论文摘要
实验以不同环境的样品为研究对象,以无氧富集培养液和巨菌草为基质,对沼气发酵过程中沼气总产量、沼气日产量和沼气甲烷含量为指标,经过富集和组配筛选出一个能高效降解巨菌草产沼气的复合菌系。在发酵温度为37℃、接种量为5%、培养基为100 mL条件下发酵,经过40天发酵可以产生1219mL沼气,沼气中甲烷含量可以达到62%。与单一来源的菌种相比,组配的复合菌系产气启动快,酸化期缩短3-5天,甲烷化提前2-3天,稳定产气期持续时间长,能使整个发酵周期时间提前5-8天,产气量提高25%～50%。采用CTAB-NaCl法提取发酵不同阶段菌群的总DNA,分别用细菌和古菌的16S rDNA引物扩增其保守序列,将目的片段连接到pMD-18T载体,转化到感受态的大肠杆菌中,挑取经菌落PCR验证后的阳性克隆子外送检测。结果表明,90个细菌克隆子,其中25个属于Clostridium sp.、21个属于Treponema sp.、15个属于Eubacterium sp. 、8个属于Bacteriodetes sp.、2个属于Prevotella sp.、19个属于Uncultured,分别占菌群的27.8%、23.3%、16.7%、8.9%、2.2%、21.1%；84个古菌克隆子,其中38个属于Methanofollis sp.、22个属于Methanosarcina sp.、7个属于Methanobacterium sp.、2个属于Methanocorpusculum sp.、15个属于Uncultured,分别占菌群的45.2%、26.2%、8.3%、2.4%、17.9%,表明了发酵沼气菌群是一个复杂的菌系,沼气的产生是多种微生物共同作用的结果。采用SYBR Green荧光定量方法对不同阶段细菌和产甲烷菌的数量进行研究。结果表明,筛选的高产气菌群发酵前期,即发酵第10天时细菌的数量为2.0×109/mL,甲烷菌的数量为7.7×103/mL；发酵中期,即发酵第20天时细菌的数量为5.2×107/mL,甲烷菌的数量为1.7×104/mL；发酵后期,即发酵第30天时细菌的数量为7.7×107/mL,甲烷菌的数量为1.1×103/mL,菌群数量与发酵过程中的产气量有明显的对应关系。以组配的复合菌系为菌种,对甘蔗渣、废菇筒和笋头三种食品剩余物进行沼气发酵研究,三种原料均表现出很好的产气效果,30d发酵产气总量均在8L以上。从产气总量来看,笋头最高,废菇筒次之,甘蔗渣最低。从气体甲烷含量来看,废菇筒最高,笋头次之,甘蔗渣最低。