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厌氧消化过程中酶活力与产气量的动态变化关系研究
作 者: 路娟娟
导 师: 张无敌;刘士清
学 校: 云南师范大学
专 业: 农业生物环境与能源工程
关键词: 沼气发酵 酶活力 产气量 动态变化关系
分类号: S216.4
类 型: 硕士论文
年 份: 2007年
下 载: 52次
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内容摘要
沼气发酵技术是有效缓解能源危机和治理环境污染的有效途径之一,得到了政府的大力支持及人民的普遍欢迎。沼气发酵原料利用率及产气率低,一直是沼气发酵技术的瓶颈,基于此,本论文提出了厌氧消化过程中几种重要的酶活力与产气量之间存在一定的动态变化关系的假说,并就此假说进行了一系列的研究,获得了以下的结果:1、测得了羊粪、甘蔗渣、玉米芯、木糖、木聚糖的沼气发酵潜力;2、采用批量发酵工艺,对以羊粪、甘蔗渣和玉米芯(前四种酶)为原料的沼气发酵过程中的淀粉酶、纤维素酶、木聚糖、脱氢酶、蛋白酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶的酶活力与产气量随时间的动态变化关系进行了研究,得出了这些酶的酶活力与产气量之间存在一定的相关性的结论;3、采用连续发酵工艺,考察了以猪粪为原料的沼气发酵过程中的淀粉酶、纤维素酶、木聚糖、脱氢酶的酶活力与产气量随时间的动态变化关系。得出了这几种酶与产气量及甲烷百分含量间具有一定的相关性,且这几种酶的酶活、产气量、甲烷百分含量在发酵过程中的变化幅度比较平稳;4、对正常发酵的发酵系统中分别添加木糖、木聚糖,研究了这两种糖对系统中木聚糖酶活力的诱导作用,并进行了木糖、木聚糖对系统中的淀粉酶、纤维素酶、脱氢酶的酶活力影响作用的研究,得出这两种糖对木聚糖酶有一定的诱导作用,对其他酶的酶活力有影响;5、在沼气发酵的不同时期,通过向发酵系统中添加木聚糖酶,考察木聚糖酶对沼气产气量是否有所提高,得出添加外源木聚糖酶对提高原料产气量有明显的提高作用。对于实验的具体结果请看本论文实验部分。
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全文目录
摘要 5-6 ABSTRACT 6-10 1 前言 10-16 1.1 能源与环境问题 10-12 1.2 开发利用生物质能的重要意义 12-13 1.2.1 生物质能资源量丰富,可再生 12 1.2.2 是调整能源结构、保障能源安全的重要措施 12-13 1.2.3 是保护环境、实现可持续发展的重要途径 13 1.2.4 是促进农村经济发展,建设社会主义新农村的重要举措 13 1.3 沼气发展简史及应用现状 13-16 1.3.1 沼气发展简史 13 1.3.2 沼气应用现状 13-16 2 厌氧消化概述 16-24 2.1 沼气的特点 16 2.2 厌氧消化的机理 16-17 2.3 厌氧消化微生物 17-20 2.3.1 沼气发酵微生物的分类 17-18 2.3.2 沼气发酵微生物之间的关系 18-20 2.4 沼气发酵的工艺条件 20-21 2.5 沼气技术研究现状及需解决的主要问题 21-22 2.5.1 研究现状 21-22 2.5.2 需解决的主要问题 22 2.6 发展沼气的意义 22-24 2.6.1 能源效益 22 2.6.2 生态效益 22-23 2.6.3 经济效益 23 2.6.4 社会效益 23-24 3 本研究的意义及内容 24-27 3.1 本研究的意义 24-26 3.1.1 酶作为生物催化剂的特性 24 3.1.2 研究水解酶的意义 24-25 3.1.3 研究脱氢酶的意义 25-26 3.2 预期的目的 26 3.3 本研究的主要内容及流程设计 26-27 4 羊粪沼气发酵潜力及发酵过程中酶活力动态变化研究 27-42 4.1 材料与方法 27-30 4.1.1 材料 27-28 4.1.2 方法 28-30 4.2 羊粪沼气发酵潜力 30-33 4.2.1 实验结果 31-32 4.2.2 结果与分析 32-33 4.2.3 小结 33 4.3 酶活力动态变化 33-41 4.3.1 淀粉酶与产气量的动态变化关系 34-35 4.3.2 纤维素酶酶活力与产气量的动态变化关系 35-36 4.3.3 木聚糖酶酶活力与产气量的动态变化关系 36-37 4.3.4 蛋白酶活力与产气量的动态变化关系 37 4.3.5 脱氢酶酶活力与产气量的动态变化关系 37-38 4.3.6 多酚氧化酶和过氧化氢酶酶活力与产气量的动态变化关系 38-40 4.3.7 纤维素、半纤维素、木质素含量与产气量的动态变化关系 40-41 4.4 小结 41-42 5 甘蔗渣沼气发酵潜力及发酵过程中水解酶酶活力动态变化 42-48 5.1 材料与方法 42-43 5.1.1 材料 42 5.1.2 方法 42-43 5.2 甘蔗渣沼气发酵潜力 43-44 5.2.1 日产气量 43 5.2.2 发酵前后料液成分变化 43-44 5.2.3 甘蔗渣沼气发酵产气潜力 44 5.2.4 小结 44 5.3 酶活力动态变化 44-47 5.3.1 淀粉酶酶酶活与产气量的动态关系及分析 44-45 5.3.2 纤维素酶酶活力与产气量的动态关系及分析 45-46 5.3.3 木聚糖酶酶活力与产气量的动态关系及分析 46 5.3.4 脱氢酶酶活力与产气量的动态关系及分析 46-47 5.4 小结 47-48 6 玉米芯沼气发酵潜力及发酵过程中水解酶酶活力动态变化 48-54 6.1 材料与方法 48 6.1.1 材料 48 6.1.2 方法 48 6.2 玉米芯沼气发酵潜力 48-50 6.2.1 日产气量 48-49 6.2.2 发酵前后料液成分变化 49-50 6.2.3 玉米芯沼气发酵产气潜力 50 6.2.4 小结 50 6.3 酶活力动态变化 50-52 6.3.1 淀粉酶酶酶活力与产气量的动态关系及分析 50-51 6.3.2 纤维素酶酶活力与产气量的动态关系及分析 51 6.3.3 木聚糖酶酶活力与产气量的动态关系及分析 51-52 6.3.4 脱氢酶酶活力与产气量的动态关系及分析 52 6.4 小结 52-54 7 连续发酵过程中酶活力变化与沼气产气量的动态变化关系研究 54-58 7.1 材料与方法 54-55 7.1.1 材料 54 7.1.2 方法 54-55 7.2 结果与讨论 55-57 7.2.1 淀粉酶酶酶活与产气量、CH_4含量的动态关系及分析 55 7.2.2 纤维素酶酶活力与产气量的动态关系及分析 55-56 7.2.3 木聚糖酶酶活力与产气量的动态关系及分析 56 7.2.4 脱氢酶酶活力与产气量的动态关系及分析 56-57 7.3 结论与讨论 57-58 8 木糖、木聚糖对木聚糖酶的诱导作用及对其它酶的影响作用研究 58-63 8.1 材料与方法 58 8.1.1 材料 58 8.1.2 方法 58 8.2 木糖、木聚糖沼气发酵潜力 58-60 8.2.1 日产气量 58-59 8.2.2 木糖、木聚糖、对照组沼气发酵起始料液浓度 59 8.2.3 木糖、木聚糖沼气发酵产气潜力 59-60 8.2.4 小结 60 8.3 木糖、木聚糖对木聚糖酶的诱导作用及对其他酶的影响 60-62 8.3.1 木糖、木聚糖对木聚糖酶的诱导作用 60-61 8.3.2 木糖、木聚糖对淀粉酶活的影响作用 61 8.3.3 木糖、木聚糖对纤维素酶酶活力的影响作用 61 8.3.4 木糖、木聚糖对脱氢酶酶活力的影响作用 61-62 8.4 小结 62-63 9 沼气发酵过程中添加木聚糖酶对产气量的影响 63-66 9.1 材料与方法 63-64 9.1.1 材料 63 9.1.2 方法 63-64 9.2 结果与讨论 64-65 9.2.1 前期添加木聚糖酶的产气量情况 64 9.2.2 后期添加木聚糖酶的产气量情况 64-65 9.3 结论与讨论 65 9.4 小结 65-66 10 结论及展望 66-69 10.1 结论 66-68 10.2 展望 68-69 参考文献 69-73 致谢 73-74 附录 74
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中图分类: > 农业科学 > 农业工程 > 农业动力、农村能源 > 生物能(生物质能)的应用 > 沼气
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