼液还可以直接用作有机肥料，不失为一种行之有效的出路。沼气发酵技术本身是一种非常成熟的技术，利用该技术转化秸秆为新型能源，可以缓解我国常规能源紧张状况、提高农村人民的生活质量；另一方面，又可解决作物秸秆的出路问题，减少因其露天焚烧、乱堆乱置等带来的对环境不利影响。实际上，我国已经明确将秸秆沼气作为一项主要的可再生能源进行重点支持发展。
众所周知，秸秆复杂的木质纤维结构是阻碍其生物降解的重要因素，因此在进行沼气发酵之前，通常需要对秸秆进行预处理。常用的预处理方法包括物理预处理、化学预处理、生物预处理，从目前的应用来看，主要采用物理预处理+化学预处理相结合的方法，即切碎/粉碎+酸/碱预处理。然而，目前采用的酸碱预处理方法主要为强酸或强碱预处理，例如盐酸、硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾，这种预处理方法普遍存在设备腐蚀问题，且需要大量的水对预处理后的原料进行清洗或需要大量的酸碱进行中和。当用水进行清洗时，会损失溶解性有机质，当用酸碱中和时，又会产生大量的钠离子和氯离子，不仅可能抑制厌氧发酵，还可能造成环境污染，而且会影响沼渣的后续利用。以上问题严重影响了酸碱预处理在规模化秸秆沼气工程上的应用，因此，开发一种秸秆原料预处理新方法是规模化秸秆沼气工程推广的关键之一。
技术实现要素：
本发明的一个目的是提供一种降解玉米秸秆的复合菌剂
本发明提供的复合菌剂，其为1)或2)：
1)所述复合菌剂的活性成分为黑曲霉(aspergillus)、木霉(trichoderma)、草酸青霉(penicllium)、黄孢原毛平革菌(phanerochaetechrysosporium)。
2)所述复合菌剂的活性成分为黑曲霉(aspergillus)发酵液、木霉(trichoderma)发酵液、草酸青霉(penicllium)发酵液、黄孢原毛平革(phanerochaetechrysosporium)发酵液。
一种降解玉米秸秆的复合菌剂，包括如下步骤：
1)斜面培养
将黑曲霉(aspergillus)、木霉(trichoderma)、草酸青霉(penicllium)、黄孢原毛平革菌(phanerochaetechrysosporium)接种于含有65g/l的沙氏琼脂培养基(sda)上，22～28℃条件下，静置培养40～90h。
2)种子培养
将经过斜面培养的黑曲霉(aspergillus)、木霉(trichoderma)、草酸青霉(penicllium)、黄孢原毛平革菌(phanerochaetechrysosporium)在无菌条件下接种到种子培养基中，22～28℃条件下，150～200rpm震荡培养36～72h，制得种子培养液。
3)发酵培养
按3～10％体积比的接种量接入到发酵培养基中，在22～28℃环境下培养24～72h。
步骤3)中所述的发酵培养基的组分及其含量包括：葡萄糖10g/l、麸皮浸出液20g/l、硫酸铵1.4g/l、磷酸氢二钾2g/l、氯化钙0.3g/l、蛋白胨0.5g/l。
所述的复合菌剂，其特征在于：所述菌剂中各菌或所述菌剂中各发酵液中各菌配比如下：
所述复合菌剂的活性成分为黑曲霉(aspergillus)发酵液、所述木霉(trichoderma)发酵液、所述草酸青霉(penicllium)发酵液和所述黄孢原毛平革菌(phanerochaetechrysosporium)发酵液。
所述的复合菌剂的的配制包括如下步骤：将产黑曲霉(aspergillus)发酵液、产木霉(trichoderma)发酵液、产草酸青霉(penicllium)发酵液和黄孢原毛平革菌(phanerochaetechrysosporium)发酵液按照cfu为109的浓度进行稀释，然后等比例混匀，得到混合菌液，即为目标菌剂。
本发明提供的方法，包括如下步骤：用上述菌剂发酵玉米秸秆或含有玉米秸秆的原料，实现降解玉米秸秆中的纤维素、半纤维素和/或木质素。
本发明的实验证明，本发明提供的玉米秸秆降解酸化菌剂，是一种由细菌复合而成的兼性厌氧分解菌剂。细菌主要针对纤维素和半纤维素分解，在较短的时间(3-7天之内)即可有效破坏木质纤维素结构，并可以将纤维素和半纤维素分解成沼气发酵可以直接利用的小分子物质，大大加快整体的产气速率。
总之本发明构建的秸秆降解酸化菌剂具有如下的特点和优势：
①纤维素酶活和木聚糖酶活高，可在预处理过程中快速分解纤维素和半纤维素，从而快速破坏坚硬的木质纤维素结构。
②本发明的菌剂为兼性厌氧细菌复合系：在没有曝气的条件下，可在酸化反应器或酸化反应池的各个部位，有效的分解秸秆中的纤维素和半纤维素成分。
本发明菌剂突破由真菌及其分解酶无法快速高效分解天然纤维素的局限，为玉米秸秆沼气发酵提供关键预处理技术，在玉米秸秆等木质纤维素原料制备生物天然气领域将有广阔的应用前景。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
秸秆降解酸化菌系由黑曲霉(aspergillus)acccno.30171、木霉(trichoderma)acccno.31490、草酸青霉(penicllium)acccno.32576、黄孢原毛平革菌(phanerochaetechrysosporium)ciccno.40299组成。
其中的产黑曲霉(aspergillus)为好氧细菌，具有较强的纤维素分解能力，该菌种保藏于中国农业微生物菌种保藏管理中心(accc)，保藏号为acccno.30171，糖化酶产量高；产木霉(trichoderma)acccno.31490为好氧细菌，产纤维素酶，该菌种保藏于中国农业微生物菌种保藏管理中心(accc)，保藏号为acccno.31490；草酸青霉(penicllium)为好氧细菌，可分解秸秆中的纤维素物质和用于纤维素酶的工业化生产，该菌种保藏于中国农业微生物菌种保藏管理中心(accc)，保藏号为acccno.32576；黄孢原毛平革菌(phanerochaetechrysosporium)为好氧细菌，可分解利用秸秆中的木质素成分，该菌种保藏于中国工业微生物菌种保藏管理中心(cicc)，保藏号为ciccno.40299。
实施例1
(一)菌种的活化
将产黑曲霉(aspergillus)acccno.30171接种于沙氏葡萄糖液体培养基(sdb)中，在26～28℃、150-220rpm震荡的环境下培养24～60h，收集所有的发酵液。
将产木霉(trichoderma)acccno.31490接种于沙氏葡萄糖液体培养基(sdb)中，在26～28℃、150-220rpm震荡的环境下培养24～60h，收集所有的发酵液。
将草酸青霉(penicllium)acccno.32576接种于沙氏葡萄糖液体培养基(sdb)中，在26～28℃、150-220rpm震荡的环境下培养24～60h，收集所有的发酵液。
将黄孢原毛平革菌(phanerochaetechrysosporium)ciccno.40299接种于沙氏葡萄糖液体培养基(sdb)中，在26～28℃、150-220rpm震荡的环境下培养24～60h，收集所有的发酵液。
(二)菌种的扩大培养
将步骤(一)中经活化的菌种发酵液分别接种于预处理发酵培养基中，在培养温度为22～28℃的发酵罐中震荡扩大培养，扩大过程按3～10％的比例转接，当发酵液中的有效活菌数大于或等于109个/ml时终止培养，得到产黑曲霉(aspergillus)acccno.30171发酵液、木霉(trichoderma)acccno.31490发酵液、草酸青霉(penicllium)acccno.32576发酵液、黄孢原毛平革(phanerochaetechrysosporium)ciccno.40299发酵液。
预处理发酵培养基成分为：葡萄糖10g/l、麸皮20g/l、蛋白胨0.5g/l、(nh4)2so41.4g/l、kh2po42g/l、cacl20.3g/l、feso40.005g/l、mnso40.0016g/l、znso40.0014g/l、cocl20.002g/l。
(三)复合菌系的制备
将步骤(二)得到的黑曲霉(aspergillus)acccno.30171发酵液、木霉(trichoderma)acccno.31490发酵液、草酸青霉(penicllium)acccno.32576发酵液和黄孢原毛平革菌(phanerochaetechrysosporium)ciccno.40299发酵液按黑曲霉(aspergillus)acccno.30171、木霉(trichoderma)acccno.31490发酵液、草酸青霉(penicllium)acccno.32576、黄孢原毛平革菌(phanerochaetechrysosporium)ciccno.40299的菌落形成单位数目cfu比例为＝1:1:1:1混合配制即得秸秆降解酸化菌系。
实施例2、秸秆降解酸化菌剂应用于玉米秸秆厌氧发酵的酸化预处理
实验材料：玉米秸秆，实施例1制备的秸秆降解酸化菌剂；
处理1：不加实施例1制备的秸秆降解酸化菌剂。
处理2：使用实施例1制备的秸秆降解酸化菌剂。
实施方法：设计两组实验，一组实验用菌剂体积为660ml，粉碎至1-2cm的黄贮玉米秸秆20g，180rpm震荡培养；另一组不加菌剂，同时保证其他实验条件相同。
检测每天的纤维素、半纤维素和挥发性有机酸的含量，并计算降解率。纤维素、半纤维素和挥发性有机酸的检测方法依据文献：《玉米秸秆中纤维素_半纤维素和木质素的测定》，王金主、王元秀、李峰、高艳华、徐军庆、袁建国，山东食品发酵，2010.3(总第158期)，纤维素降解率＝已分解纤维素量/总纤维素量，半纤维素降解率＝已分解半纤维素量/总半纤维素量，木质素降解率＝已分解木质素量/总木质素量。
结果如下：连续运行15天，使用菌剂的处理，玉米秸秆的纤维素降解率达到42.1％，半纤维素的降解率为46.7％，木质素的降解率为28.5％；未使用菌剂的玉米秸秆纤维素降解率为8.6％，半纤维素的降解率为12.0％，木质素的降解率为6.3。