餐厨垃圾沼液发酵微生物制取生物聚酯的初步研究

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餐厨垃圾厌氧发酵液俗称沼液,从餐厨垃圾发酵液资源化利用的视角,在调查分析我国典型餐厨垃圾发酵液的理化特性的基础上,筛选适宜在餐厨垃圾发酵液环境中生存、且能大量生产聚羟基脂肪酸酯(PHA)的特定嗜盐功能微生物菌株,PHA具有完全生物降解性,在可生物降解塑料等方面有广阔的应用前景。调节发酵液的pH值和营养素含量并将其制备成功能微生物的培养基,选择“时间-供氧条件-温度”完成3因素3水平正交试验,分析关键影响因素,确定耐盐微生物在餐厨垃圾发酵液中最大产出PHA的优化技术参数。对餐厨垃圾厌氧发酵液的各种理化及环境参数进行了测定分析,其中生物有机质的含量分别为:蛋白质14.8g/kg、脂肪98.7g/kg、总糖17g/kg。发酵液的污染物主要指标为:总氮3660mg/L、总磷584mg/L、氨氮1286mg/L、化学需氧量(Chemical Oxygen Demand) 16500mg/L、总固体含量(total solid, TS) 2.71%、盐分13.595%o、pH在8.5-9.0左右。从餐厨垃圾厌氧发酵液共筛选获得66株菌株,其中细菌61株,真菌5株。用尼罗蓝染色法初筛,确定三株可能产生PHA的菌,编号分别为12:粪产碱菌(Alcaligenesfaecalis)、13:产碱菌(Alcaligenes aquatilis)、65:甲基营养型芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus)。对筛选出的三株菌以及购买的三株菌:DSMZ3043、 DSMZ2581、DSMZ428进行单因素的实验,调整餐厨垃圾厌氧发酵液的pH并进行酶处理等调节,选择长势较好的3个菌株用气相色谱法进行筛选,确定筛选菌株65号可以产生聚p—羟基戊酸(PHV),购买菌株2581号延长盐单胞菌(Halomonas elongata)可以产生聚羟基丁酸(PHB),而13号菌株两者均不能产生。选择65号、2581号菌株进行最佳发酵条件的优化。设计三因素三水平正交实验,运用响应面优化法对发酵条件进行分析,测试其生产PHA的最佳工艺条件。得出65号菌株在培养温度35℃、供氧条件为间歇震荡、培养时间为108h时,PHV的产量达到最大,为0.95g/L。2581号菌株在培养温度35℃、供氧条件为间歇震荡、培养时间为72h时,PHB的产量达到最高,为0.114g/L。实验初步探索将餐厨垃圾发酵液作为功能微生物培养基资源化利用的过程、机理与影响因素,为开发餐厨垃圾发酵液资源化利用技术提供必要的科学依据与技术支撑。
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