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高效纖維素降解復(fù)合菌劑的篩選及在秸稈沼氣發(fā)酵中的應(yīng)用

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時(shí)間:2024-08-18 22:05:03
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高效纖維素降解復(fù)合菌劑的篩選及在秸稈沼氣發(fā)酵中的應(yīng)用【摘要】:纖維素是地球上資源最豐富、來源最廣泛的有機(jī)物質(zhì)。由于缺乏相關(guān)技術(shù)等諸多因素,纖維素這一類寶貴資源不僅未能得到充分利用,

【摘要】:纖維素是地球上資源最豐富、來源最廣泛的有機(jī)物質(zhì)。由于缺乏相關(guān)技術(shù)等諸多因素,纖維素這一類寶貴資源不僅未能得到充分利用,而且還有相當(dāng)大的一部分被廢棄,成為環(huán)境污染物之一,這樣既造成了資源浪費(fèi)又對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞。將秸稈作為沼氣發(fā)酵的原料,不但可以變廢為寶還可以在一定程度上解決農(nóng)村能源不足的問題。然而秸稈在沼氣發(fā)酵過程中表現(xiàn)出的發(fā)酵啟動(dòng)慢、原料利用不充分等問題由來已久,利用微生物對(duì)秸稈進(jìn)行預(yù)處理來解決上述問題是最根本的途徑,篩選出高效纖維素降解菌株,并構(gòu)建適用于秸稈沼氣發(fā)酵預(yù)處理階段的復(fù)合菌劑具有重要意義。 本研究從牛糞與稻草堆腐物、腐熟的豬糞、菌渣、土壤及枯枝落葉、垃圾堆腐物等6種不同材料分離出纖維素降解菌194株,其中有細(xì)菌79株,放線菌53株,真菌62株。通過纖維素剛果紅培養(yǎng)基測(cè)定其生長(zhǎng)速度與水解圈大小,以及測(cè)定濾紙崩解率,并剔除有拮抗作用的菌株后,復(fù)篩出高效纖維素降解菌15株。 將篩選出的15株高效纖維素降解菌進(jìn)行正交試驗(yàn),結(jié)果有5個(gè)組合表現(xiàn)出較高的酶活性,CMC酶活力大小依次為:組合16組合10組合13組合2組合11。其中,通過對(duì)組合16的一系列環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)行研究,結(jié)果表明:最適碳源為蔗糖+纖維素粉,最適氮源為麩皮+(NH4)2SO4,KH2PO4的最佳含量是0.45%,MgSO4·7H2O的最佳含量是0.03%,最適pH為6.5,最適培養(yǎng)溫度為40℃,培養(yǎng)第4天CMC的酶活力最高。 在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)以稻秸為原料進(jìn)行好氧堆漚預(yù)處理,試驗(yàn)共設(shè)置4個(gè)處理分別為:接種自制復(fù)合菌劑R(處理1)、酵素菌速腐劑(處理2)、秸稈速腐劑(處理3)、不接種菌劑(CK)。通過對(duì)堆漚過程中還原糖產(chǎn)生量、碳氮的含量變化以及纖維素、半纖維素、木質(zhì)素的降解率進(jìn)行測(cè)定,試驗(yàn)結(jié)果表明,添加復(fù)合菌劑能加快秸稈降解、提高堆漚質(zhì)量,處理組和CK組在還原糖產(chǎn)生量、碳氮的含量變化以及纖維素、半纖維素、木質(zhì)素的降解率等3個(gè)指標(biāo)方面差異顯著。而對(duì)處理1和處理2、處理3預(yù)處理效果綜合比較的結(jié)果表明,復(fù)合菌劑R對(duì)纖維素類物質(zhì)的降解能力最強(qiáng),處理1與處理2、處理3都存在顯著差異。 將經(jīng)過4種不同預(yù)處理的物料用于厭氧沼氣發(fā)酵,通過對(duì)發(fā)酵過程中產(chǎn)氣量、pH變化情況以及纖維素、半纖維素、木質(zhì)素的降解率進(jìn)行測(cè)定,比較各處理秸稈厭氧發(fā)酵的效果。試驗(yàn)結(jié)果表明,經(jīng)過復(fù)合菌劑預(yù)處理能有效提高發(fā)酵質(zhì)量,處理組與CK組在沼氣產(chǎn)量、纖維素類物質(zhì)降解方面差異顯著。而處理1與處理2、處理3在產(chǎn)氣量、pH變化情況以及纖維素、半纖維素、木質(zhì)素的降解率等3個(gè)指標(biāo)方面差異顯著。由此可以看出,復(fù)合菌劑R不但能在堆漚預(yù)處理階段加快秸稈降解速率、提高堆漚質(zhì)量,而且其作用能繼續(xù)影響發(fā)酵產(chǎn)氣階段,對(duì)加速發(fā)酵進(jìn)程、提高原料利用率具有重要作用,是一種高效的微生物復(fù)合菌劑。 【關(guān)鍵詞】:纖維素降解菌 微生物復(fù)合菌劑 預(yù)處理 發(fā)酵
【學(xué)位授予單位】:四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2011
【分類號(hào)】:S216.4
【目錄】:
  • 摘要4-6
  • ABSTRACT6-8
  • 目錄8-10
  • 前言10-11
  • 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-17
  • 1.1 降解纖維素的主要微生物11-12
  • 1.1.1 纖維素降解細(xì)菌11
  • 1.1.2 纖維素降解真菌11
  • 1.1.3 纖維素降解放線菌11-12
  • 1.2 秸稈腐熟菌劑的開發(fā)研究12-13
  • 1.2.1 單一微生物菌株腐熟秸稈12
  • 1.2.2 復(fù)合微生物菌劑12-13
  • 1.3 秸稈厭氧沼氣發(fā)酵的影響因素及其控制13-17
  • 1.3.1 沼氣發(fā)酵機(jī)理13-14
  • 1.3.2 溫度14-15
  • 1.3.3 pH15
  • 1.3.4 C/N15
  • 1.3.5 固體濃度15-16
  • 1.3.6 接種物濃度16
  • 1.3.7 預(yù)處理16-17
  • 2 材料與方法17-22
  • 2.1 材料17
  • 2.1.1 試驗(yàn)材料17
  • 2.1.2 供試培養(yǎng)基17
  • 2.2 方法17-19
  • 2.2.1 試劑配制方法17
  • 2.2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制方法17-18
  • 2.2.3 粗酶液制備方法18
  • 2.2.4 CMC酶活測(cè)定方法18-19
  • 2.3 試驗(yàn)內(nèi)容19-22
  • 2.3.1 纖維素降解菌的初篩19
  • 2.3.2 高效纖維素降解菌的復(fù)篩19-20
  • 2.3.3 復(fù)合菌劑的構(gòu)建20
  • 2.3.4 纖維素降解菌復(fù)合系產(chǎn)酶條件研究20-21
  • 2.3.5 復(fù)合菌劑預(yù)處理秸稈對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的影響研究21-22
  • 2.4 數(shù)據(jù)處理和分析方法22
  • 3 結(jié)果與分析22-40
  • 3.1 纖維素降解菌的篩選結(jié)果22-26
  • 3.1.1 纖維素降解菌的初篩結(jié)果22-23
  • 3.1.2 纖維素降解菌的復(fù)篩結(jié)果23-26
  • 3.2 纖維素降解菌復(fù)合系的構(gòu)建26
  • 3.2.1 菌株間拮抗關(guān)系26
  • 3.2.2 纖維素降解菌復(fù)合系的構(gòu)建26
  • 3.3 菌種鑒定結(jié)果26-27
  • 3.4 纖維素降解菌復(fù)合系產(chǎn)酶條件研究27-31
  • 3.4.1 培養(yǎng)起始pH對(duì)復(fù)合系產(chǎn)酶的影響27
  • 3.4.2 培養(yǎng)溫度對(duì)復(fù)合系產(chǎn)酶的影響27-28
  • 3.4.3 培養(yǎng)時(shí)間對(duì)復(fù)合系產(chǎn)酶的影響28
  • 3.4.4 碳源對(duì)復(fù)合系產(chǎn)酶的影響28-29
  • 3.4.5 氮源對(duì)復(fù)合系產(chǎn)酶的影響29-30
  • 3.4.6 最佳培養(yǎng)條件正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)30-31
  • 3.5 復(fù)合菌劑堆漚預(yù)處理秸稈對(duì)比試驗(yàn)31-35
  • 3.5.1 添加復(fù)合菌劑對(duì)堆漚過程中還原糖含量的影響31-32
  • 3.5.2 添加復(fù)合菌劑對(duì)堆漚過程中總碳和總氮含量的影響32-34
  • 3.5.3 添加復(fù)合菌劑對(duì)堆漚過程中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素含量的影響34-35
  • 3.6 不同預(yù)處理對(duì)厭氧沼氣發(fā)酵的影響35-40
  • 3.6.1 不同預(yù)處理對(duì)產(chǎn)氣量的影響35-37
  • 3.6.2 不同預(yù)處理對(duì)發(fā)酵過程中pH值的影響37-38
  • 3.6.3 不同預(yù)處理對(duì)發(fā)酵過程中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素含量的影響38-40
  • 4 討論40-42
  • 4.1 高效纖維素降解菌的篩選及復(fù)合系的構(gòu)建40-41
  • 4.2 高效菌株復(fù)合系培養(yǎng)條件的優(yōu)化41
  • 4.3 復(fù)合菌劑的應(yīng)用效果41-42
  • 5 結(jié)論42-44
  • 參考文獻(xiàn)44-49
  • 致謝49


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點(diǎn)燃富民藍(lán)色火焰    司勇

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沼液在種植業(yè)中的應(yīng)用    

農(nóng)村沼氣生態(tài)校園模式及其綜合效益評(píng)價(jià)研究    王蘭英

纖維質(zhì)高效水解關(guān)鍵技術(shù)及其在木薯燃料乙醇產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用    張慶華

利用兩種大型海藻制備生物能源的探索研究    馮大偉

混合原料沼氣厭氧發(fā)酵影響因素分析及工藝優(yōu)化    王曉嬌

餐飲廢棄物沼氣發(fā)酵特性研究    常國璋

沼氣發(fā)酵及分離提純技術(shù)研究    譚風(fēng)光

低溫沼氣發(fā)酵優(yōu)良菌系的篩選及優(yōu)勢(shì)菌群分析    孔維濤

太陽能熱管沼氣發(fā)酵加熱系統(tǒng)研究    杜雙力

消毒劑對(duì)沼氣發(fā)酵影響的試驗(yàn)研究    張京景

高溫菌糠沼氣發(fā)酵的初探及產(chǎn)甲烷菌的分離    路子佳

沼氣發(fā)酵罐內(nèi)攪拌混合過程試驗(yàn)及CFD模擬研究    王潔

棉稈預(yù)處理及沼氣發(fā)酵系統(tǒng)微生物群落多樣性研究    白云

棉稈預(yù)處理及沼氣發(fā)酵系統(tǒng)微生物群落多樣性研究    白云

預(yù)處理對(duì)小麥秸稈糖化及沼氣發(fā)酵的影響    楊興華