木材制浆是一个化学过程密集型工艺，经过多年优化，已形成一个废物最少化的系统。然而，该工艺的某些副产物可用于生产更高价值的产品。黑液便是这样一个例子。它来源于硫酸盐法制浆工艺，该工艺是主流的化学制浆方法，占全球木质素产量的85%1。硫酸盐法工艺（图1）利用高温（160–200 °C）、高压（120 psig）以及白液中的化学物质（氢氧化钠和硫化钠）将木质素从木材纤维中溶解出来2,3。黑液中含有木质素、有机酸以及多糖降解副产物4。目前黑液通常在回收锅炉中焚烧，以产生蒸汽并回收化学品，为后续造纸和制浆过程提供热能。然而，制浆过程中产生的黑液量可能超过回收锅炉的有效处理能力。将黑液作为废水排放会对水生植物和动物产生负面影响，因此不可行。若能利用可代谢黑液的微生物进行生长，将有助于提高化学品回收率，并生成高附加值产品，从而改善整个制浆系统的生命周期分析。已有研究成功通过化学和生物转化木质素衍生的单体，生产出香草醛和肉桂酸（用作食品甜味剂和香料添加剂）、用于塑料和树脂生产的苯酚，以及可用作燃料的环己烷5。

以往关于此类制浆废料生物降解的研究主要集中在木质素的解聚上。国际木质素协会（International Lignin Institute, ILI）报告指出，每年产生约4000万至5000万吨木质素（http://www.ili-lignin.com/aboutlignin.php）。其中仅有1.5%被用于商业化的工业过程6。由Phanerochaete和Trametes属白腐真菌产生的漆酶和过氧化物酶对木质素进行解聚的研究已十分深入7。已知能够降解芳香族化合物的土壤细菌，如Nocardia和Rhodococcus8、Pseudomonas putidamt-29以及Streptomyces viridosporusT7A10，也被证实具有降解木质素的能力。细菌降解制浆废料具有广阔前景，因为某些细菌能够在制浆废液所特有的高盐和强碱性（pH 10–14）环境中良好生长11。尽管木质素是黑液的主要成分，但微生物也可能降解构成黑液的其他组分。这些技术并非专门用于鉴定仅能降解木质素的微生物，而是用于识别可直接应用于制浆废液黑液处理的微生物，而非其进一步加工后的组分。

通过中和及滤膜除菌处理收集并改造黑液，以促进微生物生长。利用一种新型木质纤维素提取方法所获得的组分，通过最小培养基生长实验，确定了一种环境微生物分离株的生长需求。采用气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）分析培养基，以明确该环境微生物分离株以黑液为唯一碳源时产生的代谢产物。上述技术的结合提供了一种评估工具，可用于判断微生物在以黑液等造纸厂废料为生长基质时的代谢能力。此类技术的应用还可揭示特定微生物在造纸厂废料处理中用于副产物生成的潜在价值。

以下实验的总体目标是确定一种微生物或多种微生物组成的群落利用制浆废液黑液进行生长的能力、微生物生长所利用的黑液成分，以及微生物代谢该制浆废液所产生的代谢产物。该目标通过收集制浆废液黑液并将其制备为培养基组分来实现。第二步是提取木质纤维素组分，用于确定微生物对碳源的需求。

接下来制备培养基，接种并分析微生物生长情况，以确定微生物在黑液及其组分上生长的能力。结果表明，该环境分离的微生物能够利用黑液作为唯一碳源进行生长并合成代谢产物，这一结论基于在最低培养基琼脂平板上观察到的微生物生长情况以及气相色谱-质谱（GCMS）分析结果。我们最初产生该方法的想法，是在讨论微生物是否可能在制浆废料上生长时提出的，并认为或许能够直接从造纸厂中分离出这类微生物。

与目前现有的方法（如氢氧化钠漂白法）相比，zignal 纤维素提取技术的主要优势在于氯化钠漂白能够提供更高且增加的纯度。该方法的可视化演示至关重要，因为纤维素的制备以及 GCMS 样品前处理步骤较难掌握，这不仅由于所需步骤较多，还因为需要通过视觉判断来确认工艺是否完成。

该方法不仅有助于了解微生物对黑液的降解过程，还可应用于含有镁诺纤维素材料的工业废液，例如农作物残渣、林业残渣和城市固体废弃物。开始本实验时，从制浆蒸煮器的出口阀门处用无菌玻璃瓶采集黑液样品，并使其冷却至室温后再进行下一步操作。随后，将100毫升黑液样品加入装有搅拌子的500毫升烧杯中，并以中等速度搅拌样品。

逐滴加入磷酸，中和黑液，直至其变得黏稠。随后，将全部黑液溶液分装至50毫升锥形管中，在9,300 G下离心30分钟。为分离碳水化合物，将5克粒径为1毫米或更小的磨碎柳枝稷和一根搅拌子放入500毫升的烧瓶中。

然后加入 200 毫升蒸馏水、7.5 克亚氯酸钠和 2.5 毫升冰醋酸。将烧瓶置于搅拌器上的油浴中，在 80 摄氏度下反应 1 小时。随后向烧瓶中再加入 7.5 克氯化钠和 2.5 毫升冰醋酸。

重复上述步骤两次后，继续在80摄氏度下搅拌30分钟。让溶液冷却至室温，然后在减压条件下通过布氏漏斗过滤，以分离出固体物质。

用100毫升蒸馏水将固体材料洗涤三次。然后，取一克固体材料，置于一张干净的滤纸上。将固体置于50摄氏度下过夜干燥。

第二天从烘箱中取出样品后，将其转移至标记为中空细胞的储存小瓶中。将剩余的固体材料加入含有250毫升10%氢氧化钠的500毫升烧瓶中，并用塞子密封烧瓶。将溶液置于70°C的培养箱中，以250 RPM振荡孵育1小时。

随后，将溶液冷却至室温。30分钟后，使用布氏漏斗通过减压过滤分离出固体物质。将固体残留物在50摄氏度的烘箱中干燥过夜后，放入标记为纤维素的储存瓶中。将滤液转移至500毫升的烧瓶中，加入30毫升乙酸和250毫升异丙醇，盖紧瓶盖，并将所得溶液在室温下静置于实验台至少8小时。

完成后，将全部溶液转移至50毫升离心管中，在9,300 ×