復(fù)合菌種協(xié)同發(fā)酵降解木薯渣工藝研究.pdf

1、木薯是大戟科植物的塊根，主要分布于熱帶地區(qū)。2015年我國木薯種植面積已經(jīng)增至1500萬畝，是僅次于水稻、甘薯、甘蔗和玉米的第五大作物。每年木薯制作成木薯淀粉后，剩下的副產(chǎn)品木薯渣約有150萬 t。廢棄木薯渣的處理問題一直困擾著人們。木薯渣含有很高的纖維素，用于生物質(zhì)提取具有很高的開發(fā)潛力，但除了作為燃料、飼料之外一直沒有得到更深入的利用。本文的一系列實驗是利用微生物作為自然界分解者的能力，降解木薯渣，并制成復(fù)合菌劑。利用自生固氮菌和纖

2、維素分解菌制作成復(fù)合菌種，接種到添加了木薯渣的培養(yǎng)基中，通過優(yōu)化菌種配比和發(fā)酵工藝，纖維素分解菌降解木薯渣中的纖維素，同時促進(jìn)固氮菌生長，使發(fā)酵產(chǎn)物中含氮量大大增加，木薯渣中的生物質(zhì)資源得到充分利用，減少廢棄木薯渣對環(huán)境的污染。
　　本文通過一系列的實驗得出以下結(jié)果：
　　1、由實驗室提供6株自生固氮菌和6株纖維素分解菌，分別培養(yǎng)并測定固氮菌的OD值和總氮量、測定纖維素分解菌的CMC酶活，將數(shù)據(jù)從高到低排列，通過比較，篩選出

3、明顯生長狀況最好的2株自生固氮菌和2株纖維素分解菌。鑒定2株固氮菌為敏捷黃色桿菌(Xanthobacter agilis)和褐球固氮菌(Azotobacter chroococcum)，2株纖維素菌為地衣芽孢桿菌（Bacillus lichenifpus）和雜色曲霉（Aspergillus versicolor）。敏捷黃色桿菌的總氮量達(dá)到1.462 mg/mL、褐球固氮菌的總氮量達(dá)到1.435 mg/mL、地衣芽孢桿菌的CMC酶活達(dá)到2

4、560.5μg·30min-1·mL-1、雜色曲霉的CMC酶活達(dá)到2516.0μg·30min-1·mL-1。通過進(jìn)行拮抗實驗，結(jié)果顯示所有菌之間沒有拮抗性，可以制成復(fù)合菌進(jìn)行混合發(fā)酵，降解木薯渣。
　　2、以發(fā)酵液的總氮量、CMC酶活和還原糖含量為指標(biāo)，優(yōu)選4株菌的接種比例。實驗結(jié)果表明：敏捷黃色桿菌、褐球固氮菌、地衣芽孢桿菌、雜色曲霉的接種比例皆為2％[懸菌（孢子）液體積/錐形瓶裝量體積，以下省略]。發(fā)酵72 h后，總氮量達(dá)到

5、2.855 mg/mL，CMC酶活達(dá)到3391.7μg·30min-1·mL-1。
　　3、以發(fā)酵液的總氮量和CMC酶活為指標(biāo)，進(jìn)行降解木薯渣的培養(yǎng)基氮源篩選。實驗結(jié)果表明黃豆粉為最優(yōu)氮源：發(fā)酵72 h后，總氮量達(dá)到2.996mg/mL，CMC酶活達(dá)到3936.3μg·30min-1·mL-1。以發(fā)酵液的總氮量和CMC酶活為指標(biāo)，添加2%木薯渣粉，進(jìn)行降解木薯渣發(fā)酵培養(yǎng)基的速效碳源篩選。實驗結(jié)果表明甘露醇為最優(yōu)速效碳源：發(fā)酵72

6、h后，總氮量達(dá)到3.137mg/mL，CMC酶活達(dá)到3961.9μg·30min-1·mL-1。4、以發(fā)酵液的總氮量、CMC酶活和還原糖含量為指標(biāo)，對降解木薯渣發(fā)酵培養(yǎng)基配方進(jìn)行優(yōu)化。實驗結(jié)果表明最優(yōu)培養(yǎng)基配方為：木薯渣粉50.0 g，甘露醇20.0 g，黃豆粉3.0 g，KH2PO41.0 g，CaCl20.2 g，MgSO4·7H2O0.3 g，蒸餾水1000 mL，pH=7.2~7.3。發(fā)酵72 h后，總氮量達(dá)到3.991mg/m

7、L，CMC酶活達(dá)到4071.7μg·30min-1·mL-1。
　　5、以發(fā)酵液的總氮量、CMC酶活和還原糖含量為指標(biāo)，對降解木薯渣發(fā)酵工藝進(jìn)行優(yōu)化。實驗結(jié)果表明最優(yōu)發(fā)酵工藝為：初始pH=7.0、培養(yǎng)溫度40℃、接種量5%、培養(yǎng)液裝量120 mL/250 mL錐形瓶、在140 r/min轉(zhuǎn)速下發(fā)酵。發(fā)酵72 h后，總氮量達(dá)到4.258 mg/mL，CMC酶活達(dá)到4227.6μg·30min-1·mL-1。
　　復(fù)合菌具有高效

8、的木薯渣降解能力，與單一菌種發(fā)酵相比較，篩選到自生固氮菌中生長能力最強(qiáng)的敏捷黃色桿菌，發(fā)酵液中總氮量僅為1.462 mg/mL，復(fù)合菌發(fā)酵液中的總氮量為4.258 mg/mL，比敏捷黃色桿菌提高了191.24%；纖維素分解菌中生長能力最強(qiáng)的地衣芽孢桿菌，發(fā)酵液中CMC酶活僅為2560.5μg·30min-1·mL-1，復(fù)合菌發(fā)酵液中的CMC酶活為4227.6μg·30min-1·mL-1，比地衣芽孢桿菌提高了65.11%。所以復(fù)合菌通過