纖維素降解菌的篩選及其在秸稈干發(fā)酵產(chǎn)沼氣中的應用

【摘要】：秸稈是最豐富的可再生資源,其主要成分為木質(zhì)纖維素。本實驗從田間腐朽的秸稈及土壤中分離純化出能有效降解秸稈中木質(zhì)纖維素的纖維素降解菌J33,對其進行生理生化特征的鑒定及分子鑒定,初步對該菌株產(chǎn)纖維素酶的酶學性質(zhì)進行研究,并運用到秸稈干發(fā)酵產(chǎn)沼氣的實驗中,對秸稈干發(fā)酵產(chǎn)沼氣工藝條件進行優(yōu)化及初步了解沼渣的造肥效果。實驗結果如下: 1、本研究基于獲得高效纖維素降解菌為目的,以羧甲基纖維素鈉固體培養(yǎng)基為初篩培養(yǎng)基,從腐木中分離獲得一株具有較強纖維素降解能力的菌株,命名為J33。根據(jù)菌株形態(tài)學、理化性質(zhì)以及16S rDNA序列分析的鑒定結果表明,J33菌株為短小芽孢草桿菌屬(Bacillus pumilus)。 2、菌株J33所產(chǎn)纖維素酶中內(nèi)切葡聚糖酶(Cx)酶活最高。在pH5,溫度40℃條件下該酶的酶活最高。菌株J33所產(chǎn)纖維素酶的熱穩(wěn)定性一般,在70℃條件下保溫60 min后,酶活力為40℃條件下保溫60 min后酶活的28.4%。Mg2+、Ca2+可以明顯提高酶活,Na2+、Fe2+、Zn2+、K+等四種金屬離子則起到不同程度的抑制作用。 3、本實驗利用菌株J33預處理稻草秸稈后進行發(fā)酵產(chǎn)氣實驗,實驗結果表明,經(jīng)過菌株J33預處理的秸稈在發(fā)酵20 d后,比自然堆漚處理的秸稈發(fā)酵20 d后總產(chǎn)氣量提高了26.7%。經(jīng)過正交試驗得到pH7.5,溫度33℃,污泥接種量35%,含水率80%為秸稈干發(fā)酵產(chǎn)沼氣工藝的最佳條件,在此條件下秸稈發(fā)酵的產(chǎn)氣量提高了21.9%。 4、沼渣與沼液中的營養(yǎng)含量有所不同,在沼液中的粗蛋白含量為0.98%,有機質(zhì)含量為0.35%,沼渣中蛋白質(zhì)含量為28%,有機質(zhì)含量為52%,腐殖酸含量與有機質(zhì)含量差異不大,而沼渣中的無機養(yǎng)分明顯高于沼液中的無機養(yǎng)分。根據(jù)沼渣與床土的不同配比,觀察青椒秧苗的生長情況和移栽后青椒果實產(chǎn)量情況,結果表明,適量的沼渣作青椒育苗有機肥可以明顯提高青椒秧苗的質(zhì)量,及青椒的產(chǎn)量。與對照組相比,沼渣與床土配比為1:1最適宜,株高增高16.5%,莖桿增粗24.1%,最大葉面積增加7.7%,產(chǎn)量提高9.1%,單果平均增重0.6%。 【關鍵詞】：纖維素降解菌 秸稈 沼氣 干發(fā)酵 造肥
【學位授予單位】：湖北工業(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
• Abstract5-10
• 第1章 引言10-19
• 1.1 秸稈資源綜述10-14
• 1.1.1 秸稈的綜合利用11-12
• 1.1.2 秸稈預處理方法12-14
• 1.2 纖維素及纖維素酶概述14-16
• 1.2.1 纖維素分子結構14-15
• 1.2.2 纖維素酶的組成15
• 1.2.3 纖維素酶的分子結構15-16
• 1.2.4 纖維素酶的作用機理16
• 1.3 秸稈干發(fā)酵技術在國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀16-17
• 1.3.1 秸稈干發(fā)酵技術在國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀16-17
• 1.3.2 秸稈干發(fā)酵技術在國外發(fā)展現(xiàn)狀17
• 1.4 選題背景、目的、意義及預期目標17-19
• 1.4.1 選題背景、目的及意義17
• 1.4.2 實驗預期達到的目標17-19
• 第2章 纖維素降解菌的分離鑒定及系統(tǒng)發(fā)育學分析19-29
• 2.1 實驗材料與儀器19-21
• 2.1.1 實驗材料19
• 2.1.2 試驗試劑19-20
• 2.1.3 試驗儀器20
• 2.1.4 培養(yǎng)基20-21
• 2.2 試驗方法21-23
• 2.2.1 菌種的分離純化21
• 2.2.2 菌株的生長曲線繪制21
• 2.2.3 菌種生理生化鑒定21-23
• 2.2.4 菌株的16S rDNA 基因擴增測序及系統(tǒng)發(fā)育樹構建23
• 2.3 結果與分析23-28
• 2.3.1 菌種的分離純化23-24
• 2.3.2 菌株的生長曲線24-25
• 2.3.3 菌株J33 形態(tài)特征25-26
• 2.3.4 菌株生理生化特征26-27
• 2.3.5 分子鑒定27-28
• 2.4 小結28-29
• 第3章 纖維素降解菌酶學性質(zhì)的初步研究29-37
• 3.1 材料與儀器29-30
• 3.1.1 菌種29
• 3.1.2 試驗試劑29
• 3.1.3 試驗儀器29
• 3.1.4 溶液的配置29-30
• 3.2 試驗方法30-33
• 3.2.1 孢子懸浮液的制備30
• 3.2.2 固態(tài)發(fā)酵30
• 3.2.3 粗酶液的制備30-31
• 3.2.4 葡萄糖標準曲線的繪制31
• 3.2.5 纖維素酶活力的測定31-32
• 3.2.6 pH 對酶活力的影響32
• 3.2.7 溫度對酶活力的影響32
• 3.2.8 金屬離子對酶活力的影響32
• 3.2.9 酶的熱穩(wěn)定性32-33
• 3.3 結果與分析33-36
• 3.3.1 葡萄糖標準曲線的繪制及回歸方程的確定33
• 3.3.2 纖維素酶活力的測定33
• 3.3.3 pH 對酶活性的影響33-34
• 3.3.4 溫度對酶活性的影響34-35
• 3.3.5 金屬離子對酶活性的影響35-36
• 3.3.6 酶的熱穩(wěn)定性36
• 3.4 小結36-37
• 第4章 秸稈干發(fā)酵產(chǎn)沼氣工藝條件的優(yōu)化37-46
• 4.1 材料與儀器37-38
• 4.1.1 材料37-38
• 4.1.2 實驗裝置38
• 4.2 實驗方法38-39
• 4.2.1 秸稈預處理38
• 4.2.2 秸稈中木質(zhì)纖維素的測定38
• 4.2.3 不同預處理秸稈的產(chǎn)氣對比38-39
• 4.2.4 秸稈干發(fā)酵產(chǎn)氣條件的優(yōu)化39
• 4.3 結果與分析39-45
• 4.3.1 發(fā)酵前后原料中木質(zhì)纖維素含量的變化39
• 4.3.2 不同預處理秸稈的產(chǎn)氣對比39
• 4.3.3 pH 值對沼氣產(chǎn)量的影響39-40
• 4.3.4 溫度對沼氣產(chǎn)量的影響40-41
• 4.3.5 污泥接種量對沼氣產(chǎn)量的影響41-42
• 4.3.6 含水率對沼氣產(chǎn)量的影響42-43
• 4.3.7 正交試驗43-45
• 4.4 小結45-46
• 第5章 沼渣及其造肥效果的初步研究46-52
• 5.1 材料與儀器46-47
• 5.1.1 主要材料46
• 5.1.2 主要試劑46-47
• 5.1.3 主要儀器47
• 5.2 實驗方法47-48
• 5.2.1 沼渣的成分分析47
• 5.2.2 沼渣造肥效果47-48
• 5.3 結果與分析48-51
• 5.3.1 沼渣沼液的成分分析48-49
• 5.3.2 沼渣造肥效果49-51
• 5.4 小結51-52
• 第6章 總結與展望52-54
• 6.1 結論52-53
• 6.2 特色與特點53
• 6.3 展望53-54
• 參考文獻54-57
• 致謝57-58
• 發(fā)表論文題錄58

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