Ammonia release from hydrolysed animal and food waste by the hop endophyte, *Pantoea agglomerans*
啤酒花内生菌——聚团泛菌水解动物源与食物废弃物并释放氨气
来源：World Journal of Microbiology and Biotechnology (2025) 41:494
1.摘要
本研究以啤酒花内生菌*Pantoea agglomerans* DBM 3797为对象，探究其利用动物废弃物（鸡毛、鸡肉下脚料、鲤鱼加工副产物）与啤酒废酵母水解液进行氨化作用的能力。结果显示，该菌株可将水解液中的氨基酸与多肽转化并释放高浓度铵根离子（NH₄⁺），其中鸡毛碱性水解液单位原料产铵最高（41.20 mg/g），鸡毛酸性水解液总铵浓度最高（0.943 g/L）。所有水解液均能支持菌株生长，但动力学存在显著差异。概念验证实验表明，添加该菌的鸡毛水解液可显著促进生菜幼苗根系生长（增幅超40%）。研究证实，内生菌联合蛋白废弃物水解液可作为一体化生物肥料与植物促生剂，为农业废弃物资源化与减量化肥施用提供新路径。
2.关键词（中文）
氨化作用、聚团泛菌、植物促生剂、动物废弃物、鸡毛、啤酒废酵母、水解、内生菌
3.研究目的
评估内生菌*P. agglomerans* DBM 3797利用多种蛋白废弃物水解液产铵的能力。
比较不同原料、不同水解方式对菌体生长及铵释放效率的影响。
明确最优产铵底物与制备工艺，建立高产铵发酵体系。
验证含菌水解液作为生物肥料促进植物生长的实际效果。
为畜禽加工与食品工业蛋白废弃物资源化提供绿色解决方案。
4.研究思路
采用“废弃物水解→菌株生长与产铵评价→产物成分分析→植物促生验证”路线。将鸡毛、肉下脚料、鱼渣、啤酒废酵母分别进行酸/碱/酶解制备水解液；利用Bioscreen测定菌株在各水解液中的生长曲线，计算延滞期、比生长速率、生物量；测定培养后铵离子浓度；通过MALDI-TOF MS分析肽段组成；元素分析测定C、N、S含量；最后以生菜为模型，验证含菌水解液的促生效果。
5.研究亮点
首次将啤酒花内生菌用于畜禽废弃物氨化，兼具内生益生与氮素矿化双重功能。
鸡毛碱性水解液单位产铵量高达41.20 mg/g，显著高于现有野生菌水平。
实现“废弃物水解液+活菌”一体化生物肥料，无需分离菌体直接施用。
证实水解液不仅提供氮源，其多肽组分与菌体代谢物共同促进根系伸长。
工艺绿色、成本低，无需基因改造，符合欧盟农业微生物制剂管理规范。
6.可延伸的方向
优化水解工艺与发酵条件，进一步提高铵释放效率。
探究菌株产铵、解磷、固氮、IAA合成的多重植物促生机制。
开展田间试验，验证对多种蔬菜、粮食作物的增产效果。
开发缓释型微生物-水解液复合肥料，延长肥效。
结合宏基因组解析菌株在根际定殖与功能表达机制。
拓展至羽毛、毛发、皮革等其他角蛋白废弃物资源化。
7.测量的数据及其研究意义
7种水解液与LB对照的生长动力学参数（延滞期、对数期、比生长速率、22 h OD），来自表2。意义：定量比较不同底物对菌株生长的支持能力，确定鸡毛碱性水解液适应性最佳。
各水解液培养后铵离子浓度（g/L）与单位原料产铵量（mg/g），来自表3。意义：证明鸡毛碱性水解液单位产铵最高，鸡毛酸性水解液总浓度最高。
水解液pH、总氮、总碳、总硫含量，来自表3。意义：揭示底物营养组成与产铵能力无简单线性关系。
水解液中多肽分子量分布MALDI-TOF MS数据，来自表4、图1。意义：发现长肽更利于菌体利用，短肽可能存在抑菌性。
生菜幼苗鲜重、干重、根数、根长数据，来自图2、补充表3。意义：证实含菌水解液显著促根，效果优于MS培养基。
8.结论
*Pantoea agglomerans* DBM 3797可高效利用动物与食品蛋白水解液进行氨化，释放植物可利用铵态氮。
鸡毛碱性水解液为最优底物，单位原料产铵量达41.20 mg/g，具有工业化潜力。
菌株在不同水解液中生长差异显著，但均能进入稳定期并完成氨化。
含菌鸡毛水解液可显著促进生菜根系生长，具备生物肥料+植物促生剂双重功能。
该技术实现农业废弃物高值化利用，可部分替代化学氮肥，符合循环农业与碳中和目标。
9.芬兰Bioscreen仪器测量的微生物生长曲线数据的研究意义
本研究使用芬兰Bioscreen C全自动生长分析仪，30℃培养，每30分钟自动测定OD₆₀₀，连续监测22小时，获得*P. agglomerans*在7种水解液（A–G）与LB对照中的完整生长曲线，数据来自表2。
研究意义：
快速筛选最优发酵底物：Bioscreen高通量同步测定所有底物，直接得出鸡毛碱性水解液（F）延滞期最短（3.30 h）、与LB相当，证明其无抑制、易利用，为工业化底物选择提供核心依据。
精准量化生长能力：获得比生长速率、延滞期、对数期时长、最终OD等关键动力学参数，客观比较各水解液营养价值，避免仅靠终点OD判断的误差。
排除毒性干扰：所有水解液均支持生长，仅动力学差异，证明水解产物无显著抑菌，可安全用于生物肥料。
统一接种与培养标准：曲线确定对数期时间，保证后续产铵实验、取样分析的菌龄、生理状态一致，提高数据可靠性。
支撑工艺放大：生长参数直接用于发酵罐设计，确定最佳接种期、培养时长、通气与搅拌策略，为中试与量产提供基础数据。