玉米秸秆生物降解
干玉米秸秆加水的作用原理
干玉米秸秆加水的作用原理
将干玉米秸秆加水的作用原理主要有:
1. 玉米秸秆中的纤维素和半纤维素在水分作用下,可以被降解成更小的片段和糖类物质。
2. 加入水分可以使秸秆中的纤维间的氢键等相互作用力被破坏,纤维组织被打破。
3. 纤维组织的破坏,可以增加秸秆对水分的吸收性和暴露表面积。
4. 同时有助于细菌和真菌等微生物更好地进入并附着在纤维表面发挥作用。
5. 这些降解菌可以分泌纤维素酶等酶类,促进秸秆的生物降解。
6. 水分的加入为纤维素降解的酶促反应创造了适宜的水分环境。
7. 打破纤维组织也有利于暴露内部组分,增强秸秆的可利用性。
8. 水分的加入还可以溶解或扩散出一部分营养成分,提高秸秆的营养价值。
9. 加入适量水分后进行堆积发酵,可以产生乳酸等微生物代谢产物。
10. 通过加水可促进玉米秸秆的快速生物降解,创建出适宜微生物生长的环境。
11. 这种生物降解可将秸秆有效转化为高质量的有机肥料。
12. 也可以通过加水调控秸秆发酵过程,生产出可作为动物饲料的发酵粗饲料。
13. 所以加水可促进玉米秸秆的资源化利用,提高其在农业中的应用效益。
生物酶降解玉米秸秆制备食品包装纸研究
On the Making of Food Packaging Paper by
Bioenzyme Degradation of Corn Straw 作者: 何利思[1];刘莉萍[1];王妍[1];孙光飞[1]
作者机构: [1]深圳职业技术学院应用化学与生物技术学院,广东深圳518055
出版物刊名: 深圳职业技术学院学报
页码: 53-57页
年卷期: 2019年 第1期
主题词: 生物酶;玉米秸秆;食品包装纸
摘要:采用生物酶降解方法处理玉米秸秆,制备环保食品包装袋纸.结果发现,造纸原料中玉米秸秆的秸皮∶秸穰比例为3:1时,纤维降解后柔软度最佳;酶的最佳反应时间为2d;酶的降解反应温度为室温;最佳协同酶的种类及用量分别为纤维素酶70wU/L、木聚糖酶288wU/L、果胶酶240wU/L、β-葡聚糖酶61.5wU/L;粗纤维降解菌加入量为40g/500mL;加入草木灰预处理、CMS羧甲基变性淀粉钠等助剂可改善纸张性能.生物酶处理技术可改善造纸工业造成的环境污染问题,缓解纤维原料紧缺.。
玉米秸秆基质化利用技术
玉米秸秆基质化利用技术基质化利用技术是一种将生物质资源转化为生物质基质以供后续利用的技术。
玉米秸秆基质化利用技术就是将玉米秸秆经过合适的处理方法,转化为可用的基质产品,用于土壤改良、植物栽培、能源生产等方面。
本文将对玉米秸秆基质化利用技术进行介绍,重点从处理方法、产品应用和技术发展方向等方面展开讨论。
一、玉米秸秆基质化处理方法1. 碎裂处理:将玉米秸秆进行碎裂处理是基质化利用的第一步。
将秸秆经过粉碎机、切割机等设备处理,使其纤维结构破碎,增加表面积,有利于后续的化学处理和微生物降解。
2. 化学处理:化学处理是将碎裂后的秸秆进行化学反应,改变其结构和性质的方法。
常用的化学处理方法包括酸碱处理、氧化还原处理等。
这些处理可以使秸秆的纤维素、半纤维素和木质素等成分发生分解或改性,提高其吸水性、透气性和养分释放速度。
3. 生物降解:利用微生物对玉米秸秆进行降解是一种环保、高效的处理方法。
通过调节降解微生物的种类和数量,控制降解条件(温度、湿度、通气等),可实现对秸秆的快速有效降解,产生有机肥料或基质土壤改良剂。
1. 有机肥料:经过处理的玉米秸秆可以作为有机肥料使用。
其含有的丰富纤维素、半纤维素和木质素等成分,可提供土壤所需的养分和有机质,改善土壤结构,增强土壤保水保肥能力。
2. 基质土壤改良剂:将处理后的玉米秸秆与其他有机物或矿物质材料混合,制成基质土壤改良剂。
该产品可应用于植物栽培、园艺、花卉栽培等领域,具有良好的保水保肥性能和通气性,有助于植物生长。
3. 生物燃料:经过化学处理的玉米秸秆可以用作生物质燃料。
其高纤维素含量和低水分含量使其成为一种理想的生物质能源,可用于生物质燃烧发电、生物质热能供热等方面。
三、玉米秸秆基质化利用技术发展方向1. 绿色环保:未来玉米秸秆基质化利用技术将更加注重绿色环保,减少化学药剂的使用,推动微生物降解技术和生物质燃料技术的发展,减少对环境的污染。
2. 高效利用:通过进一步优化处理方法,提高玉米秸秆的利用率,降低资源浪费。
影响玉米秸秆微生物降解制肥的因素浅析
环 境 卫生 工 程 2 0 0 2年 9月 第 1 0卷 第 3期
・1 3 ・ 0
・
设计与研 究 ・
影 响 玉 米 秸 秆 微 生 物 降 解 制 肥 的 因 素 浅 析
刘 睿 倩
摘要
宋 金 柱
宋 颖 琦
杨
谦 一 杜 金 哲
试 验 以粉 碎 后 的 玉 米 秸 秆 为 原 料 进 行 好 氧 微 生 物 降 解 制 造 有 机 肥 , 通 过 比 较 不 同 含
是 对 其 进 行 无 害 化 、资 源 化 处 理 的 重 要 途 径 。 玉
在 自然 条 件 下 进 行 发 酵 ,I池 每 3 d翻 动 一
米秸 秆粗纤 维含 量 3 %~4 O 5% , 含 木 质 素 9% ~ 次 , Ⅱ池 每 7 d翻动 一 次 。
l % ,灰 分 中硅 酸 盐 达 3 4 0% ,其 中 纤 维 素 、半 纤 1 3 测 试 项 目 和 方 法 . 维 素 和果 胶 质 被 木 质 素 胶 合 在 一 起 。 木 质 素 和 硅 每 2d观 察 一 次 结 果 , 别 测 定 表 层 、 分 中层 、 底 酸 盐 组 成 细 胞 壁 外 壳 坚 硬 光 滑 ,很 难 被 降 解 J 层 的 温 度 、H, 4 d取 样 测 定 其 微 生 物 量 和 微 生 3。 p 每 因 此 ,探 讨 加 速 秸 秆 发 酵 降 解 , 提 高 腐 殖 化 程 度 物 种 类 。 的 新 途 径 具 有 重 要 的 实 用 意 义 。 目 的 是 通 过 比较 2 结 果 及 分 析 不 同含 水 率 与 通 气 条 件 下 发 酵 的 质 量 和 时 间 , 以 2 1 水 分 对 微 生 物 降 解 效 果 的影 响 . 及 考 察 发酵 过 程 中温 度 、p H、微 生 物 量 的 变 化 规 对 于 好 氧 发 酵 工 艺 而 言 , 发 酵 期 间 , 足 的 在 充 律 , 寻 找 出影 响 发 酵 效 果 的 主 要 因 素 , 以 减 少 发 水分 是 必 须 的 。 在 Ⅱ池 的 试 验 初 期 , 水 率 在 含 酵 的周 期 ,提 高 微 生 物 降 解 的 效 率 ,从 而 增 加 玉 4 % 以 下 , 有 表 层 水 分 充 足 , 观 察 到 表 层 有 大 0 只 可 米 秸 秆 肥 的经 济 效 益 。
三种食用菌降解玉米秸秆能力的比较
2.2差异显著性。
通过田间试验看出,50%啶酰菌胺水分散粒剂按3000倍液、4000倍液施药后,防效比对照药剂40%菌核净乳油1500倍液高,但防治效果差异不显著;50%啶酰菌胺水分散粒剂按3000倍液、4000倍液,以及40%菌核净乳油1500倍液防治效果均与50%啶酰菌胺水分散粒剂5000倍液防治效果差异显著。
施药后,各处理对豆角均无药害,但总体防治效果稍低。
应用50%啶酰菌胺水分散粒剂防治豆角菌核病时,应该考虑适当提高药剂的施用量。
50%啶酰菌胺水分散粒剂可以在冀西北地区大棚架豆或露地架豆种植区推广应用。
3结论与讨论50%啶酰菌胺水分散粒剂喷雾防治豆角菌核病具有一定的防治效果,建议与其他常规防治菌核病的药剂交替使用,以便延缓病原菌对各药剂产生抗药性。
在个别茎或豆荚出现症状时(发病始期)喷药。
较为理想的防治剂量为50%啶酰菌胺水分散粒剂3000倍液,与咯菌腈、嘧霉胺等药剂轮换使用,共喷2~3次,间隔期7d。
如果能在豆角种植缓苗后,喷施保护性杀菌剂80%代森锰锌可湿性粉剂,可提前预防菌核病的发生,还会起到事半功倍的防治效果。
科研项目:张家口市重点研发计划项目(2021018C)。
参考文献[1]孟树明,张红杰,田再民,等.4%四氟醚唑水乳剂防治黄瓜白粉病田间药效试验[J].河北北方学院学报,2014,30(5):33~35.[2]曹雅慧,卢海博,朱修昊,等.60%霜霉·精甲霜水剂防治葡萄霜霉病[J].热带生物学报,2019,10(3):268~271.[3]刘立文,李秀华,刘雅帧,等.60%吡唑·代森联WG防治黄瓜白粉病试验[J].现代农村科技, 2019(5):53~54.[4]吕佩珂,李明远,吴钜文.中国蔬菜病虫原色图谱[M].北京:中国农业出版社,1998.表250%啶酰菌胺水分散粒剂对豆角菌核病田间防治效果差异显著性药剂处理施药前病情基数施药后病指平均防效(%)0.050.01处理1处理2处理3处理4处理515.1921.5120.9116.0916.0519.5323.4417.9117.5542.2870.3066.8054.9664.02—aaba—AAAA—摘要:选用玉米秸秆和牛粪为主料的栽培基质种植双孢蘑菇、花脸香蘑、大球盖菇3种食用菌,通过比较3种食用菌的菌丝生长势、产量和生物转化率来比较其降解玉米秸秆的能力。
玉米秸秆做饲料的十种加工方法
玉米秸秆做饲料的十种加工方法玉米秸秆是一种常见的农业废弃物,通常被当作秸秆堆肥或燃料使用。
然而,玉米秸秆还可以通过一系列的加工方法转化为高效的饲料,提高其利用率。
下面将介绍十种常见的玉米秸秆加工方法。
1.核酸处理法:利用核酸的水解作用,将玉米秸秆中的纤维素、半纤维素等难以消化的部分变得更容易被动物消化吸收,提高饲料的营养价值。
2.纤维素降解法:通过纤维素酶、半纤维素酶等酶制剂的添加,将纤维素、半纤维素等难以消化的部分有效降解,释放出更多的能量和养分。
3.酶解法:使用混合酶解剂,将玉米秸秆中的淀粉、蛋白质等可溶性物质进行酶解,提高其利用率。
4.酸碱处理法:通过对玉米秸秆进行酸碱处理,可以破坏纤维素的结构,增加其表面积,提高饲料的消化率。
5.干燥法:将玉米秸秆进行晾晒或低温干燥处理,降低其水分含量,提高存储稳定性。
干燥后的玉米秸秆容易储存,并且含有更多的营养成分。
6.切碎法:将玉米秸秆切碎,增加其表面积,便于消化吸收,同时也方便饲料的混料和配料。
7.发酵法:将玉米秸秆进行发酵处理,酵母菌和乳酸菌等菌群能破坏其中的抗营养因子,提高饲料的消化率,增加微生物蛋白和维生素的含量。
8.温水处理法:将玉米秸秆浸泡在温水中一段时间,使其软化和溶解,提高饲料的可消化性和口感。
9.蒸汽爆破法:使用高温高压蒸汽对玉米秸秆进行爆破处理,破坏纤维素的结构,提高饲料的消化率。
10.混合处理法:将多种加工方法结合使用,进行多次处理,不仅提高饲料的消化率,还能进一步提高玉米秸秆的营养价值。
这些玉米秸秆的加工方法可以根据需求和条件进行选择和结合使用,既可以提高玉米秸秆的利用价值,又可以降低饲料成本,促进畜牧业的发展。
但是,在加工过程中还需要注意对环境的保护,合理利用资源,避免产生污染。
发酵玉米秸秆的原理是什么
发酵玉米秸秆的原理是什么发酵玉米秸秆是利用微生物的生长代谢产物质对秸秆进行生化转化,降解其中的纤维素等难以降解的物质,使之成为具有营养价值和生物活性的有机肥料。
该过程主要依据微生物活动,因此需要适当的温度、水分、气体和pH值等条件,以创造适合微生物生长繁殖的环境。
发酵过程的化学反应是深层次的、复杂的生化反应,主要涉及以下几个方面:1. 中性加浸条件下纤维素分解成糖玉米秸秆中含有很高的纤维素,是一种难以消化的有机物。
在发酵中,菌群会分泌各种纤维素水解酶,将纤维素分解成较易消化的单糖、双糖和低聚糖。
这些物质能被微生物利用并转化为生长所需的营养物质。
2. 产酸作用在发酵过程中,微生物会分泌大量的有机物和酸性物质,使秸秆的pH值降低,达到2至5左右。
这种酸性环境能够破坏细胞壁,释放细胞内的有机物。
同时,酸性环境还能杀死一些有害微生物,增加了有益菌的生长空间和优势。
3. 氨化作用发酵过程中,微生物的代谢作用可以解决一些难以降解的有机物质。
其中比较重要的就是氨化作用。
氨化是一种将有机物质分解为氨气、硫化物和甲烷等形式的化学反应。
在微生物生长的过程中,还有产氨作用,将大分子蛋白质分解为各种氨基酸。
这些废弃物可以进一步加剧发酵过程中的氨化作用,使之转化为无机氮,提高有机肥料的肥力。
4. 固氮作用发酵还能激活一些氮酶和其他微生物,它们能够将空气中的氮转化为氨和亚硝酸盐等有机肥料中的一种主要成分,大大增加有机肥料的营养价值。
总之,玉米秸秆的发酵过程就是通过微生物分解和转化物质,促进有机肥料的形成。
这些微生物包括厌氧和需氧菌,它们的代谢作用,以及环境条件的调控,是发酵玉米秸秆成功的关键。
在实际应用中,需要注意控制好发酵温度、水分、PH值和气体,尽可能的利用微生物的作用,提高肥料的质量和效益。
玉米秸秆纤维制造可降解地膜工艺参数优化
2 2 3 因素 贡献率 ..
定 通过 分析计 算 , 因素对 各 目标 函数 的贡 献率 矾 土用 量在 低水 平 时 , 量对干 抗 张强 度 的影响呈 各 正 相关 , 量增 大 , 定 干抗 张强 度 明显增 大 , 是 由于 这 如 表 4所 示 。
器 Z X—A( 春 市 小 型 试 验 机 厂 ) p J C 长 、 HS 一3 F
实 验室 p 计 ( 海 精 密 科 学 仪 器 有 限 公 司 ) H 上 、 WD - 5微 机 电子 式 万 能 试 验 机 ( 南 试 验 机 W 济
厂 ) AC 一3 、 S O电子计 价秤 ( 华鹰 衡 器 有 限公 司 ) 、
因此 , 降解 地膜 的研 究 与 应 用 在 国 内外 得 到 了极大 的关 注 。其 中 , 物 纤 维 地 膜 因其 良好 的 植 降解 、 草 、 抑 保墒 、 肥 、 温 、 保 保 防止水 土 流失 、 改善 土壤 生 态环境 和 提 高 农 产 品 品 质 等性 能 , 已经 成
我 国是季 风性 气 候 国家 , 年 使 用 大 量 的 地 每
膜 才 能维 持 农 业 丰 产 , 膜 需 求 量 达 1 0万 吨/ 地 2
9Z 3 T一1 2型 铡 草机 ( 宁省 东港 市 新农 镇 . 辽 振 兴机械 厂 ) 自制 秸 秆 纤 维制 取 试 验 台、 频 式 、 调
转 中心组 合优 化试 验 方法 , 别 以定 量 、 分 湿强 剂 、 混合 比、 香和矾 土 为影 响 因素 , 松 以地膜 干抗 张强度 、 湿
抗 张强度 为 目标 函数 , 对影 响 玉米秸 秆 纤维制 造 可生物 降 解地膜 的 工艺参 数 最佳组 合进行 了试 验研 究 。
玉米秸秆基质化利用技术
玉米秸秆基质化利用技术玉米秸秆是一种广泛存在于我国的农业废弃物,由于其丰富的碳水化合物、纤维素、半纤维素等化学成分,使其成为一种可持续的资源。
目前,随着环保意识的提高,玉米秸秆的综合利用及资源化成为了研究的热点。
在多年的研究中,人们逐渐发掘出玉米秸秆的高附加值利用途径,其中基质化利用技术是一种较为成熟的处理方式。
基质化利用技术是指利用玉米秸秆作为原料,通过生物发酵或者化学方法,将其转化为一种新的生物质材料。
该技术的核心在于将玉米秸秆中的碳水化合物转化为生物质能源或者可生物降解的化学品,以实现其综合利用。
常用的基质化利用技术包括生物质发酵、微生物处理、化学处理等。
下面将详细介绍这三种技术的原理与应用。
生物质发酵是一种利用微生物将有机物质转化为生物质能源或者化学品的过程,可分为厌氧发酵和好氧发酵两类。
其中,玉米秸秆的厌氧发酵主要是将其转化为甲烷等沼气;好氧发酵主要是利用微生物的酶系统将玉米秸秆中的蛋白质、糖类、脂肪等有机物质转化为生物质能源或者化学品。
好氧发酵产物一般为生物质干燥物(即干饲料)、生物质酒精、有机酸等。
微生物处理是一种利用微生物对有机物质进行生化分解、多化等作用的技术。
玉米秸秆的微生物处理主要是使其中的半纤维素和木质素转化为可生物降解的产品,以便于后续的加工利用。
常用的微生物处理技术包括木质素降解菌的应用、生物炭的制备等。
化学处理是指通过化学反应将玉米秸秆中的有机物质转化为一些特定的产品。
常用的化学处理技术包括硫酸预处理、氨水预处理、钠氢碳酸预处理等。
这些处理方法可有效降低玉米秸秆的纤维素含量,提高其降解难度,从而使得后续的加工利用更加方便。
基质化利用技术的应用有以下几个方面。
首先,将玉米秸秆转化为沼气和生物质干燥物等生物质能源可作为厂区或乡村的能源供应,尤其对于菜场、畜牧场等区域更为适用。
其次,将玉米秸秆利用化学方法提取出生物质炭,用作土壤改良剂和肥料。
第三,利用微生物技术使玉米秸秆中的木外素转化为单宁酸等有机酸,然后再转入肥料或者乳酸生产。
玉米秸秆高效降解菌的选育及其在乙醇生产中的初步应用
罗源.玉米秸秆高效降解菌的选育及其在乙醇生产中的初步应用[J ].江苏农业科学,2012,40(12):354-356.玉米秸秆高效降解菌的选育及其在乙醇生产中的初步应用罗源(湖南化工职业技术学院,湖南株洲412004)摘要:为选育玉米秸秆的高效降解菌株,采用羧甲基纤维素钠(CMC -Na )水解圈测定法结合纤维素总酶活测定法进行初筛,并利用玉米秸秆失重法复筛,得到1株玉米秸秆高效降解菌,命名为L5,其胞外纤维素酶活为71.2U /mL ,初步鉴定为烟曲霉(Aspergillus fumigatus )。
该菌在30ħ条件下,8d 内对玉米秸秆的降解率高达54.9%;其降解产物经酿酒酵母厌氧发酵5d ,乙醇得率为4.5%。
说明烟曲霉L5能直接应用于玉米秸秆发酵生产乙醇工业中。
关键词:玉米秸秆;纤维素酶产生菌;筛选;乙醇发酵中图分类号:Q939.96;TQ92文献标志码:A文章编号:1002-1302(2012)12-0354-03收稿日期:2012-09-13作者简介:罗源(1985—),男,四川阆中人,硕士研究生,讲师,研究方向为微生物与分子生物学。
Tel :(0731)22537651;E -mail :luoyuan1985110@163.com 。
石化燃料具有不可再生性,它们随着人类不断的开发利用而变得短缺、枯竭,因此寻找新的替代能源迫在眉睫。
农作物秸秆是世界上最丰富的纤维素类生物资源,其传统的处理方法是焚烧,不但污染了环境、影响交通安全,而且危害了人们的身体健康,同时造成资源的重大浪费[1]。
利用微生物产生的纤维素酶对秸秆进行降解以生产生物乙醇,为农作物秸秆的综合利用提供了一条新的出路。
目前关于纤维素酶的报道很多[2-4],但利用纤维素酶的活性降解农作物秸秆,并将其降解产物用于生物能源的生产则鲜有报道。
本研究从纤维素酶产生菌株的筛选出发,得到6株活性相对较高的菌株,并将其用于玉米秸秆的降解,从中筛选到玉米秸秆降解能力最高的菌株L5。
微生物降解秸杆
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碳水化合物主要成份
(CH2O)n
纤维素
半纤维素 木质素
三者构成木质纤维素
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降解机理
能降解纤维素的微生物都分泌
葡 萄 糖
酶
C1 酶
Cx 酶
β - 葡萄糖苷酶
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4
食用菌培养基
小麦、豆科植物等的秸秆经发酵处理来作为 培养基培养食用菌。其特点是基料来源广, 技术简 单易行,成本低,产出高,利润大,推广容易, 便于家庭 操作。平均生产1kg 食用菌( 平菇、香菇、金针菇 ) 可消耗秸秆可消耗秸秆1 kg 左右,菌渣还可以还 田作有机肥料。据不完全统计,目前国内外用类秸 秆生产的食用菌品种已达近30 种,如草菇、鸡腿 菇、香菇、平菇、香菇、猴头菇、灵芝等。
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微生物降解秸杆介绍
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Contents
1 2 3 概 况
种类及组成 处理机理 应 用
4
5
前景展望
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概
况
对秸秆的不合理利用引起很多负效应: 富含大量木质纤维素秸秆没有充分被利用而造 成资源的大量浪费, 污染环境、影响交通和危 害人们健康。
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2
饲
料
青贮
微贮
饲料
黄贮
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3
沼
气
产甲烷菌在厌氧条件下,利用H2 还原CO2 等 碳源营养物以产生细胞物质、能量和代谢 废物—— C H 4 的过程。 优点 :沼气是一种优质、清洁、廉价、制备 容易的可再生能源。其沼渣、沼液也是优 质的有机肥料和精制的养殖饲料。
混合菌种对玉米秸秆降解作用的效果研究
5 .3 07 %)t e d ga ain rt n ra e y 4 8 %,a d c mp rd i s an S h d ga ain ae ice s d b l .6 h e rd t ae ice s d b .7 o n o ae w t t i N t e e rd t rt n ra e v 17 %.T e h r o h
摘 要 : 使 秸 秆 更 好 的 降解 和利 用 , 高 其 生 物 降 解 效 果 , 用 菌 株 S和 菌 株 S 混 合 发 酵 处 理 玉 米 秸 秆 , 果 表 明 : 株 S和 菌 株 为 提 采 N 结 菌 S N混 合 在 同一 个 P A平 板 上 相 互 融 合 生 长 , 落 间 无 明 显 对 峙状 态 , 明 二 者无 拮 抗 现 象 。通 过 采用 混合 菌 种 对 玉 米 秸 秆 在 最 优 D 菌 说 降 解 条 件 下 的 降 解试 验 表 明 : 合 菌 种 对 玉 米 秸 秆 降解 效 果 在 2d时 , 到 5 .% , 混 5 达 3 2 比出 发 菌 株 S木 质 素 的 降 解 率 (07 %) 高 了 5 .3 提 48 % , 出发 菌 株 S 木 质 素 降解 率 (7 %) 高 了 1. % , 究 结 果证 明混 合 菌 种 的 发 酵 效果 要 明显 优 于 单 一 菌 种 的发 酵 。 . 7 比 N 4. 提 6 16 研 7 关键词 : 混合 菌 ; 米 秸 秆 ; 质 素 酶 ; 质 素 降解 率 玉 木 木
秸秆生物降解技术
致富经典20112农村庄稼收获后,秸秆数量巨大,除了部分用于饲料,其余大部分用作烧柴,有的不方便运回家就地焚烧,没有充分利用发挥其价值。
其实农作物秸秆是个宝,它含有大量有机质、氮、磷、钾和作物所需要的微量元素,利用得好是一种非常好的肥料资源。
秸秆的高效利用一直是需要研究的大课题,从2006年开始辽宁省微生物科学研究院与农业部门合作,面对我国北方发展越来越多的设施农业,从秸秆转化肥料角度,进行了多年探索试验,成功研究出秸秆生物降解菌种和使用技术。
秸杆生物降解技术就是利用能够降解秸秆与对土壤有改良作用的微生物菌种配伍,将农作物秸秆转化为新一代植物可以直接利用的二氧化碳、有机质、微量元素,释放热量,实现营养有效循环,从而使农作物瓜、果、蔬菜改变品质,提高产量,显著提高经济效益,也改善了农村生态环境,一亩地大棚消耗4亩地秸秆,有效解决就地焚烧和乱堆乱放污染环境,实现了能源循环利用。
设施农业生产由于棚室位置相对固定,栽培作物种类比较单一,多年连作,很少倒茬,还有大量不合理使用化肥等多种原因,造成土壤板结营养元素平衡被破坏,土壤微生物条件恶化,病原菌大量繁殖,土传病害逐年加重,土壤盐渍化非常严重,致使作物死秧增加,造成蔬菜产量降低,品质下降,严重影响产品质量和经济效益。
使用秸秆生物降解技术,从根本上解决了土壤生态环境恶化,农产品污染,土壤病害严重及温室内冬季地温低,二氧化碳供给不足等问题。
通过实验、示范证明,应用秸秆生物降解技术有以下五个方面明显效应:1提高地温在冬季温室里,白天气温升高很快,地温却由于土壤的导热性能差,造成气温和地温不能同步。
而地温低是影响作物生长发育和产量的关键因素,尤其是数九寒天,要提高一度地温是非常困难,在北方,三九天20厘米地温很少达到12℃,一般在8~10℃,甚至更低,结果造成大棚瓜、果、蔬菜不能正常结果,叶片变得越来越小,特别黄瓜容易出现瓜打顶和花打顶,一旦出现瓜打顶,一个月内很难正常长出黄瓜,影响了生长。
玉米秸秆综合利用与资源化
玉米秸秆综合利用与资源化玉米秸秆是农作物生产的副产品,长期以来被视为农业废弃物,处理方式简单粗暴,通常被焚烧或直接填埋。
然而,随着人们对可持续发展的关注和对资源利用的追求,玉米秸秆的综合利用与资源化正逐渐受到重视。
本文将从玉米秸秆的产生和组成、综合利用技术、资源化产品以及存在的问题与挑战等方面进行探讨。
一、玉米秸秆的产生和组成玉米是全球重要粮食作物之一,在全球范围内广泛种植。
每年全球产生大量的玉米秸秆,其中中国是主要生产国之一。
玉米秸秆主要由茎、叶和穗组成,在成熟期后可被收割下来。
二、综合利用技术1. 玉米秸秆作为动物饲料由于其丰富的纤维素和饲料价值,将玉米秸秆加工成动物饲料是一种常见的综合利用方式。
经过适当的加工处理,玉米秸秆可以成为猪、牛、羊等家畜的优质饲料,提高饲料的供应效率,降低养殖成本。
2.玉米秸秆制备生物质能玉米秸秆中含有大量的有机物质,可以通过生物质能技术进行转化利用。
例如,玉米秸秆可以作为原料生产沼气,作为一种清洁能源供应农村地区。
此外,玉米秸秆还可以作为生物质发电的原料,为可再生能源的开发提供支持。
3.玉米秸秆制备生物降解材料玉米秸秆中的纤维素可以通过生物技术转化为生物降解材料,如聚乳酸(PLA)。
聚乳酸是一种环保型材料,可替代部分塑料制品,减少白色污染。
4.玉米秸秆还田将玉米秸秆还田是一种有效的土壤改良措施。
玉米秸秆中的有机物质可以增加土壤肥力,改善土壤结构,促进作物生长。
此外,玉米秸秆还田还可以减少温室气体排放,有利于环境保护。
三、资源化产品经过综合利用,玉米秸秆可以转化为多种资源化产品,如饲料、生物质能、生物降解材料等。
这些产品具有广泛的市场需求,为农业可持续发展提供了有力支持。
四、存在的问题与挑战尽管玉米秸秆综合利用与资源化取得了一定的成果,但仍存在一些问题和挑战。
一是秸秆收集和处理成本较高,影响农民参与秸秆综合利用的积极性;二是秸秆利用技术尚不成熟,需要进一步研究和创新;三是政策支持和市场机制不完善,制约了秸秆综合利用的规模和效益。
玉米秸秆环保处理技术
玉米秸秆环保处理技术玉米秸秆是玉米植株的茎和叶,是一种丰富的农作物废弃物资源。
随着农业的发展和玉米产量的增加,玉米秸秆处理成为了一个亟待解决的问题。
处理玉米秸秆不仅可以减少对环境的污染,还可以将其转化为有益的资源,为环境保护和可持续发展做出贡献。
本文将探讨玉米秸秆的环保处理技术,旨在提供对玉米秸秆处理的全面了解,促进其有效利用。
一、化学处理技术1. 热解法热解法是将玉米秸秆放入高温环境中,通过热解反应将其分解成气体、液体和固体三种产物。
在高温下,玉米秸秆中的大分子有机物会裂解成小分子有机物和无机物,从而实现废弃物资源化利用。
热解法能够有效处理大量的玉米秸秆,将其转化为生物质燃料、生物炭等有价值的产品,具有较高的环保效益。
2. 生物降解法生物降解法是利用微生物或其代谢产物将玉米秸秆降解成有机肥料或生物质能源的一种处理技术。
通过生物降解法处理后的玉米秸秆具有更好的肥料效果和土壤改良效果,能够提高土壤的养分含量和肥力,促进植物生长。
生物降解法具有较高的环保性和可持续性,是一种值得推广和应用的玉米秸秆处理技术。
1. 压缩成型法压缩成型法是将玉米秸秆用专用的压缩成型机进行压制,制成各种形状的生物质燃料颗粒或板材。
这种处理技术可以充分利用玉米秸秆的纤维素和半纤维素,将其转化为高效、清洁的生物质能源,用于替代传统的化石能源,具有较好的环保效益。
2. 粉碎处理法粉碎处理法是将玉米秸秆通过粉碎机进行打碎、粉碎,将其制成颗粒状或粉状物料后,再进行后续的利用和处理。
粉碎处理法能够将玉米秸秆转化为生物质颗粒燃料、生物质酒精等产品,具有良好的环保和经济效益。
三、综合利用技术1. 生物质发酵技术生物质发酵技术是将玉米秸秆通过发酵处理,转化为有机酸、气体等产物的一种综合利用技术。
通过生物质发酵技术处理后的玉米秸秆可以作为有机肥料、发酵饲料等农业生产原料,进一步提高了其资源利用效率。
生物质气化技术是将玉米秸秆通过高温气化反应,将其转化为生物质气体等清洁能源的一种综合利用技术。
玉米秸秆生物降解研究进展
玉米秸秆生物降解研究进展摘要:我国是玉米秸秆产出大国,玉米秸秆资源非常丰富。
由于玉米秸秆结构稳定,木质纤维素含量较高,造成应用困难的。
研究对我国玉米秸秆资源开发和降解方法发展现状进行分析,系统的介绍物理、化学和生物降解方法。
重点指出生物法降解玉米秸秆的优势、降解机理和影响因素,以期为研究玉米秸秆的综合利用提供参考依据。
关键词:玉米秸秆;木质纤维素;降解;微生物玉米是世界上主要的粮食、经济和饲料兼用作物,在食用部位成熟采摘后,剩余的茎叶部位即为玉米秸秆。
人类虽然不能食用玉米秸秆,但是通过研究发现,玉米秸秆的化学组成丰富,具有潜在的工业和农业价值,可以作为原料进一步加工成燃料、饲料、肥料等物质[1]。
目前常用的玉米秸秆降解处理的方法主要包括:化学法、物理法和生物法共三大类,其中生物法研究开展最晚,但是具有绿色、环保、高效的优势,已经成为目前玉米秸秆降解研究的重点方向[2]。
传统的生物降解方法降解木质纤维素的能力较弱,营养物质转换效率较低,限制了玉米秸秆的大规模开发应用。
因此,生物降解方法成为目前研究重点。
本文对我国目前玉米秸秆主要的降解方法和生物法降解玉米秸秆的研究现状进行综述,为提高玉米秸秆的综合应用提高理论支持。
1玉米秸秆资源与应用概况我国玉米的种植面积持续增涨较快,在玉米产量提升的同时,产生大量的玉米秸秆,但是仅有不到20%的玉米秸秆被有效加工,绝大部分的玉米秸秆被不恰当的方式处置,玉米秸秆生物质燃烧价值巨大,并且每年可以持续产生,是目前最有前景的可再生能源[3]。
2玉米秸秆降解方法发展现状目前主要的降解方法包括:物理处理法、化学处理法和生物处理法。
2.1物理处理法物理降解方法是通过机械加工的方法破坏木质纤维素,主要包括以下几方面:(1)粉碎加工,是指通过粉碎的方式,使玉米秸秆颗粒变小,达到分子级别,(2)高压蒸汽爆破,是指将水和玉米秸秆一起放在密闭容器中,保持在一定的温度和压力下,作用一段时间,然后采用突然降压爆破的方法,达到破坏木质纤维层的效果。
秸秆生物降解技术
致富经典20112农村庄稼收获后,秸秆数量巨大,除了部分用于饲料,其余大部分用作烧柴,有的不方便运回家就地焚烧,没有充分利用发挥其价值。
其实农作物秸秆是个宝,它含有大量有机质、氮、磷、钾和作物所需要的微量元素,利用得好是一种非常好的肥料资源。
秸秆的高效利用一直是需要研究的大课题,从2006年开始辽宁省微生物科学研究院与农业部门合作,面对我国北方发展越来越多的设施农业,从秸秆转化肥料角度,进行了多年探索试验,成功研究出秸秆生物降解菌种和使用技术。
秸杆生物降解技术就是利用能够降解秸秆与对土壤有改良作用的微生物菌种配伍,将农作物秸秆转化为新一代植物可以直接利用的二氧化碳、有机质、微量元素,释放热量,实现营养有效循环,从而使农作物瓜、果、蔬菜改变品质,提高产量,显著提高经济效益,也改善了农村生态环境,一亩地大棚消耗4亩地秸秆,有效解决就地焚烧和乱堆乱放污染环境,实现了能源循环利用。
设施农业生产由于棚室位置相对固定,栽培作物种类比较单一,多年连作,很少倒茬,还有大量不合理使用化肥等多种原因,造成土壤板结营养元素平衡被破坏,土壤微生物条件恶化,病原菌大量繁殖,土传病害逐年加重,土壤盐渍化非常严重,致使作物死秧增加,造成蔬菜产量降低,品质下降,严重影响产品质量和经济效益。
使用秸秆生物降解技术,从根本上解决了土壤生态环境恶化,农产品污染,土壤病害严重及温室内冬季地温低,二氧化碳供给不足等问题。
通过实验、示范证明,应用秸秆生物降解技术有以下五个方面明显效应:1提高地温在冬季温室里,白天气温升高很快,地温却由于土壤的导热性能差,造成气温和地温不能同步。
而地温低是影响作物生长发育和产量的关键因素,尤其是数九寒天,要提高一度地温是非常困难,在北方,三九天20厘米地温很少达到12℃,一般在8~10℃,甚至更低,结果造成大棚瓜、果、蔬菜不能正常结果,叶片变得越来越小,特别黄瓜容易出现瓜打顶和花打顶,一旦出现瓜打顶,一个月内很难正常长出黄瓜,影响了生长。
木聚糖酶降解玉米秸秆的工艺研究
b 2 . %, 70 %,63% rp 【a l i ] h t ̄n o ioso t eaao xl icrslb la WS I e 78 0 2. 0 2. 7 e . Cn uo 1e pn l tn f h d r tn fy nn o a xa s ae s esn o i c ̄ i r e g d i o a n tk y y n e
Wa 6 6 % . S2 l
adi di n t o
0 5×1 U ,p v leo 4. f6 /g H au f 0,e m i i f oha de n y i e eaueo 0℃ ,u d rwhc h e rd t nrt f ya ni) sak 玎 st me0 2 n my  ̄lsstmprtr f5 ne ihted ga ai aeo x lni Nm tl o
摘要 [ 目的 ] 利用木聚糖酶 降解 玉米秸秆 中的木聚糖 , 为玉米秸 秆的生物 降解提 供参考 。[ 方法]将玉米 秸秆烘 干 、 磨碎 、 筛。采 用 过 单 因素和正交试验研 究酶添加量 、H值 、 D 酶解 时间及酶 解温度对玉 米秸秆 木聚糖降解率 的影响 。[ 结果 ] 因素 对木聚糖 降解率的 影响 各 由大到小为 :H值 > 解温度 >酶添加量 > p 酶 酶解 时间。酶解温度 为 5 0℃时 , 木聚糖降 解率最大 。木聚糖酶 添加量 为 6 l U g酶解 5 /, X 时 间为 2 及 证I 0h 值为 40 , .时 秸秆木 聚糖 的降解率最 大, 别为 2 . % 、 . % 、 . %。[ 分 78 2 0 2 3 o 7 0 67 结论 】 木聚糖酶降 解玉米秸 秆 中木聚 糖的 最适条件 为: 添加 量 6 × 0 u gp 酶 5 1 / 、H值 4 0 酶解 时间 2 、 4 .、 oh 酶解温度 5 o℃, 该条件下玉米秸秆木 聚糖 的降解率为 2 .1 66 %。 关键词 木聚 糖酶 ; 木聚糖 ; 玉米秸秆 ; 降解 率 中图分类号 1 9 0 1 文献标识码 A ’ 2. o 文章编号 0 1 — 6 12o ) —1 4 — 3 57 6 l(08 3 4 8 0 4 8
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2·2纤维素的降解
纤维素是一种难以被食草动物直接吸收的物质,如果饲料中纤维素含量较高,势必影响喂养效果.因
此,要用玉米秸秆生产高蛋白饲料就必须要降低其纤维素含量.不同来源的纤维素酶的分子特征和催化活
性不尽相同.目前,纤维素酶活力较高的微生物有木霉、黑曲霉、青霉等[7].对于降解玉米秸秆中纤维素多
0·2g,MgSO40·5g, VB10·1mg, CaCl 0·1mg, FeSO4·7H2O 0·4mg, CuSO4·7H2O 0·2mg, ZnSO4·7H2O
1·4mg,琼脂20g,适量葡萄糖和酒石酸铵),平板分离,在30℃恒温箱中用体培养48h分离、纯化[8].
3·2菌株形态
白腐真菌菌落呈椭圆形绒毛状或粉状,扁平、均匀,有同声圆或放射线;菌丝有两叉分支裂殖孢子,单
米秸秆中的纤维素、半纤维素不但被木质素包裹,而且半纤维素的部分共价和木质素结合,形成紧密的结
构[1].这种复杂的结构使得玉米秸秆降解较为缓慢.常用玉米秸秆处理方法有物理方法、化学方法和生物
方法[2].目前,生物法降解玉米秸秆已成为研究热点,玉米秸秆的生物利用研究主要集中在预处理方法的
研究[3].不同的菌种对玉米秸秆的降解效果差异很大,本文通过选育优势菌种组合固体发酵玉米秸秆,进
绿色木霉和黑曲霉一次完成纤维素和半纤维素的降解.
3玉米秸秆的降解与发酵
依据各菌种特性,采用混合菌种发酵.针对玉米秸秆组分特点,选取酵母菌、白腐真菌、绿色木霉、黑曲
霉进行生物降解处理.利用不同菌种分解的酶系,对木质素、纤维素、半纤维素进行有针对性的分解,同时
对比不同菌种组合的发酵效果,以及在不同温度下的效果,最终得出最优组合.
一步提高玉米秸秆降解效果.
1玉米秸秆的组成成分
表1玉米秸秆的化学组成%
组成灰粉纤维素半纤维素木质素可溶出物酯酸盐其他
含量6·1 37·3 20·6 17·5 13·0 2·0 3·5
有关数据显示[4],我国秸秆的
资源总量达5·541×108,t其中含有
的N、P2O5、K2O分别为4·939×
106,t 1·567×106,t 9·825×106,t总
次之,达到340·23 mg·g-1,但纯白腐真菌仅为251·6 mg·g-1,说明绿色木霉糖化能力强,产酶量高.白
腐真菌+黑曲霉+绿色木霉由于酶系最全,因而降解效果最好.
表5发酵菌种组合
菌种组合方式菌种名称
单菌种酵母菌Ⅰ、酵母菌Ⅱ
混合菌种酵母菌Ⅰ+酵母菌Ⅱ
(2)发酵试验 用糖化后的材料进行发酵.本次培
酵产物蛋白质含量更高.
(3)玉米秸秆混合菌发酵中温度对发酵效果影响显著, 35℃为最佳发酵温度, 60h为最有效发酵时
间.
参考文献:
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[2]万晓红.秸秆资源化利用技术分析及新途径探讨[J].农业环境与发展, 2006, 17(3): 39-42.
个或成链状、长筒形;能分解包括木质素在内的全部木材成份.酵母菌菌落,乳白色平滑.绿色木霉,初为白
295第3期 玉米秸秆的生物降解效果研究色致密,菌落为圆形,边缘不规则;菌丝透明有隔膜,分枝复杂,孢子为球形绿色,含有水解结晶纤维素的全
部酶组分,酶蛋白产量高,不能代谢木质素.黑曲霉其营养菌丝分化出厚壁的足细胞,顶端膨大为椭球形或
发酵的影响见表6.
表6温度对发酵的影响%
菌种组合方式
温度/℃
20 30 35 40 50
酵母菌Ⅰ20 25 28 25 15
酵母菌Ⅱ21 28 31 27 12
酵母菌Ⅰ+酵母菌Ⅱ22 30 35 23 14
从表6可以看出, 35℃为最佳
温度,酵母菌Ⅰ+酵母菌Ⅱ效果最
好.随着温度的升高蛋白质产量呈
现下降趋势.
养出的酵母菌有2种菌落形态,将其分为酵母菌Ⅰ、酵母菌
Ⅱ.应用2种酵母菌进行3组实验.发酵组合见表5.
①温度对发酵的影响.取糖化后原料100g分别以表5
的组合进行实验.选择pH约为5,根据温度的不同设定为
20℃, 30℃, 35℃, 40℃, 50℃.每组进行5组发酵实验,在不同温度测定发酵产物蛋白质含量.不同湿度对
[6]张冬艳,张瑞兰,张通.绿色木酶与产朊假丝酵母混合发酵生产纤维素酶和单细胞蛋白[J].内蒙古工业大学学报,
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成份粗脂肪粗蛋白粗纤维水份灰份钙磷
含量1·03 3·70 31·42 5·54 0·35 0·08 6·522发酵玉米秸秆菌种的选取
降解玉米秸秆中的纤维素、半纤维素和木质素,首先要筛选出具有针对性的菌种,利用菌种所分泌的
酶系,对这些物质进行专性的分解.
2·1木质素的降解
白腐真菌是最有效的木质素降解微生物,其中黄抱原毛平革(phanerochaete chrysosporium)可能是研
②时间对发酵的影响.取糖化
后原料100g分别以表5的组合分3
组进行实验.选pH约为5,温度控制在前一组中得出的最佳温度35℃.根据发酵时间的不同设定为24h,
36h, 48h, 60h, 72h, 84h, 96h.在发酵的不同时间分别对发酵结果进行测定蛋白质含量最终得出有效发酵的
最短时间.不同湿度对发酵的影响见表7.
西安工程大学学报
Journal ofXi’an PolytechnicUniversity
第24卷第3期(总103期) 2010年6月Vo.l 24,No. 3(Sum.No. 103)
文章编号:1674-649X(2010)03-0294-04
收稿日期:2010-04-12
基金项目:陕西省科学技术厅自然科学基金项目(2009JM3019)
表7时间对发酵的影响%
菌种组合方式
时间/h
24 36 48 60 72 84 96
酵母菌Ⅰ20 24 28 30 31 31 31
酵母菌Ⅱ21 25 28 31 32 32 32
酵母菌Ⅰ+酵母菌Ⅱ21 26 28 32 33 33 33
296西安工程大学学报第24卷从表7中可以看出, 60h后蛋白质含量的变化趋于平稳.通过表6~7可以看出,酵母菌Ⅰ、酵母菌Ⅱ
1·6mg,ZnSO4·7H2O 1·4mg,CoCl22mg),在30℃恒温箱中用体培养基分离、纯化.
酵母菌分离用牛胃内含物溶于无菌水,取上清液用麦芽培养基(酵母膏3g,麦芽汁3g,葡萄糖5g,琼
脂20g)平板分离,在30℃恒温箱中用体培养基48h分离、纯化.
白腐真菌分离用腐烂潮湿的朽木溶于无菌水,取上清液用白腐真菌培养基(KH2PO41·0g,NaH2PO4
究最为深入、最具有代表性的微生物.其他著名的白腐真菌,如彩绒革盖菌(co riolusve rsicolor),其不仅具
有降解纤维素的能力,同时也表现出更强的降解木质素的能力.在严酷的环境中,白腐真菌利用菌丝、木质
素降解酶及自由基反应作为“利器”攻击和降解木质素,以获得自身的生存和繁殖[6].
从白腐真菌分离出的木质素降解酶有木质素过氧化酶(Lignin Peroxidase/LiP)、猛依赖过氧化酶
以及酵母菌Ⅰ+酵母菌Ⅱ的组合均有很好的共性,这是由于这2种酵母菌均来源于牛胃,有很好的共生
性.
4结 论
(1)降解玉米秸秆中木质素、纤维素和半纤维素的菌种为木质素降解菌为白腐真菌,纤维素和半纤
维素降解菌为黑曲霉和绿色木霉.从动物消化系统中分离出的菌种酶系全,共生性好,对秸秆纤维有较强
的分解作用.
(2)白腐真菌+黑曲霉+绿色木霉组合的发酵结果优于单菌种发酵.糖化、发酵分步骤进行时的发
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[5]刘丽香,吴承祯,洪伟.农作物秸秆综合利用的进展[J].亚热带农业研究, 2006, 2(1): 75-80.
养分为1. 633×107,t相当于全国1999年化肥用量的2/5.秸秆中碳元素占绝大部分,含碳量约占40%以
上,其次为钾、硅、氮、钙、镁、磷、硫等元素.秸秆的有机成分以纤维素、半纤维素为主,其次为木质素、蛋
白质、氨基酸,树脂、单宁等[5].玉米秸秆的化学组成和营养成分组成见表1~2.
表2玉米秸秆的营养成分%
通讯作者:李海红(1971-),女,陕西省西安市人,西安工程大学副教授.E-mai:l lihhcn@ 163. com
玉米秸秆的生物降解效果研究
李海红,郭雅妮,同 帜
(西安工程大学环境与化学工程学院,陕西西安710048)
摘要:分析不同菌种对玉米秸秆的降解效果,生产出易于消化和吸收的高蛋白饲料.选育白腐真
没有抑制作用.⑤不产生有毒物质,菌体耐性高,不容易自溶分解等5点.
分离菌种用培养基有酵母菌采用麦芽培养基,霉菌采用霉菌培养基,白腐真菌采用专用培养基等3种
培养基.分离纯化采用平板固体培养.
霉菌分离用牛胃内含物溶于无菌水,取上清液用霉菌培养基(玉米秸秆粉20g,尿素0·3g,
(NH4)2SO41·4g,CaCl0·3g, MgSO40·3g,蛋白粉0·75g,吐温-80 1g,FeSO4·7H2O 5·0mg,MnSO4·7H2O