接种物添加量对紫花苜蓿常温厌氧发酵的影响

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1、接种物添加量对紫花苜蓿常温厌氧发酵的影响　　摘要：以紫花苜蓿（Medicagosativa）为原料，分别加入30%、40%、50%的接种物，在常温下（20～22℃）、总固体（TS）含量为6%（以30%接种量计算）的条件下进行厌氧发酵，考察接种量对紫花苜蓿发酵的日产气量、pH、产气速率的影响。结果表明，接种量为40%时的产气效果良好，总产气量为3625mL，比接种量为30%的试验组高8.05%，略低于接种量为50%的试验组。试验初期，pH出现一定下降，但很快又恢复至合适水平，整个阶段pH比较稳定。综合考虑，对于紫花苜蓿发酵，40%的接种量较优。　　关键词：紫花苜

2、蓿（Medicagosativa）；常温厌氧发酵；接种物；接种量；产气潜力　　紫花苜蓿（Medicagosativa）简称苜蓿，是豆科苜蓿属多年生草本植物，是世界上分布最广的豆科牧草，也是中国种植面积最大的人工牧草，达到210万hm2，在世界苜蓿生产大国中占第5位。紫花苜蓿作为品质优、产量高、适口性好的牧草饲料为全球畜牧业做出重大贡献，并且长期种植苜蓿有改良土壤的作用，因此紫花苜蓿在中国生态建设中也有重要作用。随着生物技术的快速发展，人们对紫花苜蓿的传统利用从优质牧草扩展到其他方面，其中以苜蓿作为生物反应器来生产疫苗、工业酶制剂和工业可降解塑料以及一些重要的药

3、用蛋白等研究已经取得了很大进展。6　　前期探究了紫花苜蓿中温条件下厌氧发酵的产气潜力，为进一步实现紫花苜蓿资源化利用，提高其能源转化效率，本研究欲摸索在实验室水平上接种物浓度对紫花苜蓿反应启动、产气量及产气速率的影响。通过选择适宜的接种物浓度，以期达到启动平稳、产气速率快、产气量多的效果，从而缩短反应周期，节省成本，增加经济效益，为紫花苜蓿能源转化效率提高提供理论依据。　　1.材料与方法　　1.1材料　　发酵原料为紫花苜蓿，采自云南师范大学校园，经测定总固体（TS）含量为92.29%，挥发性固体（VS）含量为90.64%。接种物为实验室发酵后的底泥，经测定TS

4、含量为10.75%，VS含量为55.57%。　　1.2试验装置　　采用实验室自制的500mL的批量式发酵装置，装置示意图如图1所示。　　1.3方法　　1.3.1原料预处理将紫花苜蓿清理后切碎成长度小于2cm的小段，以便其与接种物充分混合均匀。　　1.3.2试验设计设置A、B、C3个不同接种量试验组，其接种量分别为30%、40%、50%，每组分别设3个平行，发酵液TS按6%配制（以30%接种量计算）。为保证试验的一致性，进行单瓶配料。具体配比见表1。为了提高试验的精确度，设置3个空白组作为对照，在试验结束后计算其总产气量，并用各组的总产气量减去相应值作为最终产气

5、量。采用常温厌氧发酵，每天定时记录温度变化、产气量、pH及火焰颜色。　　1.3.3测试项目及方法①6产气量。采用排水集气法测定，每天定时记录各组的产气量，以各组3个平行的平均产气量作为各组的表征产气量。同时采用火焰颜色比色卡法，根据火焰颜色来判断气体中的甲烷含量。②TS、VS含量。采用常规分析法测定原料接种物以及发酵前后料液的TS、VS。TS：在（105±5）℃的电热恒温干燥箱（202型）中烘干至恒重，利用TS计算公式求出TS；VS：在（550±20）℃箱形电阻炉（SX2-2.5-12型）中灼烧至恒重，利用VS计算公式求出VS。③pH。采用pH6.4～8.0的

6、精密pH试纸测定。　　2.结果与分析　　发酵温度在20-22℃变化，统计了A、B、C3个组日产气量，对产气速率进行计算，分别对发酵液前后的TS、VS、pH进行测定，最后分析接种物用量在紫花苜蓿发酵中的影响。　　2.1接种量对紫花苜蓿发酵产气量的影响　　空白对照组厌氧发酵的产气量极少，表明接种物中可被微生物利用的有机物很少，仅能起到一个提供生产者的作用，其自身产气量对试验的影响可忽略。发酵过程中A、B、C3个组的日产气量和产气速率变化如图2所示。由图2可以看出，接种物浓度的不同对厌氧发酵产沼气的影响很大。在试验开始后，接种量最大的C组启动速度最快，B组次之，A、

7、B、C3个组在整个试验阶段均出现了2个产气高峰。其中，C组在发酵10d时出现第1个产气高峰，为360mL，甲烷含量约为60%：B组和A组分别在15d和20d时出现了第1个产气高峰，分别为320、300mL，B组甲烷含量约为65%，A组约为55%。C组在19d时出现第2个产气高峰，为200mL；B组和A组的第2个产气高峰分别在28d和34d，峰值分别为140、1806mL。　　在厌氧发酵初期，反应器中尚未形成严格的厌氧环境，抑制了其产甲烷菌的活性。随着反应器内氧气的减少，产酸阶段受到抑制，为产甲烷菌的生长繁殖创造良好的环境，产甲烷菌开始将产酸阶段产生的有机酸转化

8、为CH4，产气速率不断加快。从整个发酵