产乙酸复合菌系Th3培养及其在沼气厌氧发酵中的应用.pdf

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1、第28卷第17期农业工程学报2102012年9月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering、厂01．28No．17Sep．2012产乙酸复合菌系Th3培养及其在沼气厌氧发酵中的应用程辉彩1,2习彦花2，郭建斌1，张丽萍2，张万钦1，庞昌乐1※，董仁杰1(1．中国农业大学能源工程与低碳技术研究室，北京100083；2．河北省科学院生物研究所，石家庄050081)摘要：为有效提高厌氧发酵过程中乙酸转化率和甲烷产量，将CD．2(Clos

2、tridiumsordeHiO、ZY．3(Clostridiumbifermentans)和ZQ．1(Clostridiumbutyricum)3株利用不同底物的产乙酸菌混合培养，人工构建一个高效产乙酸复合菌系Th3，通过试验确定其最佳发酵条件为：初始pH值为7．0．8．0，按zQ-l、ZY-3、CD．2顺序接种，CD．2：ZY-3：ZQ．1接种比例(体积比)为1：2：1，总接种量6％，300C静置培养，乙酸产率达0．65g／(L·d)。经过代谢稳定性测定，Th3连续培养10代，乙酸产量维持稳定。复

3、合菌系Th3应用于室内沼气发酵，(26士1)oC，在发酵初期和中期加入复合菌系Th3均能显著提高沼气日均产气量和产气率，初期添加可缩短发酵启动时间2～3d。在发酵末期加入复合菌剂对整个发酵产气过程没有显著影响。该研究不仅为构建高效微生物菌剂、提高厌氧发酵效率和发酵过程优化提供基础参数，而且表明该复合菌在沼气生产中有一定的应用价值。关键词：沼气，发酵，乙酸，产乙酸复合茵系Th3，混合培养，培养条件doi：10．3969／j．issn．1002—6819．2012．17．031中图分类号：$216．4文

4、献标志码：A文章编号：1002—6819(2012)一17—0210—07程辉彩，习彦花，郭建斌，等．产乙酸菌复合菌系Th3培养及其在沼气厌氧发酵中的应用[J]．农业工程学报，2012，28(17)：210—216．ChengHuicai，XiYanhua,GuoJianbin，eta1．CultureofaeetogeniccomplexstrainsTh3anditsapplicationinbiogasproduction[J]．TransactionsoftheChineseSocietyo

5、fAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2012，28(17)：210—216．(inChinesewithEnglishabstract)O引言沼气发酵是由多种微生物联合、交替作用的复杂生化过程，产乙酸菌是沼气发酵过程中一类起关键作用的微生物菌群，在功能生态位上对水解菌群和产甲烷菌群起到承上启下的重要作用，将水解菌群代谢产生的丙酸、丁酸、戊酸等挥发性有机酸和乙醇等转化为乙酸和C02、H2，为产甲烷菌群提供底物的同时解除底物对其生长和代谢的限制

6、，其产乙酸作用是厌氧消化的第一限速步骤【l。】。关于提高沼气产气效率微生物菌剂多集中在水解菌方面，产氢产乙酸茵应用或与其他菌相配伍形成菌剂的研究较少，多是进行相关机理和多样性研列8。”J。其实，在发酵过程中适当添加一些产氢产乙酸菌，提高甲烷菌利用底物乙酸含量，也可有效提高沼气产气率‘16-181。收稿日期：2012．02．16修订日期；2012-06．18基金项目：国家“十二五”科技支撑计划课题(2011BADl5804)：河北省科技支撑项目(08225502D)作者简介：程辉彩(1974一)，女，

7、河北栾城人，副研究员，博士生，研究方向为厌氧微生物与可再生能源利用。北京中国农业大学农学与生物技术学院，100193。Email：huieaicheng@163．com※通信作者：庞昌乐(1963一)，男，广西北海人，副教授，博士，博士生导师，研究方向为能源工程与低碳技术。北京中国农业大学工学院，100083。Email：pangcl@cau．edu，cn发酵工业正经历着由天然混菌到纯菌再回到人为或天然混菌的过程，微生物混合发酵技术越来越受到人们的重视[191。沼气发酵是一个多菌种协调发酵过程，仅靠

8、单一菌株很难改变整个发酵系统的反应特性。ClostridiumsordelliiCD一2、ClostridiumbutyricumZQ—l、ClostridiumbifermentansZY-3分别是本研究室在中低温条件下，选育出的可利用不同底物如葡萄糖、丁酸、丙酸等高效产乙酸的微生物菌株。本文利用三株茵发酵底物的互补性，为提高原料转化率，对其进行混合培养，构建高效产乙酸复合菌系Th3，优化其混合培养条件，并将其应用于沼气厌氧发酵，确定应用效果，为将来构建高效微生物菌