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家禽糞尿の堆肥化過程における物理化学的特性と微生物群集の調査
Investigation of physico-chemical properties and microbial community during poultry manure co-composting process.
PMID: 25662242 DOI: 10.1016/j.jes.2014.07.023.
抄録
家禽糞とゴム木おがくずを2:1(v/v)の割合で60日間共堆肥化した。フーリエ変換赤外分光法（FT-IR）、熱重量・示差熱分析法（TG/DTA）、走査型電子顕微鏡法（SEM）を用いて、細胞外酵素活性と構造分解を調べるための調査を行った。また、変性ゲル勾配電気泳動法(DGGE)を用いて微生物の継代を決定した。堆肥は、3日目に71℃の最高温度に達することができ、8週間、30℃から40℃の間で安定化した。その結果、CMCase, FPase, β-グルコシダーゼが相乗的に作用してセルロース基質を分解した。キシラナーゼ活性は堆肥化中に徐々に上昇し、35日目に11.637 U/gにピークを迎えた後、急激に低下した。LiP及びMnP活性はそれぞれ0.431及び0.132 U/gであり、35日目にピーク値に達した。FT-IRスペクトルからは、分解が進むにつれて芳香族性が増加し、炭水化物などの脂肪族化合物が減少していることが明らかになった。TGA/DTGデータは、堆肥試料の重量減少に有意な変化を示し、有機物の分解を示唆していた。また、SEM顕微鏡写真では、60日目にはゴム製おがくずの表面に露出した柔組織の量が増加しており、著しい分解が見られた。DGGEおよび16S rDNA解析の結果、Burkholderia sp.、Pandoraea sp.およびPseudomonas sp.が堆肥化プロセス全体を通して存在していた。Ornithinibacillus sp.とCastellaniella ginsengisoliは堆肥化の初期段階でのみ検出されたが、Burkholderia sp.は堆肥化の後期段階でも異なる菌株が検出された。
Co-composting of poultry manure and rubber wood sawdust was performed with the ratio of 2:1 (V/V) for a period of 60 days. An investigation was carried out to study the extracellular enzymatic activities and structural degradation utilizing Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), thermogravimetry and differential thermal analysis (TG/DTA) and scanning electron microscopy (SEM). The microbial succession was also determined by using denaturing gel gradient electrophoresis (DGGE). The compost was able to reach its highest temperature of 71°C at day 3 and stabilized between 30 and 40°C for 8 weeks. CMCase, FPase and β-glucosidase acted synergistically in order to degrade the cellulosic substrate. The xylanase activities increased gradually during the composting and reached the peak value of 11.637 U/g on day 35, followed by a sharp decline. Both LiP and MnP activities reached their peak values on day 35 with 0.431 and 0.132 U/g respectively. The FT-IR spectra revealed an increase in aromaticity and a decrease in aliphatic compounds such as carbohydrates as decomposition proceeded. TGA/DTG data exhibited significant changes in weight loss in compost samples, indicating degradation of organic matter. SEM micrographs showed higher amounts of parenchyma exposed on the surface of rubber wood sawdust at day 60, showing significant degradation. DGGE and 16S rDNA analyses showed that Burkholderia sp., Pandoraea sp., and Pseudomonas sp. were present throughout the composting process. Ornithinibacillus sp. and Castellaniella ginsengisoli were only found in the initial stage of the composting, while different strains of Burkholderia sp. also occurred in the later stage of composting.
Copyright © 2014. Published by Elsevier B.V.