强化秸秆沼气发酵菌株的筛选及发酵条件的研究

论文摘要

我国农作物秸秆资源丰富,每年产生各类秸秆约7亿吨,但秸秆的利用率还较低,除少量用作饲料原料和造肥还田外,多数就地堆积或直接焚烧,不仅造成资源浪费,还造成严重的环境污染。利用生物复合菌剂对农作物秸秆进行处理,进行厌氧发酵产沼气,既能解决在农村推广沼气建设所遭遇的原料不足问题,也可解决农村普遍存在的“秸秆堆积”和“秸秆焚烧”问题。因此,用高产纤维素酶菌株和产甲烷菌按一定比例混合制成强化秸秆发酵的直投式发酵剂,可加速秸秆的分解,提高沼气产气率,是实现秸秆到沼气生产的有效途径。本文对实验室保藏的纤维素分解菌进行复壮和筛选,通过刚果红平板初筛,麸皮固体发酵复筛,得到一株高产纤维素酶的黑曲霉X-2和一株康宁木霉H-5。黑曲霉X-2的酶活可达2087U/g,比出发菌株的酶活提高了52.35%；康宁木霉H-5的酶活可达1649U/g,比出发菌株的酶活提高了45.54%。X-2和H-5连续传代6代,产酶遗传性状稳定。通过单因素试验对黑曲霉X-2和康宁木霉H-5的培养条件进行了优化,得出黑曲霉X-2的最佳培养条件为：培养温度为30℃,培养时间为72h,复合碳源比例为稻草/麸皮的质量比为0：10,最佳氮源为酵母膏,氮源添加量为1%,固液比为1：1,接种量为1%,装瓶量为30g/250ml。康宁木霉H-5的最佳培养条件为：培养温度为30℃,培养时间为5天,复合碳源比例为稻草/麸皮的质量比为2：8,最佳氮源为酵母膏,氮源添加量为2%,固液比为1：1.5,接种量为1%,装瓶量为30g/250ml。在最适培养条件下,黑曲霉X-2和康宁木霉H-5的产孢子量分别可达330亿个/g和460亿个/g。通过亨盖特厌氧操作技术,从沼液样品中分离到了Z-1,Z-2两株产甲烷菌。菌株Z-1为球形,一般呈不规则的球状聚集体,G-,不产生芽孢,不具运动性；在滚管中形成的菌落为圆形,灰白色,不透明；该菌株能利用H2/CO2和甲醇作为底物,最适培养温度为35℃,最适pH为7.0,最适NaCl浓度为0.2mol/L。菌株Z-2为椭圆形,单个或成小簇生长,G-,不产生芽孢,不具运动性；在滚管中形成菌落为圆形,淡黄色,不透明；该菌株能利用H2/CO2、甲酸钠和乙酸钠作为底物,最适培养温度为35℃,最适pH为6.5,最适NaCl浓度为0.1mol/L。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 秸秆概述
• 1.2 秸秆利用技术
• 1.2.1 秸秆还田技术
• 1.2.2 秸秆饲料技术
• 1.2.3 秸秆工业原料技术
• 1.2.4 秸秆气化技术
• 1.3 秸秆沼气发酵技术
• 1.3.1 沼气概述
• 1.3.2 沼气发酵原理
• 1.3.3 沼气发酵技术研究进展
• 1.3.4 沼气发酵的影响因素
• 1.4 研究目的及研究内容
• 1.4.1 研究目的和意义
• 1.4.2 研究内容
• 第二章 产纤维素酶菌株的筛选
• 前言
• 2.1 材料
• 2.1.1 出发菌株
• 2.1.2 培养基
• 2.1.3 仪器与器皿
• 2.2 方法
• 2.2.1 菌种的活化复壮
• 2.2.2 孢子悬液的制备
• 2.2.3 初筛
• 2.2.4 复筛
• 2.2.5 纤维素酶活力测定
• 2.2.6 菌株形态学观察
• 2.2.7 菌株产酶性状稳定性试验
• 2.2.8 拮抗实验
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 初筛结果
• 2.3.2 复筛结果
• 2.3.3 菌株形态学观察
• 2.3.4 菌株产酶性状稳定性试验
• 2.3.5 拮抗实验结果
• 2.4 小结
• 第三章 产纤维素酶菌株发酵条件的研究
• 前言
• 3.1 材料
• 3.1.1 菌株
• 3.1.2 培养基
• 3.1.3 主要仪器与器皿
• 3.2 方法
• 3.2.1 培养方法
• 3.2.2 孢子数的测定
• 3.2.3 不同培养温度对产孢子量的影响
• 3.2.4 不同培养时间对产孢子量的影响
• 3.2.5 不同复合碳源对产孢子量的影响
• 3.2.6 不同氮源对产孢子量的影响
• 3.2.7 不同氮源添加量对产孢子量的影响
• 3.2.8 不同含水量对产孢子量的影响
• 3.2.9 不同接种量对产孢子量的影响
• 3.2.10 不同装瓶量对产孢子量的影响
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 纤维素分解菌黑曲霉X-2发酵条件的优化
• 3.3.2 纤维素分解菌康宁木霉H-5发酵条件的优化
• 3.4 小结
• 第四章 产甲烷菌的分离筛选
• 前言
• 4.1 材料
• 4.1.1 样品
• 4.1.2 培养基
• 4.1.3 主要仪器和试剂
• 4.2 方法
• 4.2.1 产甲烷菌的富集培养
• 4.2.2 产甲烷菌的分离与纯度检测
• 4.2.3 产甲烷菌产气能力的检测
• 4.2.4 产甲烷菌的形态观察与生理生化特性检测
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 产甲烷菌的富集与分离
• 4.3.2 产甲烷菌Z-1和Z-2产气能力测试结果
• 4.3.3 产甲烷菌的形态特征与生理生化特征
• 4.4 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.1.1 产纤维素酶菌株的筛选
• 5.1.2 产纤维素酶菌株培养条件的优化
• 5.1.3 产甲烷菌的分离筛选
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢