強化秸稈沼氣發(fā)酵菌株的篩選及發(fā)酵條件的研究

【摘要】：我國農作物秸稈資源豐富,每年產生各類秸稈約7億噸,但秸稈的利用率還較低,除少量用作飼料原料和造肥還田外,多數(shù)就地堆積或直接焚燒,不僅造成資源浪費,還造成嚴重的環(huán)境污染。利用生物復合菌劑對農作物秸稈進行處理,進行厭氧發(fā)酵產沼氣,既能解決在農村推廣沼氣建設所遭遇的原料不足問題,也可解決農村普遍存在的“秸稈堆積”和“秸稈焚燒”問題。因此,用高產纖維素酶菌株和產甲烷菌按一定比例混合制成強化秸稈發(fā)酵的直投式發(fā)酵劑,可加速秸稈的分解,提高沼氣產氣率,是實現(xiàn)秸稈到沼氣生產的有效途徑。 本文對實驗室保藏的纖維素分解菌進行復壯和篩選,通過剛果紅平板初篩,麩皮固體發(fā)酵復篩,得到一株高產纖維素酶的黑曲霉X-2和一株康寧木霉H-5。黑曲霉X-2的酶活可達2087U/g,比出發(fā)菌株的酶活提高了52.35%；康寧木霉H-5的酶活可達1649U/g,比出發(fā)菌株的酶活提高了45.54%。X-2和H-5連續(xù)傳代6代,產酶遺傳性狀穩(wěn)定。 通過單因素試驗對黑曲霉X-2和康寧木霉H-5的培養(yǎng)條件進行了優(yōu)化,得出黑曲霉X-2的最佳培養(yǎng)條件為：培養(yǎng)溫度為30℃,培養(yǎng)時間為72h,復合碳源比例為稻草/麩皮的質量比為0：10,最佳氮源為酵母膏,氮源添加量為1%,固液比為1：1,接種量為1%,裝瓶量為30g/250ml。康寧木霉H-5的最佳培養(yǎng)條件為：培養(yǎng)溫度為30℃,培養(yǎng)時間為5天,復合碳源比例為稻草/麩皮的質量比為2：8,最佳氮源為酵母膏,氮源添加量為2%,固液比為1：1.5,接種量為1%,裝瓶量為30g/250ml。在最適培養(yǎng)條件下,黑曲霉X-2和康寧木霉H-5的產孢子量分別可達330億個/g和460億個/g。 通過亨蓋特厭氧操作技術,從沼液樣品中分離到了Z-1,Z-2兩株產甲烷菌。菌株Z-1為球形,一般呈不規(guī)則的球狀聚集體,G-,不產生芽孢,不具運動性；在滾管中形成的菌落為圓形,灰白色,不透明；該菌株能利用H2/CO2和甲醇作為底物,最適培養(yǎng)溫度為35℃,最適pH為7.0,最適NaCl濃度為0.2mol/L。菌株Z-2為橢圓形,單個或成小簇生長,G-,不產生芽孢,不具運動性；在滾管中形成菌落為圓形,淡黃色,不透明；該菌株能利用H2/CO2、甲酸鈉和乙酸鈉作為底物,最適培養(yǎng)溫度為35℃,最適pH為6.5,最適NaCl濃度為0.1mol/L。 【關鍵詞】：秸稈 沼氣 篩選 纖維素酶 產甲烷菌
【學位授予單位】：江西農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：S216.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 文獻綜述9-19
• 1.1 秸稈概述9-10
• 1.2 秸稈利用技術10-13
• 1.2.1 秸稈還田技術10-11
• 1.2.2 秸稈飼料技術11-12
• 1.2.3 秸稈工業(yè)原料技術12-13
• 1.2.4 秸稈氣化技術13
• 1.3 秸稈沼氣發(fā)酵技術13-17
• 1.3.1 沼氣概述13
• 1.3.2 沼氣發(fā)酵原理13-14
• 1.3.3 沼氣發(fā)酵技術研究進展14-15
• 1.3.4 沼氣發(fā)酵的影響因素15-17
• 1.4 研究目的及研究內容17-19
• 1.4.1 研究目的和意義17
• 1.4.2 研究內容17-19
• 第二章 產纖維素酶菌株的篩選19-27
• 前言19
• 2.1 材料19-20
• 2.1.1 出發(fā)菌株19
• 2.1.2 培養(yǎng)基19-20
• 2.1.3 儀器與器皿20
• 2.2 方法20-22
• 2.2.1 菌種的活化復壯20
• 2.2.2 孢子懸液的制備20-21
• 2.2.3 初篩21
• 2.2.4 復篩21
• 2.2.5 纖維素酶活力測定21-22
• 2.2.6 菌株形態(tài)學觀察22
• 2.2.7 菌株產酶性狀穩(wěn)定性試驗22
• 2.2.8 拮抗實驗22
• 2.3 結果與討論22-26
• 2.3.1 初篩結果22-24
• 2.3.2 復篩結果24-25
• 2.3.3 菌株形態(tài)學觀察25
• 2.3.4 菌株產酶性狀穩(wěn)定性試驗25-26
• 2.3.5 拮抗實驗結果26
• 2.4 小結26-27
• 第三章 產纖維素酶菌株發(fā)酵條件的研究27-38
• 前言27
• 3.1 材料27
• 3.1.1 菌株27
• 3.1.2 培養(yǎng)基27
• 3.1.3 主要儀器與器皿27
• 3.2 方法27-29
• 3.2.1 培養(yǎng)方法27
• 3.2.2 孢子數(shù)的測定27-28
• 3.2.3 不同培養(yǎng)溫度對產孢子量的影響28
• 3.2.4 不同培養(yǎng)時間對產孢子量的影響28
• 3.2.5 不同復合碳源對產孢子量的影響28
• 3.2.6 不同氮源對產孢子量的影響28
• 3.2.7 不同氮源添加量對產孢子量的影響28
• 3.2.8 不同含水量對產孢子量的影響28
• 3.2.9 不同接種量對產孢子量的影響28
• 3.2.10 不同裝瓶量對產孢子量的影響28-29
• 3.3 結果與討論29-37
• 3.3.1 纖維素分解菌黑曲霉X-2發(fā)酵條件的優(yōu)化29-33
• 3.3.2 纖維素分解菌康寧木霉H-5發(fā)酵條件的優(yōu)化33-37
• 3.4 小結37-38
• 第四章 產甲烷菌的分離篩選38-46
• 前言38
• 4.1 材料38-39
• 4.1.1 樣品38
• 4.1.2 培養(yǎng)基38-39
• 4.1.3 主要儀器和試劑39
• 4.2 方法39-41
• 4.2.1 產甲烷菌的富集培養(yǎng)39
• 4.2.2 產甲烷菌的分離與純度檢測39-40
• 4.2.3 產甲烷菌產氣能力的檢測40
• 4.2.4 產甲烷菌的形態(tài)觀察與生理生化特性檢測40-41
• 4.3 結果與討論41-45
• 4.3.1 產甲烷菌的富集與分離41
• 4.3.2 產甲烷菌Z-1和Z-2產氣能力測試結果41-42
• 4.3.3 產甲烷菌的形態(tài)特征與生理生化特征42-45
• 4.4 小結45-46
• 第五章 結論與展望46-48
• 5.1 結論46-47
• 5.1.1 產纖維素酶菌株的篩選46
• 5.1.2 產纖維素酶菌株培養(yǎng)條件的優(yōu)化46-47
• 5.1.3 產甲烷菌的分離篩選47
• 5.2 展望47-48
• 參考文獻48-52
• 致謝52

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