黑曲霉固态发酵三七渣产淀粉酶的研究

以三七渣为基质,采用黑曲霉固态发酵产淀粉酶,考察了硫酸铵(氮源)添加量、三七渣粒径、固体培养基含水率、发酵温度、发酵时间、菌悬液接种量等因素对产淀粉酶效果的影响,并采用正交实验对发酵条件进行了优化。单因子实验结果表明,黑曲霉固态发酵三七渣产淀粉酶适宜的硫酸铵添加量为40～60mg/g(以干药渣计),最佳三七渣粒径为100目,最适固体培养基含水率为55%,最佳发酵温度为34℃,最适发酵时间为7d,最佳菌悬液接种量为10%(质量分数)。正交实验多重比较的结果表明,优化的发酵条件为:硫酸铵添加量50mg/g,发酵温度34℃,发酵时间5d,在此发酵条件下,黑曲霉固态发酵三七渣产生的淀粉酶的酶活可达84.15U/g(以湿物料计)。     

固态发酵法制备优势硝化菌固定化产品的工艺优化

为解决高效菌在工程应用中扩大培养、保存和接种等瓶颈,研究固态发酵法制备焦化废水优势硝化菌固定化产品.以TTC脱氢酶活性法作为固体发酵生物量测定指标,通过液态发酵单因素实验初步确定硝化菌发酵条件,再用响应面法对其固态发酵条件进行优化.结果表明,TTC脱氢酶活性法适合作为表征生物质载体固定化产品生物量的测定方法,不受载体和培养时间的影响,能较好地指示干燥前固态发酵生物量的变化.固态发酵主要影响参数依次为发酵时间、发酵温度、接种量和含水率.发酵时间的最佳值为47 h,发酵温度最佳为29.4℃,接种量的最佳值为9.9 mL/200 mL,最佳含水率为48.9％时,固态发酵固定化产品酶活达到17.091 μg TF/(g·h).与液态发酵参数相比其发酵温度、接种量最佳值接近,但发酵时间由1d延长至2d,产品酶活持平.     

黄姜纤维素渣固态发酵生产蛋白饲料

利用酵母菌和黑曲霉对黄姜纤维素渣进行固态发酵生产蛋白饲料。研究了接种量、温度、固液比、发酵时间和通风量对发酵的影响。同时在单菌种发酵的基础上,对酵母菌和黑曲霉的混合发酵进行了初步探索,研究结果表明,混菌发酵的实验效果比单菌发酵的效果好。当条件为:黄姜纤维素渣25 g,加入脲0.53 g,KH2PO40.05 g,K2HPO40.05 g,Mg-SO40.05 g,NaCl 0.05 g,CaCl20.01 g,接种量为14%,温度30℃,固液比2∶1,发酵产物的蛋白质量分数可达到13.98%。     

玉米芯为碳源铁屑协同生物麦饭石活化颗粒的硫酸盐还原动力学及其锰离子响应实验

利用聚乙烯醇和饱和硼酸,添加30%SRB污泥、5%玉米芯、2%铁屑和3%麦饭石包埋制备内聚营养源的SRB固定颗粒,将完全活化的SRB颗粒作为研究对象,探究活化颗粒对SO2-4反应动力学过程及其对高浓度Mn2+离子响应机制。结果表明:活化颗粒还原SO2-4的过程符合一级动力学模型,最大还原速率为94.88 mg/(L·h);高浓度Mn2+可抑制活化颗粒的p H提升能力,延缓碳源的水解速率及SO2-4的还原速率,而不会抑制水解过程并延长缓滞期,更不能降低最终去除效果。可见,以玉米芯为碳源的铁屑协同生物麦饭石颗粒处理煤矿酸性废水是有效并可行性的。     

新型碳源驯化的SRB去除酸性矿山废水中SO_4~(2-)最佳反应条件

针对硫酸盐还原菌(SRB)处理酸性矿山废水缺乏有效有机碳源问题,运用生活污水、鸡粪和锯末质量比80∶7∶3混合物的发酵液作为新型有机碳源驯化硫酸盐还原菌SRB,并研究SRB以该新型有机碳源作为营养物质在不同COD/SO2-4(C/S)值、pH值、初始硫酸根(SO2-4)浓度、重金属离子(Fe2+、Mn2+、Cu2+和Zn2+)浓度条件下对SO2-4的去除效果,以确定SRB去除SO2-4的最佳反应条件。实验结果表明,在厌氧环境SRB接种量8%、生长温度35℃、转速50 r/min、C/S为1.5~2.0、pH值6~7、初始SO2-4浓度≤3 000 mg/L、Fe2+在100~300 mg/L、Mn2+为35 mg/L时反应条件最佳,SO2-4去除率均可达90%以上;其中Fe2+浓度≤500 mg/L、Mn2+浓度≤140 mg/L时均会促进SRB对SO2-4的还原,当Fe2+浓度≥600mg/L时会严重抑制SRB,Mn2+浓度140 mg/L时会抑制SRB;Cu2+、Zn2+的存在对SRB均有影响,当Cu2+浓度15 mg/L时、Zn2+浓度45 mg/L时对SRB均有抑制作用。新型有机碳源可作为SRB的优良有机碳源,同时可实现以废治废的目的。该成果为实际应用提供了参考。     

硫酸盐还原菌污泥固定化特性

采用玉米芯为碳源,聚乙烯醇(PVA)为包埋载体,饱和硼酸(H3BO3)为交联剂,研究了硫酸盐还原菌污泥(SRBS)、铁屑、麦饭石共固处理合成煤矿酸性废水的最优配比与机理,并分析了固定化过程中小球稳定性及活性的变化规律。实验结果表明,SRBS投加量是影响处理效果的最显著因子,当投加30%SRBS、2%铁屑、3%麦饭石时SO2-4、Mn2+去除率分别为94.13%和84.39%,溶液p H为7.03,未检测出Fe2+;随着交联时间的延长,小球膨胀率及SO2-4还原率分别呈线性与指数下降,从保持小球稳定性与活性角度考虑,可将交联时间设定为4~8 h;该法可为市政污泥的处置以及生物法处理煤矿酸性废水的工程应用提供技术参考。     

黑曲霉固态发酵三七渣产纤维素酶

考察了硫酸铵添加量、磷酸二氢钾添加量、三七渣粒径、培养基含水率等因素对黑曲霉固态发酵三七渣产纤维素酶的影响,并采用正交实验对培养基制备条件进行了优化。研究结果表明,三七渣作为发酵培养基用于生产纤维素酶是可行的;含水率、硫酸铵添加量、磷酸二氢钾添加量以及三者之间的交互作用对实验结果的影响极显著(P0.01),这3个因素以及它们之间的交互作用对实验结果影响程度的排序为:硫酸铵添加量含水率磷酸二氢钾添加量交互作用;优化的培养基制备条件为:采用过80目的筛三七渣,硫酸铵添加量为40 mg/g干药渣,磷酸二氢钾添加量为10 mg/g干药渣,初始含水率为55%,pH值自然,在此条件下发酵,所产CMC酶活可达73.23 IU/g湿物料。     

SAPS处理酸性矿山废水的模拟应用研究

根据硫酸盐还原菌(SRB)的生物矿化原理设计了一套连续碱度产生系统(SAPS)反应器,以市政污水处理厂的活性污泥为SRB提供源,南方常见的香芋柄为有机物碳源,选用石灰石为反应器中碱度层填充物,进行实验室模拟SAPS处理酸性矿山废水(AMD)的应用研究,实验结果表明,SAPS处理酸性矿山废水的方法是具有技术可行的:SRB利用有机碳源生长代谢,产生碱度、还原SO2-4和降解COD。最终废水p H从进水4.0左右上升到出水7.0左右;出水COD降低到约200 mg/L;SO2-4还原为各种硫化物,其还原率约为61%;不同金属离子在有机层和碱度层发生反应产生沉淀,其中Fe2+、Cu2+和Zn2+的去除效率分别约为76%、78.5%和82%,而主要靠物理吸附作用的Mn2+去除率较低;初次模拟SAPS运行到56 d时,系统最终因有机碳源不足而各项指标不再改变。     

玉米芯为碳源固定化硫酸盐还原菌污泥代谢特性

以聚乙烯醇为包埋载体,饱和硼酸为交联剂,制作了玉米芯为内聚缓释碳源的固定化硫酸盐还原菌污泥颗粒。通过厌氧批实验研究了在模拟酸性矿山废水(AMD)条件下玉米芯含量、初始SO2-4和Mn2+负荷以及p H对固定化颗粒代谢特性的影响,初步分析了固定化颗粒处理AMD的机理及可行性。实验结果表明,玉米芯在微生物作用下快速水解并产生有机物累积后,固定化颗粒才能迅速还原SO2-4,且玉米芯含量≤5%时硫酸盐还原率与玉米芯含量成正相关,玉米芯的水解会略微降低体系的p H;初始SO2-4浓度通过改变体系中COD/SO2-4和颗粒内外的浓度差影响固定化颗粒的代谢过程,而对玉米芯水解的影响不显著。初始p H为2~6和Mn2+浓度≤55 mg/L时对固定化颗粒活性抑制作用不明显,初始p H越低越利于玉米芯的水解和颗粒形成良好的孔隙结构;颗粒对Mn2+的去除机理是一种不依赖微生物活性的快速化学吸附作用,可用伪二级动力学模型描述吸附过程(R2=0.995)。     

旋转锥生物质裂解反应器裂解工艺的研究

为了研究生物质裂解工艺最佳条件,以木屑为原料,石英砂为热媒,对建立的以旋转锥反应器为主体的生物质快速裂解工艺进行研究,在单因素实验基础上,对4个主要因素(裂解温度、真空度、旋转锥盘转速和木屑粒径)进行正交实验。在木屑含水率为8.2%,热媒量1 200 g,进料速率4 kg/h的条件下,确定了最佳工艺条件为:裂解温度550℃,真空度0.08 MPa,旋转锥盘转速115 r/m in,木屑粒径为30目。最佳条件下生物质转化率为54.83%,实验研究表明,自制旋转锥反应器裂解工艺具有可行性。     

纤维素降解菌的筛选及其产酶特性

纤维素降解菌在纤维素类物质降解的过程中起着重要作用。通过滤纸条崩解和液态产酶实验,从腐烂的树叶中筛选出1株对纤维素有较强降解能力的菌株SY2,通过形态学特征以及生理生化反应,初步鉴定该菌株为荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescent)。产酶培养基及培养条件优化的实验结果表明:SY2的最佳产酶培养基为麸皮与秸秆粉的质量比1∶4、(NH4)2SO41%、pH8、固液比1∶2;最佳产酶条件为培养温度30℃、接种量7.5%、培养时间72 h;在酶液中添加Fe2+和VB12可使纤维素酶活力分别达到174.89μmol/(g.min)和165.99μmol/(g.min),提高了33.5%和26.3%。SY2对麸皮、滤纸的降解效果较好,降解率分别达到45.0%和33.3%。     

培养基特性对三七渣发酵产红曲色素的影响

考察了蛋白胨添加量、磷酸二氢钾添加量、含水率、培养基初始pH值、基质粒径对紫色红曲霉固态发酵三七渣产红曲色素的影响。结果表明:三七渣固态发酵生产的红曲色素中黄色素的色价显著高于红色素;培养基特性对红色素和黄色素产量的影响规律相似;适宜的发酵培养基特性为:采用过60或80目筛的三七渣,蛋白胨添加量5%~6%,磷酸二氢钾添加量1%,培养基含水率60%~70%,初始pH=5。     

接种顺序和固含率对餐厨垃圾真菌水解效果的影响

为了使餐厨垃圾水解成为优良的营养素来源,采用对淀粉和蛋白质具有不同分解偏好的2种菌种来水解餐厨垃圾,研究了不同接种顺序和餐厨垃圾初始固含率展对水解效果的影响。结果表明,不同的接种顺序对发酵48 h后的还原糖产量及96 h后的游离氨基氮产量有着显著的影响,其中先接种螺旋巴克斯霉(Backusella circina)后接种黑曲霉(Aspergillus niger)的处理还原糖和游离氨基氮的产量最优。初始固含率为2.5%时,真菌产淀粉酶和蛋白酶的效果最佳,分别为382.4和212.3 U·m L~(-1)。餐厨垃圾初始固含率在1.25%~10%的范围内,还原糖、游离氨基氮产量与餐厨垃圾初始固含率呈线性增加的关系:初始固含率每增加1%能多产生还原糖1.14 g,游离氨基氮11.38 mg。     

菌株Arthrobacter sp.DNS10降解酶固定化条件的响应面优化

以前期分离得到阿特拉津降解菌株Arthrobacter sp.DNS10为供试菌株,选取海藻酸钠作为固定化材料,采用响应面法优化该菌株所包含的降解酶的固定化条件。借助Plackett-Burman设计筛选确定海藻酸钠浓度、固定化体系的p H值、加酶量和Ca Cl2溶液质量分数4个因素作为影响固定化酶比酶活的典型因素。借助Box-Behnken设计及响应面回归分析拟合,确定适宜上述降解酶的最佳包埋固定化条件及方法为:在每10 m L海藻酸钠浓度为1.93%,p H为8.5的固定化基质中加入983μL的降解酶液(蛋白浓度为88μg·L-1),然后利用注射器将上述混合溶液滴加到质量分数为2.7%的Ca Cl2溶液中即可制备出比酶活最高的固定化酶,实际测定固定化酶的最优比酶活为0.190 2 U·mg-1(预测值为0.187 4U·mg-1)。上述固定化酶平均粒径约为(0.44±0.01)cm,其在连续6次的使用过程中比酶活仍能保持在初始值的77.5%以上。上述固定化处理可有效的改善降解酶的环境贮存特性,固定化酶在常温下保存35 d后比酶活仍能保持在其初始状态的12.34%,而游离酶则无活性检出。     

内聚乙醇固定化硫酸盐还原菌同步处理废水中硫酸盐和铬

含Cr(Ⅵ)和硫酸盐废水对生态环境构成严重威胁。以聚乙烯醇和海藻酸钠为交联剂制备一种内聚已醇固定化硫酸盐还原菌(SRB)小球(简称固定化小球),探讨这种新型吸附剂对Cr(Ⅵ)、SO2-4分别为100、200mg/L废水的处理效果。结果表明,固定化小球对废水中Cr(Ⅵ)和SO2-4具有较好去除效果,Cr(Ⅵ)和SO2-4去除量分别高达341.87、1 680μg/g,去除率分别高达97.43%、99.30%。红外谱图、电子扫描图分析表明,固定化小球网状结构构成了细菌免受环境因素干扰的亲水微环境,硫酸盐还原在去除Cr(Ⅵ)和SO2-4过程中发挥了重要作用。     

嗜麦芽寡养单胞菌DHHJ固态发酵羽毛工艺的研究

为了将微生物处理羽毛工艺产业化,利用课题组筛选得到的嗜麦芽寡养单胞菌,在液态发酵羽毛工艺的基础上进行固态发酵工艺的研究。通过发酵条件和培养基成分的优化,确定了嗜麦芽寡养单胞菌固态发酵羽毛的工艺为:初始pH为7.5,培养温度为35℃,培养时间为4 d,培养基组成是麸皮和干酪素,固液比是1∶1.5,照此工艺发酵,发酵液中蛋白质含量为23.78 mg/mL,角蛋白酶活为20.46 U/mL,菌株的产酶能力及降解羽毛能力显著高于液态发酵条件。     

氧化亚铁硫杆菌浸出废弃挠性PCB中金属的影响因素分析

废弃挠性PCB是资源化价值高的电子废弃物之一,正需环境友好的方法回收其所含的多种有价金属。采用显微镜对破碎后的挠性PCB粉样进行解离情况观察,发现破碎法难以将挠性PCB中的金属与非金属解离。通过设计单因素实验,研究挠性PCB粉末粒度大小、添加量、培养液初始p H、菌接种量、活化时间以及Fe SO4·7H2O添加量6个因素对氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,简称A.f菌)浸出挠性PCB中金属过程的影响。结果表明,A.f菌不能浸出挠性PCB中Au,但Cu、Ni可以有效浸出且最优化条件为:10 g·L-1挠性PCB、粒度0.25~0.42 mm、培养基初始p H 2.5、菌接种量5%、菌活化时间5 d、Fe SO4·7H2O添加量30 g·L-1,金属Cu的浸出率达到90.1%,比未接种处理高出42.4%;金属Ni的浸出率达到了85.9%,比未接种处理高出了32.9%。因此,采用生物法可环境友好地回收挠性PCB中Cu、Ni,有利于废弃挠性PCB的资源化处理。     

利用三七渣固态发酵灵芝菌的研究

以川芝6号为发酵菌种,对三七渣固态发酵灵芝菌的培养基制备条件进行了研究和优化。结果表明,优化的培养基制备条件为采用过60目筛的三七渣,酵母粉添加量5%(质量分数,下同),磷酸二氢钾添加量0.025%,培养基含水量70%,不调节初始pH。在此条件下进行灵芝发酵,发酵培养物中灵芝菌丝体的质量分数最高可达31.27%。     

单菌种和混合菌处理养殖污水的效果

为了优化养殖污水处理系统中的生物膜法技术,研究了枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、酵母菌(Saccharomyces)和乳酸菌(Lactobacillus)及其混合菌对养殖污水的净化能力。实验共进行35 d,设置了8个处理组,以添加无菌生理盐水的处理组为对照组。结果表明,添加了菌种的处理组,对氨氮(NH+4-N)和亚硝氮(NO-2-N)的处理效果显著优于对照组(P0.05),混合菌组的处理效果要显著优于单菌种处理组(P0.05),其中3种菌混合的处理组效果最佳,NH+4-N和NO-2-N的去除率均达到90%以上;接种枯草芽孢杆菌的4个处理组对无机磷(TP)的去除能力要显著高于其他未接种该菌的处理组,TP的最终浓度维持在0.2 mg/L,而其他处理组在0.59 mg/L以上;添加菌种的各处理组对化学需氧量(CODMn)的去除效果差异不显著(P0.05),但均显著高于对照组(P0.05),其中3种菌混合的处理组去除率最高,达76.9%。在本实验条件下,混合菌处理污水的能力要优于单菌种,3种菌混合的处理组要优于菌种两两混合的处理组。     

拟康宁木霉活菌体处理含铜废水

以拟康宁木霉(Trichoderma koningiopsis)活菌体为吸附剂探讨了接触时间、初始铜浓度、投菌量、葡萄糖用量、碱浓度等因素对木霉活菌体处理含铜废水效果的影响.结果表明,在初始铜浓度100 mg/L,投菌量3 g/L,预处理碱浓度0.2mol/L的条件下,木霉活菌体吸附铜效果最佳,吸附量可达5.01 mg/g(湿).吸附Cu前后的拟康宁木霉菌降解四环素实验结果表明,吸附前后木霉对有机物均有降解效果,吸附过程属活菌体吸附.TEM结果显示,木霉去除铜的机制为表面吸附/络合和胞内富集,FTIR揭示了羟基是活性菌体吸附的主要基团,XRD分析结果证实了羟基与铜结合并以水蓝铜矾[Cu4(SO4)(OH)6H2O]形式络合于菌种细胞壁上,Langmuir吸附等温线较好地拟合了活菌对铜离子的吸附,表明菌体对铜离子主要为均质单层吸附.