為有效提高厭氧發(fā)酵底物的生物產(chǎn)甲烷效率（BDA）,探析外源水解酶對厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷過程的影響效應(yīng),該研究以豬糞為發(fā)酵底物,添加外源α-淀粉酶,采用2種模型擬合厭氧發(fā)酵過程。研究顯示:在適當范圍內(nèi)添加α-淀粉酶(添加量≤30 mg·g^-1)對豬糞厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷具有促進作用,α-淀粉酶的添加量與甲烷產(chǎn)率增加呈正相關(guān)性。α-淀粉酶添加量為30 mg·g^-1的試驗組對甲烷產(chǎn)率的促進作用最為顯著,其日產(chǎn)氣峰值,甲烷產(chǎn)率,BDA,最大反應(yīng)速率分別為13 829 mL,384.9 mL·g^-1VS,69.69%,32.63 mL·g^-1d^-1,與對照組比分別提高了18.1%,22.1%,22.1%,24.6%,厭氧發(fā)酵過程符合Gompertz模型（R²=0.999 5）。 

【文章來源】：中國沼氣. 2020,38(06)

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

總揮發(fā)性脂肪酸濃度變化曲線

圖4為沼氣中甲烷體積分數(shù)變化曲線圖,該體積分數(shù)的變化是厭氧發(fā)酵過程中不同微生物菌群之間相互作用的結(jié)果。由圖4可以看出,甲烷體積分數(shù)先呈現(xiàn)快速增長而后趨于穩(wěn)定,末期則逐步降低。在厭氧發(fā)酵的第2～3天,各試驗組甲烷體積分數(shù)就已經(jīng)大于50%,均進入正常產(chǎn)氣狀態(tài)。CK組的甲烷體積分數(shù)從第4天起就進入穩(wěn)定期,至第26天結(jié)束,共保持了23 d,甲烷體積分數(shù)60.4%～70.4%;30 mg·g-1試驗組的穩(wěn)定期最長,從第3天持續(xù)到第29天,甲烷體積分數(shù)61.6%～70.6%,比CK組略有增加,試驗組添加的α-淀粉酶使厭氧發(fā)酵系統(tǒng)中可利用的糖類物質(zhì)增加,提高了系統(tǒng)中甲烷途徑中碳物質(zhì)濃度,促進最終產(chǎn)物甲烷體積分數(shù)的提升。2.2.3 α-淀粉酶對甲烷產(chǎn)率的影響

圖5為各試驗組累積甲烷產(chǎn)率曲線圖。由圖5可知,CK組的累積甲烷產(chǎn)率最低(315.4 mL·g-1VS)。杜連柱[11]等研究發(fā)現(xiàn)在35℃條件下,TS為7.5%的豬糞進行厭氧發(fā)酵時,其甲烷產(chǎn)率為326 mL·g-1VS,與本試驗的結(jié)果較接近。隨著α-淀粉酶添加量從10 mg·g-1增加到30 mg·g-1時,甲烷產(chǎn)率亦隨之增加,在添加量為30 mg·g-1時達到最高的384.9 mL·g-1VS,比CK組提高了22.1%;而當添加量繼續(xù)增至40 mg·g-1時,其對應(yīng)的甲烷產(chǎn)率相較30 mg·g-1試驗組反而降低。由此分析,與CK組相比,在適當?shù)姆秶鷥?nèi)添加α-淀粉酶可以促進發(fā)酵料液中的淀粉水解為小分子糖類,即丙酮酸的前體物質(zhì),產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細菌將丙酮酸轉(zhuǎn)化為如乙酸、丙酸、丁酸、甲醇等揮發(fā)性有機酸,反應(yīng)底物的增加會提升產(chǎn)甲烷菌轉(zhuǎn)化速率,提高甲烷產(chǎn)率;但過量添加的α-淀粉酶可導致過快的有機物水解及后續(xù)過快的揮發(fā)性有機酸的產(chǎn)生,一旦超過產(chǎn)甲烷菌甲烷轉(zhuǎn)化的速率,揮發(fā)性有機酸的過量積累將抑制產(chǎn)甲烷菌的活性,此外,底物中部分細菌的新陳代謝活動獲取營養(yǎng)物質(zhì)的速度高于酶促反應(yīng)速度,導致可溶性物質(zhì)濃度下降,使甲烷產(chǎn)率下降。試驗結(jié)果表明,在豬糞厭氧發(fā)酵進程中,溶解性碳源物質(zhì)的濃度決定了厭氧發(fā)酵的甲烷產(chǎn)率,α-淀粉酶的添加閾值為30 mg·g-1。2.3 擬合模型的動力學分析

【參考文獻】：
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