一株棘孢木霉的篩選、鑒定及其在沼氣發(fā)酵生物預(yù)處理中的應(yīng)用研究.pdf

1、秸稈是一種蘊(yùn)含大量生物質(zhì)能源的可再生資源，將秸稈進(jìn)行厭氧發(fā)酵是進(jìn)行能源轉(zhuǎn)化的有效方式。然而，秸稈材料中的纖維素被不易降解的木質(zhì)素包裹，經(jīng)預(yù)處理可提高秸稈厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷效率。在現(xiàn)有的預(yù)處理技術(shù)中，生物預(yù)處理以反應(yīng)條件溫和、操作簡便、不造成二次污染成為理想的預(yù)處理方法，而選育木質(zhì)素高效降解菌是提高秸稈生物預(yù)處理效果的關(guān)鍵。本文在土壤腐殖質(zhì)中篩選出一株高效降解木質(zhì)素的產(chǎn)漆酶菌株1285，對(duì)其進(jìn)行了初步鑒定。為進(jìn)一步提高該菌在秸稈厭氧發(fā)酵中的生

2、物預(yù)處理效率，展開了該菌株的預(yù)處理效果評(píng)價(jià)、培養(yǎng)條件優(yōu)化、生物預(yù)處理厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣應(yīng)用等研究，主要結(jié)論如下:
　　(1)經(jīng)過初篩和復(fù)篩，在土壤腐殖質(zhì)樣品中分離篩選出一株可分泌漆酶的1285菌株，該菌可使PDA-愈創(chuàng)木酚平板產(chǎn)生紫紅色的顯色反應(yīng);搖床培養(yǎng)菌株發(fā)酵產(chǎn)酶復(fù)篩試驗(yàn)結(jié)果顯示發(fā)酵液中有較高的漆酶酶活力:395.06±3.67 U/L，但是未檢測到木質(zhì)素過氧化物酶、錳過氧化物酶酶活。將1285菌株與已有的秸稈生物預(yù)處理菌株Stre

3、ptomyces rochei、Pleurotus ostreatus的預(yù)處理效果比較發(fā)現(xiàn)，1285菌株對(duì)麥秸的預(yù)處理效果優(yōu)于S.rochei、P.ostreatus，其中對(duì)未滅菌的麥秸木質(zhì)纖維素降解效果最明顯，處理效果最佳:干物質(zhì)、纖維素、半纖維素、木質(zhì)素?fù)p失率分別為8.75±0.10％、2.54±0.20％、15.86±0.36％、16.92±0.63‰處理后秸稈浸提液SCOD為2180±20 mg/L，TVFA含量237.41±6

4、.01μg/L，還原糖含量241.63±7.95μg/mL。因此，1285菌株在秸稈生物預(yù)處理過程中有很好的應(yīng)用潛力。1285菌株在PDA平板上生長時(shí)菌絲白色絨毛狀，生長速度快，可產(chǎn)生綠色孢子，顯微鏡下可觀察到對(duì)稱生長，呈樹狀的分生孢子梗，它的ITS基因序列與NCBI數(shù)據(jù)庫中Trichoderma asperellum(KM246751)相應(yīng)的序列有99％的相似度，綜合這些特征將其鑒定為Trichoderma asperellum128

5、5(棘孢木霉1285)。
　　(2)為了應(yīng)對(duì)秸稈厭氧發(fā)酵工程化應(yīng)用生物預(yù)處理過程中對(duì)微生物的高需求量，提高預(yù)處理效率，需對(duì)T.asperellum1285培養(yǎng)條件進(jìn)行優(yōu)化。通過單因素和響應(yīng)面法對(duì)T.asperellum1285的培養(yǎng)條件進(jìn)行優(yōu)化。單因素優(yōu)化得出，最適碳源為葡糖糖，濃度30-70 g/L;最適氮源為酵母浸粉，濃度為5-25 g/L;適合的溫度范圍為25-35℃;適宜的pH范圍為2-4。響應(yīng)面優(yōu)化出T.asperell

6、um1285的最適培養(yǎng)條件為:葡萄糖50g/L，酵母浸粉14g/L，pH3.2，溫度32℃，菌絲干重預(yù)測值0.66 g。根據(jù)預(yù)測設(shè)計(jì)試驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，菌絲干重實(shí)際值為0.67±0.01 g，比優(yōu)化前提高2.39倍。
　　(3)為了確定T.asperellum1285的最佳預(yù)處理時(shí)間并研究生物預(yù)處理后麥秸厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣狀況，將T.asperellum1285分別預(yù)處理麥秸0d、2d、4d、6d、8d、10d發(fā)現(xiàn)，處理8d時(shí)效果最好，麥秸干

7、物質(zhì)損失率達(dá)6.13±0.32％，木質(zhì)素?fù)p失率14.13±0.73％、半纖維素?fù)p失率18.58±0.73％、纖維素?fù)p失率9.94±0.53％，木質(zhì)素被有效降解。掃描電鏡結(jié)果進(jìn)一步證明麥秸經(jīng)T.asperellum1285預(yù)處理，木質(zhì)素可被有效降解而纖維素保留并暴露在外，有利于厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷的進(jìn)行。麥秸經(jīng)T.asperellum1285處理8d后進(jìn)行厭氧產(chǎn)甲烷發(fā)酵，50 d內(nèi)總產(chǎn)氣量和總產(chǎn)甲烷量分別為14774.3±216.56mL、76