我國棉稈資源豐富,利用棉稈發(fā)酵制取沼氣是有效利用棉稈資源的途徑之一。由于棉稈具有不同于軟莖秸稈的特殊特征,是一種木質(zhì)化程度高、韌皮纖維豐富的硬秸稈,因此有必要研究棉稈的沼氣發(fā)酵潛力及發(fā)酵過程。為此,本文開展了如下系列研究,其研究結(jié)果為提高棉稈沼氣發(fā)酵效率奠定了一定的理論基礎(chǔ),并可為棉稈沼氣發(fā)酵的實(shí)際推廣應(yīng)用提供科學(xué)指導(dǎo)。 (1)進(jìn)行了棉稈沼氣發(fā)酵接種物的馴化篩選,建立了接種物馴化方法,認(rèn)為用棉稈粉和砂粒馴化的河底泥是較好的接種物,適于棉稈的沼氣發(fā)酵。 (2)以棉稈為原料,在中溫(35±2)℃條件下研究了棉稈的沼氣發(fā)酵潛力及發(fā)酵過程中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的降解特征,結(jié)果表明,在250 ml三角瓶中發(fā)酵53 d,棉稈的沼氣發(fā)酵潛力為202 ml/g·TS;發(fā)酵過程中,纖維素和半纖維素的降解率分別為12.4%和21.0%,木質(zhì)素基本沒有降解。同時(shí),在常溫(28±2)℃條件下比較了棉稈、麥稈、稻稈和玉米稈等不同秸桿原料的沼氣發(fā)酵產(chǎn)氣量,結(jié)果表明棉稈的沼氣發(fā)酵潛力低于其它秸桿原料。盡管如此,棉稈蘊(yùn)藏著豐富的可開發(fā)的生物質(zhì)潛能。 (3)在中溫條件下,在250 ml三角瓶中通過正交試驗(yàn)優(yōu)化了棉稈沼氣發(fā)酵的工藝條件,獲得的最佳工藝條件是:接種物為30%,TS為7%,碳氮比為30:1,起始pH為7.0。同時(shí),在優(yōu)化的工藝條件下,在1 L三角瓶中進(jìn)行了棉稈沼氣發(fā)酵的過程研究,結(jié)果表明,蛋白酶、糖化酶、液化酶和纖維素酶活性的峰值及揮發(fā)性有機(jī)酸含量的峰值正好處于沼氣產(chǎn)氣量峰值期間,說明上述各種酶及揮發(fā)性有機(jī)酸與沼氣發(fā)酵效率密切相關(guān)。 (4)建立了一種適合于從不同發(fā)酵階段的沼液中提取可直接進(jìn)行PCR擴(kuò)增的微生物總DNA的有效方法,即采用脫腐緩沖液、溶菌酶、SDS、KAC和酚/氯仿、異丙醇、乙醇提取總DNA的方法。 (5)建立了利用DGGE技術(shù)研究棉稈沼氣發(fā)酵過程中微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性的方法。在不同發(fā)酵階段提取微生物總DNA,對(duì)其16S rDNA V3區(qū)進(jìn)行擴(kuò)增并通過DGGE分析不同發(fā)酵階段細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的變化,結(jié)果表明在整個(gè)發(fā)酵過程中,細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)多樣性比較豐富,且隨發(fā)酵時(shí)期發(fā)生變化,并與沼氣產(chǎn)氣量和基質(zhì)降解密切相關(guān)。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2008
【中圖分類】：S216.4
【部分圖文】：

技術(shù)應(yīng)用于微生物分子生態(tài)學(xué)領(lǐng)域于微生物群落結(jié)構(gòu)的多樣性研究和[55]、湖泊[56]、海洋[57]、土壤[58]和活一般的聚丙烯酰胺凝膠電泳時(shí)，其 DNA 片段能夠被區(qū)分開，但同樣長能被區(qū)分。DGGE 技術(shù)在一般的聚酰胺）梯度，從而能夠把同樣長度片段有其特有的序列組成，決定了NA 片段一般有幾個(gè)解鏈區(qū)域，每濃度逐漸增加達(dá)到其最低的解鏈區(qū)。當(dāng)變性劑濃度再升高依次達(dá)到各。直到變性劑濃度達(dá)到最高的解鏈雙鏈 DNA 完全解鏈，見圖 1.2。

當(dāng)不同 DNA 片段的序列差異發(fā)生在最高的解鏈溫度區(qū)域時(shí)，DNA 片段會(huì)完全解鏈后在膠中繼續(xù)遷移，就不能被區(qū)分開來。為了解決這個(gè)問題，可以 DN片段的一端加一個(gè) GC 夾（一般 30-50 個(gè)堿基對(duì)），這樣 DNA 片段最高的解鏈區(qū)域在 GC 夾這一段序列處，溫度很高，可以防止 DNA 片段在膠中完全解鏈，就可使 DNA 片段中每個(gè)堿基處的序列差異都能被區(qū)分開。當(dāng)用 DGGE 技術(shù)研究微生物群落結(jié)構(gòu)時(shí)，需要設(shè)計(jì)通用引物，且其中一個(gè)引物的 5’端含有一段 GC 夾子，用來擴(kuò)增微生物總 DNA 后用于 DGGE 分析。DGGE 有兩種電泳形式：垂直電泳（圖 1.3）和水平電泳（圖 1.4）。前者是指變性劑梯度的方向和電泳方向垂直，后者是指兩個(gè)方向是平行的。在分析微生物群落的 PCR 擴(kuò)增產(chǎn)物時(shí)，一般先要用垂直電泳來確定一個(gè)大概的變性劑范圍，再用水平電泳來對(duì)比分析不同的樣品。在用水平電泳分析樣品之前，一般采用間歇點(diǎn)樣優(yōu)化確定最佳電泳時(shí)間，如圖 1.5 所示。

圖 5.2 不同樣品總 DNA 的 16SrDNAPCR 擴(kuò)增結(jié)果A:第 0 d；B:第 3 d；C:第 6 d；D:第 9 d；E:第 12 d；F:第 15 d；G:第 18H:第 21 d；I:第 24 d；J:第 27 d；K:第 35 d；L:第 53 d; marker:DL 2000Fig.5.2 Result of 16SrDNA PCR amplification of total DNA extracted in diA:The 1 day；B: The 3 day；C:The 6 day；D:The 9 day；E:The 12 day；FG: The 18 day; H:The 21 day；I:The 24 day；J:The 27 day；K:The 35 day；GGE 圖譜稈沼氣發(fā)酵不同時(shí)期樣品的 PCR 產(chǎn)物的 DGGE 圖譜如圖 20%變性劑 A B C D E F G H I J K L89
【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 申瑞霞;朱繼英;;秸稈沼氣干發(fā)酵基質(zhì)中微生物DNA提取方法篩選[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2013年01期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 白云;棉稈預(yù)處理及沼氣發(fā)酵系統(tǒng)微生物群落多樣性研究[D];華中科技大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2863646