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

1、秸稈是一種蘊含大量生物質能源的可再生資源，將秸稈進行厭氧發(fā)酵是進行能源轉化的有效方式。然而，秸稈材料中的纖維素被不易降解的木質素包裹，經預處理可提高秸稈厭氧發(fā)酵產甲烷效率。在現有的預處理技術中，生物預處理以反應條件溫和、操作簡便、不造成二次污染成為理想的預處理方法，而選育木質素高效降解菌是提高秸稈生物預處理效果的關鍵。本文在土壤腐殖質中篩選出一株高效降解木質素的產漆酶菌株1285，對其進行了初步鑒定。為進一步提高該菌在秸稈厭氧發(fā)酵中的生

2、物預處理效率，展開了該菌株的預處理效果評價、培養(yǎng)條件優(yōu)化、生物預處理厭氧發(fā)酵產氣應用等研究，主要結論如下:
　　(1)經過初篩和復篩，在土壤腐殖質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)木酚平板產生紫紅色的顯色反應;搖床培養(yǎng)菌株發(fā)酵產酶復篩試驗結果顯示發(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處理菌株Stre

3、ptomyces rochei、Pleurotus ostreatus的預處理效果比較發(fā)現，1285菌株對麥秸的預處理效果優(yōu)于S.rochei、P.ostreatus，其中對未滅菌的麥秸木質纖維素降解效果最明顯，處理效果最佳:干物質、纖維素、半纖維素、木質素損失率分別為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菌株在秸稈生物預處理過程中有很好的應用潛力。1285菌株在PDA平板上生長時菌絲白色絨毛狀，生長速度快，可產生綠色孢子，顯微鏡下可觀察到對稱生長，呈樹狀的分生孢子梗，它的ITS基因序列與NCBI數據庫中Trichoderma asperellum(KM246751)相應的序列有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)為了應對秸稈厭氧發(fā)酵工程化應用生物預處理過程中對微生物的高需求量，提高預處理效率，需對T.asperellum1285培養(yǎng)條件進行優(yōu)化。通過單因素和響應面法對T.asperellum1285的培養(yǎng)條件進行優(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℃，菌絲干重預測值0.66 g。根據預測設計試驗驗證發(fā)現，菌絲干重實際值為0.67±0.01 g，比優(yōu)化前提高2.39倍。
　　(3)為了確定T.asperellum1285的最佳預處理時間并研究生物預處理后麥秸厭氧發(fā)酵產氣狀況，將T.asperellum1285分別預處理麥秸0d、2d、4d、6d、8d、10d發(fā)現，處理8d時效果最好，麥秸干

7、物質損失率達6.13±0.32％，木質素損失率14.13±0.73％、半纖維素損失率18.58±0.73％、纖維素損失率9.94±0.53％，木質素被有效降解。掃描電鏡結果進一步證明麥秸經T.asperellum1285預處理，木質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)酵產甲烷的進行。麥秸經T.asperellum1285處理8d后進行厭氧產甲烷發(fā)酵，50 d內總產氣量和總產甲烷量分別為14774.3±216.56mL、76