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餐厨垃圾厌氧发酵过程酶学表征

作　者: 李永灿
导　师: 严群
学　校: 江南大学
专　业: 微生物学
关键词: 厌氧发酵餐厨垃圾脱氢酶水解酶蛋白质组
分类号: X705
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本研究利用厌氧颗粒污泥作为接种污泥,研究加入促进因子(酵母粉)和抑制因子(氯霉素)对餐厨垃圾厌氧发酵产气及产甲烷的变化；一些物理、化学指标如有机酸、pH值、溶解性化学需氧量(SCOD)的变化；辅酶F420、脱氢酶、β-葡萄糖苷酶,BAA-蛋白水解酶,碱性磷酸酶等酶活性的变化。对餐厨垃圾厌氧发酵中微生物酶活性最高时的蛋白质组进行了初步研究,获得了有意义的结果。主要内容和结果如下：(1)对餐厨垃圾与厌氧颗粒污泥不同物料比(每组的干物质总量为15 g)条件下的产气及产甲烷情况进行了研究,获得了最佳的干物质量(TS)之比4：1,在此比例下,累积产气量及产甲烷量最高,分别为3130 mL及2035 mL,其中,甲烷最高含量为65%。(2)研究了促进因子和抑制因子对餐厨垃圾与厌氧颗粒污泥厌氧发酵产甲烷过程中产气及产甲烷的影响,发现促进条件下最终产气量及产甲烷量分别达到6410 mL和2357 mL,与空白组相比,分别提高了105%和118%；而抑制条件下最终产气量及产甲烷量分别为1030 mL和196 mL,与空白组相比,分别降低了67%和82%。促进和空白条件下的最高产气速率和产甲烷速率都出现在第12h,促进条件下的最高产气速率和产甲烷速率分别为115 mL/h和38 mL/h,较之空白组分别提高了62%和36%；而抑制条件下最高产气速率及产甲烷速率都出现在第24 h,分别为47 mL/h和7 mL/h,较之空白组延迟了12 h,分别降低了34%和75%。(3)对促进和抑制条件下厌氧发酵过程中的pH值、有机酸、SCOD等指标进行了研究,发现三种条件下pH值都呈现先降低后升高的趋势。其中在抑制条件下pH值虽然也表现出先降后升的趋势,但是上升后的pH值一直处于偏酸性范围;而在空白和促进条件下的pH值都处于中性偏碱范围。促进条件下,四种有机酸的产率提高顺序：乙酸94%>丙酸81%>乳酸64%>丁酸0.6%。抑制条件下四种有机酸产率的下降顺序：乳酸74%>丙酸71%>乙酸17%>丁酸为13%。SCOD的浓度由低到高并表现出与有机酸含量相似的变化趋势,发酵末期促进条件下SCOD含量为14227 mg/L,抑制条件下为3493 mg/L,空白条件下为11147 mg/L。(4)对三种条件下辅酶F420、脱氢酶、β-葡萄糖苷酶、BAA-蛋白水解酶和碱性磷酸酶的活性进行了研究。发现促进条件下,辅酶F420、脱氢酶、β-葡萄糖苷酶和BAA-蛋白水解酶的活性分别提高了39%、86%、46%和62%；抑制条件下这几种酶的活性分别降低了19%、31%、22%和35%。三种条件下碱性磷酸酶的活性变化不大,所受促进和抑制因子的影响较小。(5)对酶活性最高时厌氧体系厌氧颗粒污泥中微生物的蛋白质组进行了初步研究,质谱分析得到五个匹配结果,分别对应两种蛋白质甲基辅酶-M还原酶和乙醇脱氢酶,甲基辅酶-M还原酶参与甲烷代谢途径；乙醇脱氢酶参与一个特殊途径甲基丙二酸-CoA代谢途径。

餐厨垃圾厌氧发酵过程酶学表征

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