تجزیه باگاس نیشکر با استفاده از قارچ‌های تجزیه‌کننده ترکیب‌های لیگنوسلولزی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد بیولوژی و بیوتکنولوژی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز، ایران

2 استادیار گروه خاکشناسی دانشکده کشاورزی دانشگاه شهید چمران اهواز، ایران

3 دانشیار گروه خاکشناسی دانشکده کشاورزی دانشگاه شهید چمران اهواز، ایران

چکیده

پیشرفت کشاورزی در دهه­های گذشته مایه افزایش زباله­های کشاورزی شده است. سالیانه مقدار فراوانی از زباله­های آلی مانند باگاس نیشکر ساخته می­شود. بیشترین بخش این مانده­های گیاهی را لیگنوسلولز تشکیل می­دهدکه پایداری آن در برابر فروزینگی زیستی بالا است. این پژوهش برای بررسی توان قارچ­های تجزیه­کننده ترکیب­های لیگنوسلولزی در تجزیه باگاس نیشکر در قالب طرح کاملا تصادفی انجام شد. تیمارهای آزمایش شامل قارچ در هشت سطح (:T1بدون مایه­زنی ، :T2 زادمایه کوریولوس ، T3: زادمایه فانروکت کریزوسپوریوم،  :T4زادمایه تریکودرما ویرنس، :T5  زادمایه کوریولوس + زادمایه فانروکت کریزوسپوریوم، :T6  زادمایه کوریولوس + زادمایه تریکودرما ویرنس، T7 : زادمایه فانروکت کریزوسپوریوم+ زادمایه تریکودرما ویرنس، :T8  آمیخته سه قارچ) بود. رطوبت نمونه­ها نزدیک 60 درصد وزن باگاس حفظ و برای 45 روز در دمای محیط نگهداری شدند. توده­ها هر 7-5 روز یک بار برای دو هفته نخست و پس از آن هفته­ای یک­بار برای هواد­هی زیر و رو شدند. در پایان دوره نسبت کربن به نیتروژن، هدررفت ماده آلی، لیگنین، همی­سلولز و سلولز نمونه­ها اندازه­گیری شد. نتایج به­دست آمده نشان داد که پیامد تیمارهای قارچ بر همه ویژگی­های اندازه­گیری شده معنی­دار است. بیشترین نسبت کربن به نیتروژن پس از نمونه شاهد در تیمار دارای تریکودرما ویرنس (8/25) و کمترین اندازه آن در تیمار آمیخته سه قارچ (37/14) به­دست آمد. بیشترین اندازه هدرفت ماده آلی در تیمار آمیخته سه قارچ دیده شد. کمترین اندازه لیگنین و سلولز در نمونه دارای آمیخته سه قارچ و نمونه دارای کوریولوس بدون ناهمانندی معنی­دار اندازه­گیری شد. بنا به این یافته­ها می­توان بهره­گیری از قارچ کوریولوس را برای تجزیه باگاس نیشکر حتی به جای آمیخته سه قارچ پیشنهاد داد. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Sugarcane bagasse degradation by Lignocellulosic degrading fungi

نویسندگان [English]

  • P Khaji 1
  • N Enayatizamir 2
  • A Moezzi 3
  1. Adediran, J.A., Taiwa, L.B., Akande, M.O., Sobulo, R.A., and Idown, O.J. 2004. Application of organic and inorganic fertilizer for sustainable maize and coupea yield in Nigeria. Journal of Plant Nutrition, 27: 1163-1181.
  2. Adejoye, O.D., and Fasidi, I. 2009. Biodegradation of agro-waste by some nigerian white rot fungi. Bioresource. 4(2): 816-824.
  3. Arora, D.S., Chander, M., and Gill, P.K. 2002. Involvement of lignin peroxidase, manganese peroxidase and laccase in degradation and selective ligninolysis of wheat straw. International Biodeterioration and Biodegradation,50:115-120.
  4. Barakah, F.N., Radwan, S.M.A., and Abdel-Aziz, R.A. 2013. Using biotechnology in recycling agricultural waste for sustainable agriculture and environmental protection. International Journal of Current Microbiology and Applied Science, 2(12): 446-459.
  5. Baybordi, A., and Malakouti, M.J. 2003. Effect of iron, manganese, zinc andcopper on wheat yield and quality under saline condition. Iranian Journal of Soil and Water Science, 17(2): 140-150. (In Persian with English abstract).
  6. Bernal, M.P., Paredes C., Sanchez- Monedero M.A., and Cegarra J. 1998. Maturity and stability parameters of composts prepared with a wide range of organic wastes. Bioresource Technology, 63: 91-99.
  7. Beyer, L., Schulten, H.R., Fruend, R., and Irmler, U. 2005. Formation and properties of organic matter in a forest soil, as revealed by its biological activity, wet chemical analysis, CPMAS 13C-NMR spectroscopy and pyrolysis-field ionization mass spectroscopy. Soil Biology and Biochemistry, 25: 587–596.
  8. Breccia, J.D., Bettucci, L., Piaggio, M., and Sireeizi, F. 1997. Degradation of sugar cane bagasse by several white-rot fungi. Acta Biotechnol. 17(2): 177-184
  9. Chang, J.I., and Hsu, T.E., 2008. Effects of compositions on food waste composting. Bioresource Technology, 99: 8068–8074.
    1. Dong, D., Yang, S., Zhu, N., En Tao Wang, T., and Yuan, H. 2013. Sugarcane bagasse degradation and characterization of three white-rot fungi. Bioresource Technology, 131: 443–451.
    2. Droussi, Z., D'orazio, V., Provenzano, M.R., Hafidi, M., and Ouatmane, A. 2009. Study of the biodegradation and transformation of olive-mill residues during composting using FTIR spectroscopy and differential scanning calorimetry. Journal of Hazardous Material. 30: 164(2-3):1281-5.
    3. Enayatzamir, K., Alikhani, A., and Rodriguez-Couto, S. 2009. Simultaneous production of laccase and decolouration of the diazo dye Reactive Black 5 in a fixed-bed bioreactor. Journal of Hazardous Materials, 164: 296–300.
    4. Enayatizamir, N., Tabandeh, F., Rodriguez-Couto, S., Bagher Yakhchali, B., Alikhani, A., and Mohammadi, L. 2011. Biodegradation pathway and detoxification of the diazo dye Reactive Black 5 by Phanerochaete chrysosporium. Bioresource Technology 102: 10359–10362.
    5. Hatakka, A. 2001. Biodegradation of Lignin. Biopolymers.Lignin.Humic Substances and Coal. A multivolume handbook.Wiley.Vol 1 (Steinbűchel A., ed) Chapter 5.
    6. Huang, G.F., Wu, Q.T., Wong, J.W., and Nagar, B.B. 2006. Transformation of organic matter during co-composting of pig manure with sawdust. Bioresour ce Technology, 97(15): 1834-1842.
    7. Kumar, R., Verma, D., Singh, B.L., Kumar, U., and Shweta, 2010. Composting of sugarcane waste by-products through treatment with microorganisms and subsequent vermi composting. Bioresource Technology, 101: 6707-671.
    8. Lin, L., Yan, R., Liu, Y., and Jiang, W. 2010. In-depth investigation of enzymatic hydrolysis of biomass wastes based on three major components: cellulose, hemicellulose, and lignin. Bioresource Technology, 101(21): 8217-8223.
    9. Mando, A., Ouattara, B., Sedago, M., Stroosnijder, L., Ouattara, K., Brussaard, L., and Vanlauwe, B. 2005. Long-term effects of tillage and manure application on soil organic fractions and crop performance under Sudano-sahelian conditions. Soil and Tillage Research, 80: 95-101.
    10. Mele, P.M., and Crowley, D.E. 2008.Application of self-organising maps for assessing soil biologicalquality. Agriculture, Ecosystems and Environment, 126: 139-152.
    11. Mirzashahi, K., and Saadat, S. 2012. Effect of different organic matter on rapeeed yield and some soil properties in north of Khuzestan. Iranian Journal of Soil and Water Science, 24: 21-29. (In Persian).
    12. Mohammadi Torkashvand, A., Radmehr, S., and Nadian, H. 2012. The use of Trichoderma fungi with nitrogen and pH treatments in the compost Production of cane organic wastes. The st 1 International and The 4 th National Congress on Recycling of Organic Waste in Agriculture, Isfahan, Iran.
    13. Moldes, A., Cendon, Y., and Barral, M.T. 2007. Evaluation of municipal solid waste compost as a plant growing media component, by applying mixture design. Bioresource Technology, 98: 3069- 3075.
    14. Molla, A.H., Fakhrul-Razi , A., Abd-Aziz, S., Hanafi, M.M., and Alam, M.Z. 2001. In vitro compatibility evaluation of fungal mixed culture for bioconversion of domestic waste water sludge. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 17:849-856.
    15. Naik, V.N., Sharma, D.D., Kumar, P.M.P., and Yadav, R.D. 2012. Efficacy of ligno-cellulolytic fungi on recycling sericultural wastes. Research Article, Acta Biologica Indica. 1(1): 47-50.
    16. Pandey, V.K., Singh, M.P., Srivastava, A.K., Vishwakarma, S.K., and Takshak, S. 2012. Biodegradation of sugarcane bagasse by pleurotus citrinopileatus. Cellular and Molecular Biology. 58 (1): 8-14.
    17. Paredes, C., Bernal, M.P., Cegarra, J., Roig, A., Novarro, A.F. 1996. Nitrogen transformation during the composting of different organic wastes. Progress in Nitrogen Cycling Studies, 68: 121-125. 
    18. Raut, M.P., Prince William, S.P.M., Bhattacharyya, J.K., Chakrabarti, T., and Devotta, S. 2008. Microbial dynamics and enzyme activities during rapid composting of municipal solid waste - a compost maturity analysis perspective. Bioresource Technology, 99 (14): 6512-6519.
    19. Samsuri, M., Gozan, M., Hermansyah, H., Prasetya, B., Nasikin, M., and Watanabe, T. 2008. Ethanol production from bagasse with combination of cellulase- cellubiase in simultaneous saccharification and fermentation using white rot fungi pretreatment. Journal of Chemical and Natural Resources Engineering, 3: 20-32.
    20. Sarkamarian1, F., Salehi Jouzani, G., and Moradi, F. 2015. Fast production of enriched biocompost from sugarcane baggase using biotechnological process. Iranian Journal of Crop Biotechnology, 9: 49-64. (In Persian with English abstract).
    21. Scotti, R., Bonanomi, G., Scelza, R., Zoina, A., and Rao, M.A. 2015. Organic amendments as sustainable tool to recovery fertility in intensive agricultural systems. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 15: 333-352.
    22. Sharma, R.K., and Arora, D.S. 2010. Changes in biochemical constituents of paddy straw during degradation by white rot fungi and its impact on in vitro digestibility. Journal of Appllied Microbiology, 109: 679–686.
    23. Singh, D., Zeng, J.J., Laskar, D.D., Deobald, L., Hiscox, W.C., and Chen, S.L. 2010. Investigation of wheat straw biodegradation by Phanerochaete chrysosporium. Biomass Bioenergy, 35: 1030-1040.
    24. Sluiter, A., Hames, B., Ruiz, R., Scarlata, C., Sluiter J., and Templeton, D. 2008. Determination of structural carbohydrates and lignin in biomass: laboratory analytical procedure (LAP). Golden, CO: National Renewable Energy Laboratory; April. NREL Report No.: TP-510-42618. Contract No.: DE-AC36-99-G010337. Sponsored by the U.S. Department of Energy.
    25. Tiquia, S.M., and Tam, N.F.Y. 1998. Composting of spent pig litter in turned and forced-aerated piles. Environmental Pollution 99: 329-337.
    26. Wong, D.W.S. 2009. Structure and action mechanism of ligninolytic enzymes. Applied Biochemistry and Biotechnology. 157: 174-209.
    27. Zayed, G., and Heba, A.M. 2005. Bio-production of compost with low pH and high soluble phosphorus from sugar cane bagasse enriched with rock phosphate. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 21: 747–752.
    28. Zeng, G.M., Huang, H.L., and Huang, D.L. 2009. Effect of inoculating white-rot fungus during different phases on the compost maturity of agricultural wastes. Process Biochemistry, 44: 396–400.
    29. Zibiliske, L.M. 1998. Composting of organic wastes. Lewis publishers, Boca Raton, Florida.pp:402.