纤维素降解菌的筛选及其在秸秆干发酵产沼气中的应用

【摘要】：秸秆是最丰富的可再生资源,其主要成分为木质纤维素。本实验从田间腐朽的秸秆及土壤中分离纯化出能有效降解秸秆中木质纤维素的纤维素降解菌J33,对其进行生理生化特征的鉴定及分子鉴定,初步对该菌株产纤维素酶的酶学性质进行研究,并运用到秸秆干发酵产沼气的实验中,对秸秆干发酵产沼气工艺条件进行优化及初步了解沼渣的造肥效果。实验结果如下: 1、本研究基于获得高效纤维素降解菌为目的,以羧甲基纤维素钠固体培养基为初筛培养基,从腐木中分离获得一株具有较强纤维素降解能力的菌株,命名为J33。根据菌株形态学、理化性质以及16S rDNA序列分析的鉴定结果表明,J33菌株为短小芽孢草杆菌属(Bacillus pumilus)。 2、菌株J33所产纤维素酶中内切葡聚糖酶(Cx)酶活最高。在pH5,温度40℃条件下该酶的酶活最高。菌株J33所产纤维素酶的热稳定性一般,在70℃条件下保温60 min后,酶活力为40℃条件下保温60 min后酶活的28.4%。Mg2+、Ca2+可以明显提高酶活,Na2+、Fe2+、Zn2+、K+等四种金属离子则起到不同程度的抑制作用。 3、本实验利用菌株J33预处理稻草秸秆后进行发酵产气实验,实验结果表明,经过菌株J33预处理的秸秆在发酵20 d后,比自然堆沤处理的秸秆发酵20 d后总产气量提高了26.7%。经过正交试验得到pH7.5,温度33℃,污泥接种量35%,含水率80%为秸秆干发酵产沼气工艺的最佳条件,在此条件下秸秆发酵的产气量提高了21.9%。 4、沼渣与沼液中的营养含量有所不同,在沼液中的粗蛋白含量为0.98%,有机质含量为0.35%,沼渣中蛋白质含量为28%,有机质含量为52%,腐殖酸含量与有机质含量差异不大,而沼渣中的无机养分明显高于沼液中的无机养分。根据沼渣与床土的不同配比,观察青椒秧苗的生长情况和移栽后青椒果实产量情况,结果表明,适量的沼渣作青椒育苗有机肥可以明显提高青椒秧苗的质量,及青椒的产量。与对照组相比,沼渣与床土配比为1:1最适宜,株高增高16.5%,茎杆增粗24.1%,最大叶面积增加7.7%,产量提高9.1%,单果平均增重0.6%。 【关键词】：纤维素降解菌 秸秆 沼气 干发酵 造肥
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：S216.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 引言10-19
• 1.1 秸秆资源综述10-14
• 1.1.1 秸秆的综合利用11-12
• 1.1.2 秸秆预处理方法12-14
• 1.2 纤维素及纤维素酶概述14-16
• 1.2.1 纤维素分子结构14-15
• 1.2.2 纤维素酶的组成15
• 1.2.3 纤维素酶的分子结构15-16
• 1.2.4 纤维素酶的作用机理16
• 1.3 秸秆干发酵技术在国内外发展现状16-17
• 1.3.1 秸秆干发酵技术在国内发展现状16-17
• 1.3.2 秸秆干发酵技术在国外发展现状17
• 1.4 选题背景、目的、意义及预期目标17-19
• 1.4.1 选题背景、目的及意义17
• 1.4.2 实验预期达到的目标17-19
• 第2章 纤维素降解菌的分离鉴定及系统发育学分析19-29
• 2.1 实验材料与仪器19-21
• 2.1.1 实验材料19
• 2.1.2 试验试剂19-20
• 2.1.3 试验仪器20
• 2.1.4 培养基20-21
• 2.2 试验方法21-23
• 2.2.1 菌种的分离纯化21
• 2.2.2 菌株的生长曲线绘制21
• 2.2.3 菌种生理生化鉴定21-23
• 2.2.4 菌株的16S rDNA 基因扩增测序及系统发育树构建23
• 2.3 结果与分析23-28
• 2.3.1 菌种的分离纯化23-24
• 2.3.2 菌株的生长曲线24-25
• 2.3.3 菌株J33 形态特征25-26
• 2.3.4 菌株生理生化特征26-27
• 2.3.5 分子鉴定27-28
• 2.4 小结28-29
• 第3章 纤维素降解菌酶学性质的初步研究29-37
• 3.1 材料与仪器29-30
• 3.1.1 菌种29
• 3.1.2 试验试剂29
• 3.1.3 试验仪器29
• 3.1.4 溶液的配置29-30
• 3.2 试验方法30-33
• 3.2.1 孢子悬浮液的制备30
• 3.2.2 固态发酵30
• 3.2.3 粗酶液的制备30-31
• 3.2.4 葡萄糖标准曲线的绘制31
• 3.2.5 纤维素酶活力的测定31-32
• 3.2.6 pH 对酶活力的影响32
• 3.2.7 温度对酶活力的影响32
• 3.2.8 金属离子对酶活力的影响32
• 3.2.9 酶的热稳定性32-33
• 3.3 结果与分析33-36
• 3.3.1 葡萄糖标准曲线的绘制及回归方程的确定33
• 3.3.2 纤维素酶活力的测定33
• 3.3.3 pH 对酶活性的影响33-34
• 3.3.4 温度对酶活性的影响34-35
• 3.3.5 金属离子对酶活性的影响35-36
• 3.3.6 酶的热稳定性36
• 3.4 小结36-37
• 第4章 秸秆干发酵产沼气工艺条件的优化37-46
• 4.1 材料与仪器37-38
• 4.1.1 材料37-38
• 4.1.2 实验装置38
• 4.2 实验方法38-39
• 4.2.1 秸秆预处理38
• 4.2.2 秸秆中木质纤维素的测定38
• 4.2.3 不同预处理秸秆的产气对比38-39
• 4.2.4 秸秆干发酵产气条件的优化39
• 4.3 结果与分析39-45
• 4.3.1 发酵前后原料中木质纤维素含量的变化39
• 4.3.2 不同预处理秸秆的产气对比39
• 4.3.3 pH 值对沼气产量的影响39-40
• 4.3.4 温度对沼气产量的影响40-41
• 4.3.5 污泥接种量对沼气产量的影响41-42
• 4.3.6 含水率对沼气产量的影响42-43
• 4.3.7 正交试验43-45
• 4.4 小结45-46
• 第5章 沼渣及其造肥效果的初步研究46-52
• 5.1 材料与仪器46-47
• 5.1.1 主要材料46
• 5.1.2 主要试剂46-47
• 5.1.3 主要仪器47
• 5.2 实验方法47-48
• 5.2.1 沼渣的成分分析47
• 5.2.2 沼渣造肥效果47-48
• 5.3 结果与分析48-51
• 5.3.1 沼渣沼液的成分分析48-49
• 5.3.2 沼渣造肥效果49-51
• 5.4 小结51-52
• 第6章 总结与展望52-54
• 6.1 结论52-53
• 6.2 特色与特点53
• 6.3 展望53-54
• 参考文献54-57
• 致谢57-58
• 发表论文题录58

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

稻草秸秆预处理实验研究    叶生梅;

沼液综合利用研究进展    王远远;刘荣厚;

柿果软化过程中α-淀粉酶活性与Cx纤维素酶活性变化研究    王英超;张桂霞;赵汐琼;李天俊;

接种物数量对沼气产气量的影响    赵洪;邓功成;高礼安;李静;马媛;李永波;俸才军;张林;杨世凯;黎娇凌;

玉米秸秆利用途径及其在农业生态系统中的综合利用对策    杨连玉;张国梁;赵颖彩;秦贵信;

利用微生物发酵生物质生产酒精工艺    王廷璞;曹丽娜;雷新有;

共固定化细胞协同糖化发酵纤维素原料产乳酸    沈雪亮;夏黎明;

利用植物秸秆生产高强瓦楞原纸技术研究    吴养育

秸秆发酵燃料乙醇关键问题及其进展    陈洪章;邱卫华;

我国青贮玉米的研究现状及市场前景    张效梅,乔治军,李峰

山东省大白菜黑腐病病原的鉴定及其生物学特性的研究    解永梅;张成玲;赵永强;张薇;张广民;

玉米秸秆低温快速腐熟菌的筛选、鉴定及效果试验    姚良同;丁延芹;刘尧;陈一然;杜秉海;李俊;

新疆地区棉花根际拮抗菌的筛选与鉴定    朱彭玲;陈强;丁延芹;姚良同;杜志兵;王晶;杜秉海;

富钼酿酒酵母菌株的选育及其生物学功能研究    马福荣;贾乐;任轩;杨凤苓;程成;

盐碱土壤中耐盐细菌的分离与鉴定    张广志;周红姿;杨合同;赵晓燕;

脐橙根际拮抗细菌的筛选与初步鉴定    赵丽明;鲁志弘;路晓萌;杜秉海;丁延芹;姚良同;

一株高效秸秆纤维素降解真菌的分离、鉴定及系统发育分析    李方正;唐亮;赵建文;王文娟;赵宏坤;

苹果园土壤中一株根皮苷降解菌的筛选    张一;王凤忠;张铭铄;李妍;韩明渠;周波;毛志泉;

芋花叶病毒检测试剂盒的研制    韦传宝;贾玉成;杜宇;

化学预处理对牧草酶解糖化发酵效果的影响    高凤芹;孙启忠;

梨活体花柱内花粉RNA的降解    徐义流;张绍铃;

沿巢湖地区沼气能源规模化生产利用模式的探讨及生态效益分析    张庆国;杨书运;吴朝;李鉴清;朱雅莉;

富马酸单苯甲酯的合成及抗菌特性研究    刘倩;韦庆益;刘丽萍;宁正祥;

番茄内生细菌TB-2生化特性及对番茄灰霉病菌的抑制作用    窦瑞木;雷清泉;张改强;

鳢舒伯特气单胞菌内脏类结节病的研究    刘春;

产壳聚糖酶菌株的筛选、鉴定及抑菌活性研究    马镝;

正交实验设计优化盐酸乙胺丁醇片处方    于杰;崔箫;周欣;佟雪琪;王立鹏;信凯;

浅论生物质气化发电技术及在云南省和东南亚国家的应用潜力    甄恩明;蔡正达;王文红;

浅论生物质气化发电技术及应用潜力    甄恩明;蔡正达;王文红;

山鸡椒油和八角精油抑菌作用的对比    曹妍;杨钦滟;杜木英;阚健全;

A亚群禽白血病病毒不同分离株的基因组和生物学特性比较    张青婵

嗜热真菌糖苷酶的基因克隆、表达与分子改造    徐荣燕

家蚕气味结合蛋白基因的研究    张升祥

东祁连山高寒草地优势植物内生细菌多样性研究    李振东

Ectoines高效制备技术及其应用研究    郎亚军

基于TGF-β1与Bcl-2的抗干眼症中药高通量筛选体系的建立    姚小磊

养殖鱼类病原菌检测芯片技术的建立    李永芹

H5N1禽流感和鹅Ⅰ型副粘病毒分离株的生物学特性及感染性的研究    宋翠平

冻土细菌新种和冰缘植物内生细菌新种的特征和多相分类学研究    赵祺

枯草杆菌两步法生产四甲基吡嗪的调控及机制的研究    朱兵峰

斑点叉尾鮰生鱼片加工过程中的微生物变化    罗晶晶

肠道菌对苏云金芽胞杆菌家蚕杀虫活性的作用    郎晓磊

深海细菌Martelella mediterranea纤维素酶基因的克隆、表达与酶学分析    董俊丽

沼气发电机冷却水预热沼气进料池系统的研究    康锡龙

亮斑扁角水虻（Hermetia illucens L.）幼虫肠道内纤维素酶活性菌株的筛选与鉴定    谢久凤

苏云金芽胞杆菌对云斑天牛的抗性研究    逯晋忠

利用半夏凝集素构建内生工程菌及其抗同翅目害虫效果研究    张献芳

银杏核心种质构建初探    郑瑜

一株热带假丝酵母利用木糖生长及其产酒精特性的研究    刘兰杰

新型微生态制剂的研制    韩亚超

秸秆直接还田对当季作物产量效应    李录久,杨哲峰,李文高,徐志斌,胡永年,苗春苗,肖凤体

不同还田方式作物秸秆腐解特征研究    王允青;郭熙盛;

pH值对沼气产气量的影响    赵洪;邓功成;高礼安;李静;马媛;李永波;黎娇凌;俸才军;张林;杨世凯;

农村沼气主要成分简易快速测定方法    赵洪;邓功成;高礼安;李静;马媛;李永波;俸才军;张林;杨世凯;黎娇凌;

沼液浸种技术    朱本怀

机械化秸秆还田技术及配套机具(综述)    夏萍,江家伍

城市垃圾厌氧消化产酸阶段研究    张光明

秸秆沼气技术应用取得突破性进展    

玉米秸秆发酵法生产燃料酒精的研究进展    张强,陆军,侯霖,金花,朴敬惠

氨化与微贮稻草显微组织结构的比较    薛志民,邹霞青,郑伸坤

生物质超低酸水解制取燃料乙醇的研究    庄新姝

厌氧发酵液的抗病防虫机理及其应用技术研究    李正华

利用畜禽粪便为原料生产优质厌氧发酵液工艺条件的研究    姚燕

沼液对果菜类蔬菜生长发育调控机制研究    董晓涛

生物与化学预处理对玉米秸秆生物气产量的影响研究    杨懂艳

沼气发酵生态系统与残留物综合利用技术研究    王金花

陇东高原农村沼气开发与综合利用研究    郭云旭

浅谈集约化养殖场大中型沼气工程集中供气存在的问题与对策    陈志浪;

城市有机垃圾厌氧干发酵研究    刘晓风，廖银章，刘克鑫

德国沼气工程技术考察及思考    杨世关;张百良;

德国沼气工程技术及其在中国的应用前景    Markus Dicke;

农村沼气干发酵的研究    邹元良,赵中举

台州市首处大型沼气工程在温岭市建成    许式文

沼气工程产业化发展的正确途径    顾树华;

中国“产业沼气”的开发前景看好    

加快沼气工程建设是我国农村能源发展战略的重要组成部分    王海

畜禽养殖场沼气工程建设的思考    周昱,阳作锋

大型养鸡场沼气工程浅析    张海青;杨慧云;高倩;

纯秸秆中高温高浓度发酵工艺制取沼气新技术    李砚飞;姚旭华;潘炳忠;代树智;

秸秆沼气工程工艺参数探讨    段娜;林聪;侯锦;赵凯;赵廷庄;

畜禽养殖场沼气工程厌氧消化技术优化分析    韩芳;林聪;

浅析我国发展秸秆沼气的必要性与可行性    刘德江;饶晓娟;刘永刚;邱桃玉;

万头奶牛场沼气工程设计与研究    曹成茂;吴扬;刘伟伟;杨智良;伍德林;杨迎春;

沼气工程技术的现状与发展趋势    吴兆流;

坚持技术创新,走规模化和工业化发展之路    唐兵;

沼气的综合利用技术和发展前景    王滨杰;贺立三;贾兵;

中国生物质能源(沼气)工程研究与前景展望    裴建川;张亦斌;张文;冯磊;陈伟芬;

豫一污水沼气工程获评“环保示范”    特约记者 王景春

沼气工程建设促富宁生态改善    熊仁武

我市大力实施农村沼气工程    詹学明　记者 周庆霞

凤凰镇百姓日子好滋润    本报记者 董学宏　通讯员 王刚 张振吉

上海开建规模化畜禽养殖沼气工程    楚慕

我国自主创新干法沼气工程    记者 王海蕴

我市大型沼气工程项目招标仪式举行    记者 谢国庆　通讯员 李宁

坤兴“掌门”杜小坤专业推广使用沼气    韩良华

5年内市民有望坐上沼气动力车    记者 纪文伶　实习生 赖婧

小沼气产生大效益    通讯员 吕昌明 杨勇 太兵

暗黑鳃金龟幼虫肠道微生物分子多态性及纤维素降解菌多样性研究    黄胜威

规模化养猪场沼气工程发展的影响因素研究    林斌

生物预处理玉米秸秆厌氧干发酵特性及沼渣基质利用的研究    赵玲

农村沼气生态校园模式及其综合效益评价研究    王兰英

以菌糠为调理剂的餐厨垃圾好氧堆肥技术及其机制研究    邹德勋

沼气高效厌氧发酵的条件及产气效应研究    楚莉莉

畜禽养殖污染防治的沼气技术采纳行为及绿色补贴政策研究    彭新宇

可再生能源领域CDM项目开发的关键问题研究    刘尚余

气候变化对中国农林生物质能的区域影响研究    马占云

中国农村户用沼气区域适宜性与可持续性研究    陈豫

纤维素降解菌的筛选及其在秸秆干发酵产沼气中的应用    刘思颖

小麦秸秆中温厌氧干发酵气肥潜力实验研究    黄俊

筛选高效半纤维素降解菌及利用秸秆发酵酒精研究    张丽丽

片烟中纤维素降解菌的筛选鉴定及其初步应用研究    王莹

造纸废水生化处理系统中纤维素降解菌的活性特征研究    黄蓉姿

稻秆干发酵制沼气工艺参数的研究    郭萃萍

竹鼠肠道中厌氧纤维素降解菌的分离与鉴定    曹晓燕

畜禽粪便高温厌氧干发酵关键参数优化研究    何丽红

香蕉杆纤维素降解菌的筛选及菌群构建的初步研究    文少白

高效厌氧纤维素降解菌复合菌系的构建及应用研究    张宁