摘要 腐植酸是褐煤的主要成分，一般水溶性和生理活性很低，直接应用效果很差。通过酵素菌处理有望提高其活性，开发出腐植酸生物肥。该研究将酵素菌和淡紫拟青霉、白腐霉、栗褐链霉菌、浅黄链霉菌按不同菌株不同比例组配后制成复合微生物菌种，发酵处理褐煤，结果表明：4 d后，褐煤表面均布满白色菌丝。7 d后，褐煤表面均呈现数量不同的液滴，用滤纸蘸吸后呈现棕褐色至黑褐色。酵素菌对褐煤失重率为（13.21±3.74）%～（18.72±5.17）%。说明，酵素菌对褐煤有着良好的转化作用。

关键词 酵素菌；褐煤；腐植酸；发酵；效果

中图分类号 TD849+.3 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015）18-0204-02

Experimental Study on Fermenting Lignite Using BYM-FOOD

GAO Liang

（Shamomoto Biological Institute of Weifang in Shandong Province，Weifang Kitesway Bio-technology Co.，Ltd.，Weifang Shandong 261041）

Abstract Humic acid is the main components of lignite.It usually has low water-solubility and low biological activity，and the effects were very poor if applying directly.It could be expected to increase its activities applying BYM，and produce humic acid biological fertilizers.Composite microbial strains which ferment lignite were produced by BYM-FOOD and Penicillium janthinellum，Phanerochaete chrysosporium，Strepomyces badius，Sterptomyces flaveolus with different strains and different proportions.The results showed that four days later，lignite surface all covered with white mycelium.Seven days later，lignite surface appeared liquid droplets of different number，Dip and absorpt them with filter paper，appeared sepia to pitchy.The weightlessness rate of lignite treatmented by BYM were（13.21±3.74）% to （18.72±5.17）%.Thus，BYM had good effects of decoposing lignite.

Key words BYM-FOOD；lignite；humic acid；ferment；effect

褐煤（lignite）是成煤过程第二阶段的产物，由泥炭经过成岩阶段而成。褐煤含水量为30%～60%，风干后为10%～40%，褐煤的碳含量增加。也有一种褐煤仍然保存有植物残骸，煤化程度较浅，碳含量较低，腐植酸和沥青含量也较一般褐煤少，称之为木质褐煤或柴煤。按照煤化程度的深浅，可将其分为土状褐煤、致密褐煤和亮褐煤3类。按我国煤的分类方法，又将其分成2个小类，即透光率PM为30%～50%的称为年老褐煤，PM≤30%称之为年青褐煤。不同褐煤在性质上有差异，从腐植酸的利用角度，不同褐煤的化学和生物活性不完全相同。一般是年青褐煤活性高，易加工；年老褐煤活性相对差，加工难度随之增加。截至1989年，我国已探明的褐煤储量为1 216.09亿t，占全国已探明煤炭总储量（1990年，9 257.46亿t）的13.6%。褐煤主要集中在东北和西南两地的晚侏罗纪及第三纪煤田中，包括内蒙古东部、辽宁、吉林、黑龙江、河北、山东、云南、广西、广东、海南、四川、西藏等12个省区，其中内蒙古保有量929.83亿t，占全国的74.46%。云南保有量168.19亿t，占全国的13.83%。我国褐煤多为老年褐煤，仅云南以年青褐煤为主[1]。

腐植酸（humic acid；HA）是动、植物遗骸，在微生物以及地球物理、化学作用下，经过一系列分解和转化形成的一类大分子有机弱酸混合物。腐植酸的主要组分为黄腐酸、棕腐酸、黑腐酸等，具有吸附、离子交换、螯（络）合、氧化还原等独特的物理、化学和生理特性，广泛应用在工农业、医药、环境等领域[2]。

我国褐煤资源丰富，但目前开发利用很有限。近年来，国际上利用微生物转化褐煤的研究正在广泛地进行，Fakoussa等人研究发现卧孔菌（Poria moticola）能够生长在褐煤上，并将固体褐煤转化成黑褐色液体[3]，袁红莉等也发现了许多微生物具有转化褐煤的能力[4]。

本研究利用日本酵素菌（BYM-FOOD）为发酵微生物，配合一些自选的功能微生物菌株，对云南褐煤进行发酵试验，研究其降解褐煤中腐植酸的能力，以期达到提高褐煤腐植酸活性和微生物活性的目的，以更好地应用于农业生产。

1 材料与方法

1.1 试验材料

酵素菌系日本岛本微生物工业株式会社生产，酵素菌是由细菌（bacteria）、酵母菌（yeast）和丝状真菌（mold）组成的有益微生物群，是发酵有机质材料的好（兼）气性菌种[5]。endprint

自选菌株为山东省潍坊岛本微生物技术研究所选育的2株真菌和2株放线菌，分别是淡紫拟青霉（Penicillium janth-inellum）、白腐霉（Phanerochaete chrysosporium）和栗褐链霉菌（Strepomyces badius）、浅黄链霉菌（Sterptomyces flaveolus）。

褐煤系云南年青褐煤，经中国腐植酸工业协会腐植酸质量检测中心（太原）检测，其主要技术指标为总腐植酸62.58%、游离腐植酸60.08%、有机质69.22%。

1.2 试验方法

1.2.1 微生物培养基。酵素菌采用麸皮马铃薯琼脂培养基，淡紫拟青霉采用Czapek′s琼脂培养基，白腐霉采用PDA培养基，栗褐链霉菌采用酵母麦芽汁琼脂培养基，浅黄链霉菌采用高氏合成一号培养基[6]。

1.2.2 菌种配制。将酵素菌扩大培养后制成的复合微生物菌种（以下简称BYM）。将淡紫拟青霉、白腐霉、栗褐链霉菌、浅黄链霉菌单独培养后，在无菌条件下，用高压灭菌后的有机固体载体吸附后，将淡紫拟青霉、白腐霉、栗褐链霉菌、浅黄链霉菌按1∶1∶1∶1质量比混合后加入到酵素菌中，添加量为10%，制成复合微生物菌种（以下简称BYM1）。将淡紫拟青霉、栗褐链霉菌按1∶1质量比混合后加入到酵素菌中，添加量为10%，制成复合微生物菌种（以下简称BYM2）。将白腐霉、浅黄链霉菌按1∶1质量比混合后加入到酵素菌中，添加量为10%，制成复合微生物菌种（以下简称BYM3）。

1.2.3 发酵试验。将褐煤粉碎（<60目）后，添加米糠、麸皮、稻壳、饼粕、蔗糖，加水搅拌，保持含水量55%，分别接种BYM、BYM1、BYM2、BYM3，以不接种作对照（CK）。置入28～32 ℃下培养，观察其外观性状，分析其功能微生物存在情况及对褐煤腐植酸的转化能力。

1.2.4 测定方法。微生物分离、计数采用平板培养法[7]。褐煤腐植酸的微生物转化能力测定，参照固体培养定性分析[8]。

1.3 试验统计方法

使用Microsoft Excel 2010软件和SPSS 19.0软件对试验数据进行处理。

2 结果与分析

2.1 褐煤微生物发酵情况

2.1.1 菌丝生长情况。用固态好气性自然发酵法处理褐煤4 d后，空白（CK）的褐煤外观没有变化，其他不同处理间菌丝发育情况存在差异（图1），所有处理的褐煤表面均布满白色丝状菌丝，其中BYM处理的褐煤表面菌丝数量较少，BYM1、BYM2和BYM3处理的菌丝数量较多，仅从外观看差异不大。

2.1.2 功能菌发育情况。待褐煤发酵7 d时，取样检测其功能菌情况，空白（CK）由于没有接种微生物，褐煤除了质地疏松外，没有任何变化，同其他处理差异很大（表1）。

2.2 微生物转化褐煤的情况

2.2.1 固态培养褐煤外观变化。待褐煤固体好气性发酵处理7 d后，取出，立即观察褐煤表面变化情况，所有处理的褐煤表面均呈现数量不同的液滴，用滤纸蘸吸后呈现棕褐色至黑褐色，说明微生物对褐煤有转化作用。BYM处理的褐煤液滴数量小而少，颜色呈现黑褐色，其他处理液滴数量较大较多，颜色呈现棕褐色至黑褐色。在外部观察5 min后，BYM处理的液滴消失，观察10 min后，其他处理的液滴均消失。

2.2.2 pH值变化和褐煤质量损失情况。通过测定褐煤发酵物，发现不同处理的pH值均呈现逐渐上升趋势，pH值范围为6.5～9.2。为了进一步验证微生物对褐煤的转化情况，不接种的CK褐煤失重率为（0.72±0.27）%，接种BYM的褐煤失重率为（13.21±3.74）%，接种BYM1的褐煤失重率为（18.72±5.17）%，接种BYM2的褐煤失重率为（17.51±2.82）%，接种BYM3的褐煤失重率为（18.07±2.64%）。由此可见，接种酵素菌能够加速褐煤的转化和质量损失，其作用效果为BYM1>BYM3>BYM2>BYM。

3 结论与讨论

褐煤中的腐植酸都是大分子有机物，微生物一般很难（下转第208页）

（上接第205页）

利用。目前发现土壤、风化煤、褐煤、林地等都存在能利用煤中含碳物质的微生物，主要是白腐菌、曲霉、木霉和青霉，另外链霉菌中的一些属，一些假单胞菌、酵母菌和芽孢杆菌也具有降解煤类物质活性[9-10]。本研究也发现，一些细菌、酵母菌、放线菌和丝状真菌能够分解和转化褐煤，其中添加了放线菌和霉菌的微生物处理褐煤的效果更加明显。

微生物对褐煤的转化表现在溶解和降解2个方面。溶解只是一个物理作用，物质的浓度提高，但其组成成分可能没有改变。降解是生物化学作用，物质的浓度和组成成分都发生了变化。褐煤液滴的产生和滤纸被染成棕褐色至黑褐色是褐煤被酵素菌分解或溶解的明显现象。

微生物降解褐煤的直观现象是质量损失。本研究证实采用酵素菌及其复合菌种能够造成褐煤质量损失，失重率为（13.21±3.74）%～（18.72±5.17）%。

资料表明，降解褐煤的微生物种类还有枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、短小芽孢杆菌（Bacillus pumilus）、蜡状芽孢杆菌（Bacillus cereus）等。酵素菌中的复合微生物起到类似于加快煤炭腐植酸自然风化作用。如褐煤在自然风化过程中，不同类型微生物之间存在演替现象，放线菌是降解的先锋菌，随后是细菌，而真菌则在降解后期起主要作用，这些在酵素菌发酵褐煤的过程中十分类似。

截至目前，微生物发酵褐煤的机理，被人们公认的主要有3种，即碱作用机理、生物鳌合剂的作用机理和生物酶作用机理。根据初步研究，我们认为，褐煤的微生物降解是一个十分复杂的过程，不同的微生物对不同的褐煤有着不同的降解效果，而且降解的产物往往不同，发酵产物既包括降解产物，还包括微生物代谢产物，为复杂的混合物，存在气体、液体等不同形式，给物质的鉴别和分离带来很大的困难。Maka等认为，只有当pH值升高到8以上时煤才会发生溶解，微生物分泌的碱性物质是煤溶解的主要原因。本研究也发现类似的现象，但在pH值<8.0时，微生物对褐煤的作用可能是酶解或其他因子在起作用。酵素菌发酵褐煤的产物及作用机理非常复杂，可能存在多种物质共同起作用的情况，还有待于进一步研究[11-13]。

4 参考文献

[1] 李善祥.我国煤炭腐植酸资源及其应用[J].腐植酸，2002（3）：7-13.

[2] 曾宪成.腐植酸从哪里来，到那里去[J].腐植酸，2012（4）：1-10.

[3] FAKOUSSA R M，HOFRICHTER M.Biological degradation and solubi-lisation of coal[J].Appl Microbiol Biotechnol，1999（52）：25-40.

[4] 袁红莉.褐煤的微生物降解及对植物生长的刺激作用[D].北京：北京农业大学，1990：23-26.

[5] 高亮.一种农业生物技术：酵素菌技术[J].世界农业，1996（3）：27.

[6] 周宇光.中国菌种目录[M].北京：化学工业出版社，2007.

[7] 白毓谦，方善康，高东，等.微生物实验技术[M].济南：山东大学出版社，1987.

[8] 张昕，林启美，赵小蓉.风化煤的微生物转化[J].腐植酸，2002（3）：18-23.

[9] 吴秀珍，黄伟.褐煤微生物降解指标分析[J].阜新矿业学院学报，1994（3）：107-109.

[10] 石开仪，陶秀祥，尹苏东，等.抚顺褐煤的微生物溶媒[J].中国矿业大学学报，2007（3）：339-342.

[11] 周明，姜晓清.酵素菌速腐剂堆腐木屑的试验初报[J].耕作与栽培，2004（1）：45-46.

[12] 武丽萍，曾宪成.煤炭腐植酸与土壤腐殖酸性能对比研究[J].腐植酸，2012（3）：1-10.

[13] 王玉峰，张晓吉，李根，等.褐煤中腐殖酸的提取研究[J].黑龙江畜牧兽医，2009（8）：61-62.endprint