酶菌共降解秸稈應(yīng)用技術(shù)研究.pdf

1、中國(guó)農(nóng)作物秸稈的年產(chǎn)量高達(dá)7億多噸，其中玉米秸稈達(dá)2億多噸，絕大部分未得到合理的開(kāi)發(fā)利用，浪費(fèi)嚴(yán)重，而且造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。利用生物技術(shù)將纖維素原料轉(zhuǎn)化為單糖，進(jìn)一步生產(chǎn)蛋白飼料或其他發(fā)酵產(chǎn)品是實(shí)現(xiàn)可再生資源充分利用的有效途徑，不僅能解決糧食危機(jī)、能源危機(jī)及環(huán)境污染等問(wèn)題，還可調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。 本文以生物降解玉米秸稈，獲得可發(fā)酵性糖或蛋白飼料為目的。采用酶菌共降解方法，分別研究了纖維素酶降解玉米秸稈的工藝

2、條件、酶菌共降解玉米秸稈木質(zhì)纖維素的工藝條件以及混合菌共降解玉米秸稈生產(chǎn)蛋白飼料的工藝條件。通過(guò)檢測(cè)酶解液中還原糖含量，共降解過(guò)程中木質(zhì)纖維素含量及粗蛋白含量的變化，結(jié)合電鏡掃描和紅外光譜，獲得如下結(jié)果： (1)優(yōu)化了纖維素酶降解玉米秸稈的工藝條件。在所研究的酶解體系中：①最佳單因素為pH4.8、酶解時(shí)間17h、酶解溫度50℃、底物濃度1.0％、酶用量100u。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)確定了最適反應(yīng)條件：當(dāng)?shù)孜餄舛葹?.5％，加酶量為100

3、u時(shí)，在pH4.8的檸檬酸-檸檬酸鹽緩沖液反應(yīng)體系中，48℃酶解18h時(shí)，還原糖得率430.2mg/g秸稈。②通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)考察了NaOH的預(yù)處理效果，最佳條件為：6％NaOH溶液在120℃溶脹30min；酶解后，還原糖得率提高了11.2％。采用檸檬酸-檸檬酸鹽緩沖液反應(yīng)體系的得糖率最高(487mg/g秸稈)；秸稈粒度選擇60目；轉(zhuǎn)速為100r/min時(shí)，酶解液中總還原糖量最高；酶解受加酶方式的影響，在加酶總量不變的情況下，分3次加酶效果

4、最好。 (2)確定了降解秸稈的復(fù)合酶組分及酶解條件。①通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)確定了商品酶在復(fù)合酶中的比例：纖維素酶300u、木聚糖酶100u、β-葡聚糖酶300u、果膠酶600u、淀粉酶200u。②該復(fù)合酶的最適反應(yīng)條件為：溫度50℃、pH5.5、反應(yīng)時(shí)間17h。 (3)確定了黃孢原毛平革菌降解秸稈的工藝條件。①優(yōu)化后的黃孢原毛平革菌培養(yǎng)基組成為：10％麩皮汁和1％葡萄糖為碳源，0.05％的硫酸銨為氮源，磷酸二氫鉀0.4g/L及硫

5、酸鎂0.1％。②確定了玉米秸稈菌酶共降解工藝：先利用黃孢原毛平革菌固體發(fā)酵降解部分木質(zhì)素，破壞木質(zhì)纖維素的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，釋放纖維素和半纖維素：再添加外源纖維素酶和木聚糖酶降解纖維素和半纖維素，獲得可發(fā)酵性糖類物質(zhì)。黃孢原毛平革菌培養(yǎng)12d時(shí)LiP酶活達(dá)到最大值11.3u/g，15d時(shí)Lac酶活達(dá)到最大值0.0992u/g，秸稈降解集中在10-20d間，第25d時(shí)菌解結(jié)束，干基總損失率為18.94％；再經(jīng)過(guò)6d的酶解，纖維素、半纖維素的含量分

6、別從27.1％、20.3％下降到13.1％、11.9％。玉米秸稈經(jīng)菌酶共降解，木質(zhì)素、纖維素、半纖維素的降解率分別達(dá)到67.0％、60.4％、33.0％，還原糖含量達(dá)0.507g/g秸稈。 (4)進(jìn)行了白腐菌與綠色木霉降解玉米秸稈的研究，在此基礎(chǔ)上接種飼料酵母，確定了混合菌共降解秸稈生產(chǎn)蛋白飼料的工藝條件：黃孢原毛平革菌固體發(fā)酵的第10d時(shí)接入綠色木霉，共降解到22d時(shí)，接入8％的產(chǎn)阮假絲酵母，在秸稈：麩皮為3.0:1、固液比為