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(yīng)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(shí)驗(yàn)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(duì)其進(jìn)行生理生化特征的鑒定及分子鑒定,初步對(duì)該菌株產(chǎn)纖維素酶的酶學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究,并運(yùn)用到秸稈干發(fā)酵產(chǎn)沼氣的實(shí)驗(yàn)中,對(duì)秸稈干發(fā)酵產(chǎn)沼氣工藝條件進(jìn)行優(yōu)化及初步了解沼渣的造肥效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)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(qiáng)纖維素降解能力的菌株,命名為J33。根據(jù)菌株形態(tài)學(xué)、理化性質(zhì)以及16S rDNA序列分析的鑒定結(jié)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(shí)驗(yàn)利用菌株J33預(yù)處理稻草秸稈后進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)氣實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,經(jīng)過菌株J33預(yù)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(yàn)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(yíng)養(yǎng)含量有所不同,在沼液中的粗蛋白含量為0.98%,有機(jī)質(zhì)含量為0.35%,沼渣中蛋白質(zhì)含量為28%,有機(jī)質(zhì)含量為52%,腐殖酸含量與有機(jī)質(zhì)含量差異不大,而沼渣中的無機(jī)養(yǎng)分明顯高于沼液中的無機(jī)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(zhǎng)情況和移栽后青椒果實(shí)產(chǎn)量情況,結(jié)果表明,適量的沼渣作青椒育苗有機(jī)肥可以明顯提高青椒秧苗的質(zhì)量,及青椒的產(chǎn)量。與對(duì)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(guān)鍵詞】：纖維素降解菌 秸稈 沼氣 干發(fā)酵 造肥
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(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4-5
• 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(yù)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(jié)構(gòu)14-15
• 1.2.2 纖維素酶的組成15
• 1.2.3 纖維素酶的分子結(jié)構(gòu)15-16
• 1.2.4 纖維素酶的作用機(jī)理16
• 1.3 秸稈干發(fā)酵技術(shù)在國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀16-17
• 1.3.1 秸稈干發(fā)酵技術(shù)在國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀16-17
• 1.3.2 秸稈干發(fā)酵技術(shù)在國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀17
• 1.4 選題背景、目的、意義及預(yù)期目標(biāo)17-19
• 1.4.1 選題背景、目的及意義17
• 1.4.2 實(shí)驗(yàn)預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)17-19
• 第2章 纖維素降解菌的分離鑒定及系統(tǒng)發(fā)育學(xué)分析19-29
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器19-21
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料19
• 2.1.2 試驗(yàn)試劑19-20
• 2.1.3 試驗(yàn)儀器20
• 2.1.4 培養(yǎng)基20-21
• 2.2 試驗(yàn)方法21-23
• 2.2.1 菌種的分離純化21
• 2.2.2 菌株的生長(zhǎng)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(kuò)增測(cè)序及系統(tǒng)發(fā)育樹構(gòu)建23
• 2.3 結(jié)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(zhǎng)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(jié)28-29
• 第3章 纖維素降解菌酶學(xué)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(yàn)試劑29
• 3.1.3 試驗(yàn)儀器29
• 3.1.4 溶液的配置29-30
• 3.2 試驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制31
• 3.2.5 纖維素酶活力的測(cè)定31-32
• 3.2.6 pH 對(duì)酶活力的影響32
• 3.2.7 溫度對(duì)酶活力的影響32
• 3.2.8 金屬離子對(duì)酶活力的影響32
• 3.2.9 酶的熱穩(wěn)定性32-33
• 3.3 結(jié)果與分析33-36
• 3.3.1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)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(cè)定33
• 3.3.3 pH 對(duì)酶活性的影響33-34
• 3.3.4 溫度對(duì)酶活性的影響34-35
• 3.3.5 金屬離子對(duì)酶活性的影響35-36
• 3.3.6 酶的熱穩(wěn)定性36
• 3.4 小結(jié)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(shí)驗(yàn)裝置38
• 4.2 實(shí)驗(yàn)方法38-39
• 4.2.1 秸稈預(yù)處理38
• 4.2.2 秸稈中木質(zhì)纖維素的測(cè)定38
• 4.2.3 不同預(yù)處理秸稈的產(chǎn)氣對(duì)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(jié)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(yù)處理秸稈的產(chǎn)氣對(duì)比39
• 4.3.3 pH 值對(duì)沼氣產(chǎn)量的影響39-40
• 4.3.4 溫度對(duì)沼氣產(chǎn)量的影響40-41
• 4.3.5 污泥接種量對(duì)沼氣產(chǎn)量的影響41-42
• 4.3.6 含水率對(duì)沼氣產(chǎn)量的影響42-43
• 4.3.7 正交試驗(yàn)43-45
• 4.4 小結(jié)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(shí)驗(yàn)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(jié)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(jié)51-52
• 第6章 總結(jié)與展望52-54
• 6.1 結(jié)論52-53
• 6.2 特色與特點(diǎn)53
• 6.3 展望53-54
• 參考文獻(xiàn)54-57
• 致謝57-58
• 發(fā)表論文題錄58

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