白腐真菌對水葫蘆木質(zhì)纖維素的降解及其對厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的影響.pdf

1、隨著水體富營養(yǎng)化問題越來越嚴(yán)重，采用水葫蘆等水生植物消減水體氮磷等營養(yǎng)化物質(zhì)成為改善水質(zhì)的重要措施，而由此產(chǎn)生的大量的水葫蘆帶來了新的環(huán)境問題，若堆積會產(chǎn)生二次污染，亟需進行資源化利用。近年來，能源危機日益加劇，生物質(zhì)能源的開發(fā)成為科技工作者研究的熱點。水葫蘆有較高的產(chǎn)沼氣潛力，利用水葫蘆進行厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣不僅可以消除水葫蘆堆積造成的污染，還可以提供清潔可再生的能源。厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣，是水葫蘆處置與利用的一個重要技術(shù)途徑。然而，水葫蘆纖維

2、素、半纖維素、木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)和含量是其厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的瓶頸，為了提高沼氣產(chǎn)率，需要在厭氧發(fā)酵之前對水葫蘆進行一定的預(yù)處理。本文開展了水葫蘆木質(zhì)纖維素生物預(yù)處理技術(shù)的研究，并研究其處理對厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的影響，探求水葫蘆高效產(chǎn)沼氣方法。
　　以水葫蘆為材料，分別接種白腐真菌中的黃孢原毛平革菌(Phanerochaetechrysosporium)和糙皮側(cè)耳(Pleurotusostreatus)，研究兩種真菌對水葫蘆木質(zhì)纖維素的降解情況

3、，同時測定降解木質(zhì)纖維素的酶的活性及還原糖和有機質(zhì)含量的動態(tài)變化。結(jié)果表明:黃孢原毛平革菌和糙皮側(cè)耳兩種白腐菌對木質(zhì)纖維素均有較強的降解能力，對木質(zhì)素的降解尤為顯著，處理30d，黃孢原毛平革菌對木質(zhì)素、半纖維素、纖維素的降解率分別為39.42％、16.77％、15.39％，糙皮側(cè)耳對木質(zhì)素、半纖維素、纖維素的降解率分別為26.92％、14.42％、13.44％;黃孢原毛平革菌在降解水葫蘆的過程中不產(chǎn)生漆酶，木素過氧化物酶和錳過氧化物酶均

4、在第10d達到最高值，分別為50.12U/g，1.72U/g，糙皮側(cè)耳在降解水葫蘆的過程中，木素過氧化物酶、錳過氧化物酶、漆酶分別在第10d、15d、15d達到最高值，最高值分別為13.77U/g，1.42U/g，64.85U/g;在降解水葫蘆過程中，兩白腐菌產(chǎn)的纖維素酶均有兩個產(chǎn)酶高峰，黃孢原毛平革菌的產(chǎn)纖維素酶高峰發(fā)生在第10d和第25d，酶活分別為0.49U/g和0.53U/g，糙皮側(cè)耳的產(chǎn)纖維素酶高峰發(fā)生在第5d和第20d，酶活

5、分別為0.1U/g和0.09U/g;兩白腐菌產(chǎn)半纖維素降解酶的趨勢大致為先上升后下降趨勢，黃孢原毛平革菌和糙皮側(cè)耳的產(chǎn)半纖維素酶高峰分別發(fā)生在第15d和第10d，半纖維素酶活的最高值分別為5.13U/g和0.77U/g;黃孢原毛平革菌的產(chǎn)纖維素酶和半纖維素酶的能力均高于糙皮側(cè)耳。白腐菌對木質(zhì)素的降解一般是發(fā)生在次級代謝階段，剛接入菌種時，白腐菌只能先消耗可溶性有機碳提供自身生長和維持的碳源和能源，還原糖和可溶性有機質(zhì)的含量下降，隨著降解

6、過程的進行，纖維素、半纖維和木質(zhì)素開始降解，有機質(zhì)含量也隨之下降，可溶性有機質(zhì)含量升高。
　　為進一步探討接種白腐真菌對水葫蘆木質(zhì)纖維素的降解處理對水葫蘆發(fā)酵產(chǎn)氣的影響，以白腐菌預(yù)處理不同時間的產(chǎn)物為材料，在總固體(TS)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8％、溫度為35℃的條件下，研究黃孢原毛平革菌和糙皮側(cè)耳兩種白腐菌對水葫蘆的降解預(yù)處理對水葫蘆厭氧發(fā)酵的影響。結(jié)果表明:經(jīng)黃孢原毛平革菌預(yù)處理10cd、15d和糙皮側(cè)耳預(yù)處理10d、15d的水葫蘆的產(chǎn)氣

7、能力顯著提高，單位TS產(chǎn)氣量較對照提高了48.73～75.05％，產(chǎn)氣量與纖維素、半纖維素含量均呈顯著負(fù)相關(guān);白腐菌對水葫蘆的降解預(yù)處理不能顯著提高水葫蘆厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣中的甲烷含量;由于白腐菌的降解預(yù)處理提高了沼氣的產(chǎn)量，相應(yīng)的也提高了甲烷的產(chǎn)量，單位TS甲烷產(chǎn)量較對照提高了30.53％～55.81％。黃孢原毛平革菌或糙皮側(cè)耳處理25d的水葫蘆，用于厭氧發(fā)酵，單位TS產(chǎn)氣量和單位TS甲烷產(chǎn)量反而下降，經(jīng)黃孢原毛平革菌降解處理25d，水葫