呂繼良，劉遠(yuǎn)芳，任瀟茜，王振，周波

（1.湖北理工學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，湖北黃石435003；2.中機(jī)國(guó)際工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，江蘇南京210023）

混合菌群降解稻草和污泥轉(zhuǎn)化乙醇的研究

呂繼良1，劉遠(yuǎn)芳1，任瀟茜1，王振1，周波2

（1.湖北理工學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，湖北黃石435003；2.中機(jī)國(guó)際工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，江蘇南京210023）

利用不同的混合菌群降解稻草和污泥轉(zhuǎn)化乙醇。在初始pH值為7、降解溫度為37℃的條件下，利用2 mL綠色木霉、1 mL短小芽孢桿菌和2 mL釀酒酵母降解1 g NaOH預(yù)處理稻草和10 g NaOH預(yù)處理污泥48 h，得到的乙醇產(chǎn)量為83.94 mg/L；在初始pH值為6、降解溫度為37℃的條件下，利用3 mL綠色木霉、2 mL短小芽孢桿菌、3 mL釀酒酵母和2 mL樹(shù)干畢赤酵母降解1 g NaOH預(yù)處理稻草和10 g NaOH預(yù)處理污泥48 h，得到的乙醇產(chǎn)量為49.29 mg/L。結(jié)果表明，綠色木霉、短小芽孢桿菌和釀酒酵母混合菌群能更有效地降解稻草和污泥轉(zhuǎn)化乙醇。

稻草；污泥；混合菌群；乙醇

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)作物秸稈資源非常豐富的國(guó)家，每年的農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量占到了世界總秸稈的20%～30%，數(shù)量高達(dá)7億t左右[1]。但是農(nóng)作物秸稈的利用率還不到50%，剩下50%多的秸稈都被焚燒了，通過(guò)這樣的方式來(lái)處理秸稈既浪費(fèi)資源又污染環(huán)境[2]。農(nóng)作物秸稈主要成分為纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，將農(nóng)作物秸稈中的纖維素和半纖維素用來(lái)生產(chǎn)乙醇是解決環(huán)境污染的有效方法。由于農(nóng)作物秸稈中的木質(zhì)素和半纖維素對(duì)纖維素的保護(hù)作用以及纖維素本身的晶體結(jié)構(gòu)特性，使農(nóng)作物秸稈直接進(jìn)行酶解的效率很低，所以需通過(guò)預(yù)處理來(lái)解除木質(zhì)素和半纖維素對(duì)纖維素的保護(hù)作用、破壞纖維素的結(jié)晶結(jié)構(gòu)、降低木質(zhì)素的聚合度、增加農(nóng)作物秸稈的孔隙度和表面積、增加酶與底物的接觸面積、從而提高酶解的效率[3-4]。目前，微生物降解農(nóng)作物秸稈的主要方法有單菌株降解和混合菌群降解。黃茜等[5]采用平菇和康氏木霉降解秸稈，研究結(jié)果表明，混合菌群降解效果遠(yuǎn)好于單菌株降解效果。李國(guó)強(qiáng)[6]在選用最優(yōu)培養(yǎng)基的條件下，利用綠色木霉和康寧木霉混合菌群對(duì)玉米秸稈的降解效果好于綠色木霉和康寧木霉單獨(dú)降解玉米秸稈的效果。馮玉杰等[7]利用2株纖維素降解菌和酵母菌混合菌群同時(shí)糖化發(fā)酵酸化氣爆預(yù)處理后的玉米秸稈，分別對(duì)單菌株和混合菌群的玉米秸稈糖化及燃料乙醇發(fā)酵進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，混合菌群糖化效果優(yōu)于單菌株糖化效果。

污泥因其有機(jī)物（蛋白質(zhì)、多糖、脂類等）、營(yíng)養(yǎng)元素（氮、磷等）含量高而受到越來(lái)越多的關(guān)注。限制污泥水解的主要因素一是污泥菌體細(xì)胞外有大量胞外聚合物（extracellular polymeric substances，EPS）的緊密包裹，二是污泥菌體細(xì)胞壁（膜）的阻隔[8-9]。污泥預(yù)處理技術(shù)不僅能促進(jìn)胞外聚合物（EPS）中的大分子物質(zhì)水解，而且可以打破污泥菌體細(xì)胞壁（膜），使得污泥菌體內(nèi)的易降解物質(zhì)釋放出來(lái)，同時(shí)能將胞外難降解利用的大分子物質(zhì)降解成易于被利用的小分子物質(zhì)，從而增加污泥中可溶性有機(jī)物含量，提高污泥厭氧發(fā)酵的水解速率[10]。

稻草中含有大量的含碳有機(jī)物，碳氮比（C/N）較高；而污泥中含有大量的含氮物質(zhì)，C/N較低。將稻草和污泥混合，可為微生物生長(zhǎng)繁殖提供充足的C、N及其他營(yíng)養(yǎng)成分。本研究利用綠色木霉、短小芽孢桿菌和釀酒酵母混合菌群與綠色木霉、短小芽孢桿菌、釀酒酵母和樹(shù)干畢赤酵母混合菌群降解稻草和污泥轉(zhuǎn)化乙醇，對(duì)不同的混合菌群降解稻草和污泥轉(zhuǎn)化乙醇過(guò)程中影響乙醇產(chǎn)量的因素進(jìn)行優(yōu)化，并比較兩種混合菌群降解稻草和污泥轉(zhuǎn)化乙醇的效果，為混合菌群降解稻草和污泥轉(zhuǎn)化乙醇的工程放大提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

1.1.1材料

稻草：取自貴州省茅臺(tái)鎮(zhèn)附近的村莊，將取來(lái)的稻草秸稈去除其根部和穗部，風(fēng)干后，用微型粉碎機(jī)粉碎至能夠通過(guò)40目篩但不能通過(guò)60目篩的粉末，貯于廣口瓶中備用。

污泥：取自湖北省黃石市青山湖污水處理廠脫水后的干污泥，并將取來(lái)的污泥放置于陰暗處備用。

1.1.2菌種

（1）綠色木霉（Trichoderma viride）和短小芽孢桿菌（Bacillus pumilus）：中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心，分別可產(chǎn)纖維素酶和木聚糖酶。

（2）釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）和樹(shù)干畢赤酵母（Pichia stipitis）：中國(guó)工業(yè)微生物菌種保藏中心，分別可將葡萄糖和木糖發(fā)酵為乙醇。

1.1.3培養(yǎng)基

（1）保藏培養(yǎng)基A：土豆500 g/L，葡萄糖20 g/L，瓊脂20 g/L，自然pH，121℃滅菌30 min。

（2）保藏培養(yǎng)基B：牛肉膏3 g/L，蛋白胨5 g/L，NaCl 5 g/L，瓊脂20 g/L，pH 7，121℃滅菌30 min。

（3）保藏培養(yǎng)基C：麥芽浸粉20 g/L，瓊脂15 g/L，自然pH，121℃滅菌30 min。

（4）種子培養(yǎng)基A、B、C：分別將保藏培養(yǎng)基A、B、C去除瓊脂，121℃滅菌30 min。

（5）降解培養(yǎng)基：未處理或預(yù)處理稻草若干，未處理或預(yù)處理污泥若干，調(diào)節(jié)至設(shè)定pH，121℃滅菌30 min。

1.1.4試劑

麥芽浸粉：北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司；氫氧化鈉、乙醇（均為分析純）：天津市凱通化學(xué)試劑有限公司；濃硫酸（分析純）：信陽(yáng)市化學(xué)試劑廠；葡萄糖、重鉻酸鉀（均為分析純）：天津博迪化工股份有限公司；瓊脂：青島水產(chǎn)品加工廠；鹽酸（分析純）：中平能化集團(tuán)開(kāi)封東大化工有限公司。

1.2儀器與設(shè)備

FZ102微型植物粉碎機(jī)：天津市泰斯特儀器有限公司；PHS-25pH測(cè)定儀：上海精密科學(xué)儀器有限公司；SE2001F電子天平：上海舜宇恒平科技儀器有限公司；SW-CJ-1D單人單面垂直送風(fēng)凈化工作臺(tái)：杭州哈析儀器儀表有限公司；SPX-250生化培養(yǎng)箱、TS-200B氣浴恒溫振蕩器、HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋：匡貝實(shí)業(yè)（上海）有限公司；TD6M離心機(jī)：長(zhǎng)沙平凡儀器儀表有限公司；UV-6100A紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)：謹(jǐn)誠(chéng)（北京）科技有限公司；XM-600烘箱：余姚市亞泰儀表有限公司；YM50立式壓力蒸汽滅菌鍋：上海三申醫(yī)療器械有限公司。

1.3方法

1.3.1菌種的活化及種子培養(yǎng)基的制備

（1）菌種的活化：從保存斜面中挑取適量的綠色木霉、短小芽孢桿菌，分別在保藏培養(yǎng)基A、B的斜面上劃線接種；從保存斜面中挑取適量的釀酒酵母和樹(shù)干畢赤酵母，在保藏培養(yǎng)基C的斜面上劃線接種；然后置于37℃的生化培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，綠色木霉、短小芽孢桿菌、釀酒酵母和樹(shù)干畢赤酵母均培養(yǎng)5 d后轉(zhuǎn)接下一代，重復(fù)傳代3次保證充分活化。

（2）種子培養(yǎng)基的制備：從保藏培養(yǎng)基A、B上分別取一環(huán)綠色木霉、短小芽孢桿菌接入100 mL種子培養(yǎng)基A、B中，置于30℃、150 r/min的氣浴恒溫振蕩器中培養(yǎng)36 h。從釀酒酵母和樹(shù)干畢赤酵母的保藏培養(yǎng)基C上各取一環(huán)，分別接入兩個(gè)100 mL種子培養(yǎng)基C中，置于25℃、150 r/min的氣浴恒溫振蕩器內(nèi)培養(yǎng)24 h。培養(yǎng)后的液體種子培養(yǎng)基用于乙醇轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。

1.3.2稻草的堿預(yù)處理

稱取20 g稻草粉末置于500 mL的燒杯中，按照固液比1∶20（g∶mL）加入3.5%NaOH溶液400 mL，在100℃條件下水浴加熱35 min。然后用濾紙過(guò)濾，并用蒸餾水將濾餅洗滌至中性，將濾餅放在65℃條件下烘干后，用于乙醇轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。

1.3.3污泥的堿預(yù)處理

在250 mL錐形瓶中，加入5 g污水處理廠脫水后的干污泥，用1 mol/L NaOH溶液將污泥的pH值調(diào)節(jié)至12，然后將錐形瓶置于37℃、轉(zhuǎn)速為110 r/min的氣浴恒溫振蕩器中振蕩24 h。用濾紙過(guò)濾，并用蒸餾水將濾餅洗滌至中性，將濾餅放在65℃條件下烘干后，用于乙醇轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。

1.3.4混合菌群降解稻草和污泥轉(zhuǎn)化乙醇

將綠色木霉、短小芽孢桿菌和釀酒酵母混合菌群與綠色木霉、短小芽孢桿菌、釀酒酵母和樹(shù)干畢赤酵母混合菌群接入100 mL含有稻草和污泥的降解培養(yǎng)基中，在轉(zhuǎn)速為110r/min的氣浴恒溫振蕩器中培養(yǎng)一定時(shí)間后，6000r/min離心樣品5 min，取上清液用于測(cè)定乙醇含量。以乙醇含量為評(píng)價(jià)指標(biāo)，考察降解培養(yǎng)基的初始pH值及比例、接種量、降解溫度、降解時(shí)間、稻草和污泥的質(zhì)量比（g∶g）及預(yù)處理方法對(duì)乙醇產(chǎn)量的影響，并比較兩種混合菌群降解稻草和污泥轉(zhuǎn)化乙醇的效果。

1.3.5乙醇含量的測(cè)定方法

乙醇含量的測(cè)定采用重鉻酸鉀比色法[11-12]。

2　結(jié)果與分析

2.1降解培養(yǎng)基初始pH值對(duì)乙醇產(chǎn)量的影響

將綠色木霉、短小芽孢桿菌和釀酒酵母各1 mL（3種菌種）種子培養(yǎng)基與綠色木霉、短小芽孢桿菌、釀酒酵母和樹(shù)干畢赤酵母各1mL（4種菌種）種子培養(yǎng)基分別接入初始pH值分別為5、6、7、8、9的1 gNaOH預(yù)處理稻草和5 g NaOH預(yù)處理污泥中，置于37℃、轉(zhuǎn)速為110 r/min的氣浴恒溫振蕩器中降解36 h后取樣測(cè)定乙醇產(chǎn)量，結(jié)果如圖1所示。

圖1　初始pH值對(duì)乙醇產(chǎn)量的影響Fig.1 Effect of initial pH on ethanol yield

由圖1可知，在3種菌種的混合菌群降解稻草和污泥轉(zhuǎn)化乙醇的過(guò)程中，初始pH值為5～9時(shí)，乙醇產(chǎn)量先隨著初始pH值的升高而升高；初始pH值為7時(shí)，乙醇產(chǎn)量達(dá)到最高值（40.49 mg/L）；初始pH值＞7之后，乙醇產(chǎn)量隨著初始pH值的升高而降低。因此，3種菌種的混合菌群體系的最適初始pH值為7。在4種菌種的混合菌群降解稻草和污泥轉(zhuǎn)化乙醇的過(guò)程中，初始pH值為5～9時(shí)，乙醇產(chǎn)量先隨著初始pH值的升高而升高；初始pH值為6時(shí)，乙醇產(chǎn)量達(dá)到最高值（33.62 mg/L）；初始pH值＞6之后，乙醇產(chǎn)量隨著初始pH值的升高而降低。因此，4種菌種的混合菌群體系的最適初始pH值為6。

2.2接種體積比對(duì)乙醇產(chǎn)量的影響

將不同體積的綠色木霉、短小芽孢桿菌和釀酒酵母（3種菌種）種子培養(yǎng)基與不同體積的綠色木霉種、短小芽孢桿菌、釀酒酵母和樹(shù)干畢赤酵母（4種菌種）種子培養(yǎng)基分別接入初始pH值為7和6的1 g NaOH預(yù)處理稻草和5 g NaOH預(yù)處理污泥中，置于37℃、轉(zhuǎn)速為110 r/min的氣浴恒溫振蕩器中降解36 h后取樣測(cè)定乙醇產(chǎn)量，結(jié)果如圖2所示。

圖2　接種量對(duì)3種菌種(A)及4種菌種(B)混合發(fā)酵乙醇產(chǎn)量的影響Fig.2 Effect of inoculum of three strains(A)and four strains(B) mixed fermentation on ethanol yield

由圖2A可知，當(dāng)接入2 mL綠色木霉、1 mL短小芽胞桿菌和2 mL釀酒酵母降解稻草和污泥轉(zhuǎn)化乙醇時(shí)，得到的乙醇產(chǎn)量最高，為45.48 mg/L。因此，綠色木霉、短小芽孢桿菌和釀酒酵母的最佳接種量分別為2 mL、1 mL和2 mL。由圖2B可知，當(dāng)接入3mL綠色木霉、2mL短小芽胞桿菌、3 mL釀酒酵母和2 mL樹(shù)干畢赤酵母降解稻草和污泥轉(zhuǎn)化乙醇時(shí)，得到的乙醇含量最高，為34.59 mg/L。因此，綠色木霉、短小芽孢桿菌、釀酒酵母和樹(shù)干畢赤酵母的最佳接種量分別為3 mL、2 mL、3 mL和2 mL。

2.3稻草和污泥質(zhì)量比對(duì)乙醇產(chǎn)量的影響

圖3　稻草和污泥質(zhì)量比對(duì)乙醇產(chǎn)量的影響Fig.3 Effect of mass ratio of rice straw and sludge on ethanol yield

將2 mL綠色木霉、1 mL短小芽孢桿菌和2 mL釀酒酵母（3種菌種）種子培養(yǎng)基與3 mL綠色木霉、2 mL短小芽孢桿菌、3 mL釀酒酵母和2 mL樹(shù)干畢赤酵母（4種菌種）種子培養(yǎng)基分別接入初始pH值為7和6的不同質(zhì)量比（1∶1、1∶5、1∶10、2∶5、3∶5）的NaOH預(yù)處理稻草和NaOH預(yù)處理污泥中，置于37℃、轉(zhuǎn)速為110 r/min的氣浴恒溫振蕩器中降解36 h后取樣測(cè)定乙醇產(chǎn)量，結(jié)果如圖3所示。

較高的底物質(zhì)量濃度有助于提高產(chǎn)物的乙醇產(chǎn)量，從而降低乙醇蒸餾回收所耗用的能量成本[13]；但較高含量乙醇對(duì)反應(yīng)體系中的纖維素酶和發(fā)酵菌株會(huì)產(chǎn)生反饋抑制作用，導(dǎo)致乙醇產(chǎn)量降低。因此，為了能夠更加高效地利用纖維素，同時(shí)又盡可能獲得較高乙醇產(chǎn)量，有必要對(duì)底物質(zhì)量濃度進(jìn)行優(yōu)化[14]。由圖3可知，兩種混合菌群體系均在稻草和污泥質(zhì)量比為1∶10時(shí)，得到最高乙醇產(chǎn)量分別為76.06 mg/L和45.95 mg/L，因?yàn)? g稻草和10 g污泥混合后，得到適合微生物生長(zhǎng)的C/N，從而促進(jìn)微生物生長(zhǎng)繁殖，所以能得到較高的乙醇產(chǎn)量。因此，兩種混合菌群體系的最佳稻草和污泥質(zhì)量比均為1∶10。

2.4稻草和污泥預(yù)處理方法對(duì)乙醇產(chǎn)量的影響

取1 g未處理稻草和10 g未處理污泥（均未預(yù)處理）、1 g NaOH預(yù)處理稻草和10 g未處理污泥（稻預(yù)）、1 g未處理稻草和10gNaOH預(yù)處理污泥（污預(yù)）、1gNaOH預(yù)處理稻草和10 g NaOH預(yù)處理污泥（均預(yù)處理），按照上述兩種混合菌群體系的最佳條件，置于37℃、轉(zhuǎn)速為110r/min的氣浴恒溫振蕩器中降解36 h后取樣測(cè)定乙醇產(chǎn)量，結(jié)果如圖4所示。

圖4　稻草和污泥預(yù)處理方法對(duì)乙醇產(chǎn)量的影響Fig.4 Effect of pretreatment methods of rice straw and sludge on ethanol yield

由圖4可知，兩種混合菌群體系均在預(yù)處理稻草和污泥時(shí)得到較高的乙醇產(chǎn)量。因?yàn)镹aOH處理稻草可以破壞木質(zhì)素的空間結(jié)構(gòu)，其機(jī)理在于氫氧根離子能夠削弱纖維素和半纖維素之間的氫鍵并且皂化半纖維素和木質(zhì)素分子之間的酯鍵；堿性的氫氧化鈉對(duì)稻草分子之間相互交聯(lián)的木聚糖、半纖維素和其他組分的酯鍵也有皂化作用，使酯鍵減少，稻草的孔隙率增加，可使纖維素的降解率大大提高[15-16]。利用NaOH預(yù)處理污泥，NaOH可與污泥菌體細(xì)胞壁（膜）上的脂類發(fā)生皂化反應(yīng)，破壞細(xì)胞膜、釋放大量的有機(jī)物，從而加快污泥胞外聚合物及胞內(nèi)大分子物質(zhì)的水解，從而增強(qiáng)污泥中有機(jī)物的利用率[17，10]。兩種混合菌群體系得到的乙醇最高產(chǎn)量分別為76.06 mg/L和45.95 mg/L。因此，選擇稻草和污泥均進(jìn)行預(yù)處理的方法。

2.5降解溫度對(duì)乙醇產(chǎn)量的影響

按照上述兩種混合菌群體系的最佳條件，分別置于不同的溫度（27℃、32℃、37℃、42℃、47℃）、轉(zhuǎn)速為110 r/min的氣浴恒溫振蕩器中降解36 h后取樣測(cè)定乙醇產(chǎn)量，結(jié)果如圖5所示。

圖5　降解溫度對(duì)乙醇產(chǎn)量的影響Fig.5 Effect of degradation temperature on ethanol yield

由圖5可知，在兩種混合菌群降解稻草和污泥轉(zhuǎn)化乙醇的過(guò)程中，降解溫度為27～47℃時(shí)，乙醇產(chǎn)量先隨著降解溫度的升高而升高；降解溫度為37℃時(shí)，乙醇產(chǎn)量達(dá)到最高值（分別為76.06 mg/L和45.95 mg/L）；降解溫度＞37℃之后，乙醇產(chǎn)量隨著降解溫度的升高而降低，由于溫度較高，綠色木霉和短小芽孢桿菌分別產(chǎn)的纖維素酶和木聚糖酶活性不高，致使纖維素和半纖維素酶解速率降低，從而限制了降解過(guò)程。因此，兩種混合菌群體系的最適降解溫度均為37℃。

2.6降解時(shí)間對(duì)乙醇產(chǎn)量的影響

按照上述兩種混合菌群體系的最佳條件，分別置于37℃、轉(zhuǎn)速為110 r/min的氣浴恒溫振蕩器中降解不同時(shí)間（12 h、24 h、36 h、48 h、60 h）后取樣測(cè)定乙醇產(chǎn)量，結(jié)果如圖6所示。

圖6　降解時(shí)間對(duì)乙醇產(chǎn)量的影響Fig.6 Effect of degradation time on ethanol yield

由圖6可知，在3種菌種的混合菌群降解稻草和污泥轉(zhuǎn)化乙醇的過(guò)程中，降解時(shí)間為12～24 h時(shí)，乙醇產(chǎn)量基本沒(méi)變化，因?yàn)榫G色木霉、短小芽孢桿菌和釀酒酵母混合菌群處于適應(yīng)期；降解時(shí)間為24～48 h時(shí)，乙醇產(chǎn)量隨著降解時(shí)間的增加而升高，并在降解時(shí)間為48 h時(shí)，乙醇產(chǎn)量達(dá)到最高值（83.94 mg/L）；降解時(shí)間＞48 h之后，乙醇產(chǎn)量隨著降解時(shí)間的增加而降低。因此，3種菌種的混合菌群體系的最佳降解時(shí)間為48 h。

在4種菌種的混合菌群降解稻草和污泥轉(zhuǎn)化乙醇的過(guò)程中，降解時(shí)間為12～24 h時(shí)，乙醇產(chǎn)量隨著降解時(shí)間的增加而降低，因?yàn)榫G色木霉和短小芽孢桿菌降解稻草和污泥得到的部分葡萄糖被混合菌群用于自身的代謝，導(dǎo)致轉(zhuǎn)化成乙醇的葡萄糖減少，致使乙醇產(chǎn)量降低；降解時(shí)間為24～48h時(shí)，乙醇產(chǎn)量隨著降解時(shí)間的增加而升高，并在降解時(shí)間為48 h時(shí)，乙醇產(chǎn)量達(dá)到最高值（49.29 mg/L）；降解時(shí)間＞48 h之后，乙醇產(chǎn)量隨著降解時(shí)間的增加稍有降低。因此，4種菌種的混合菌群體系的最佳降解時(shí)間為48 h。

在降解時(shí)間為48 h時(shí)，3種菌種的混合菌群體系比4種菌種的混合菌群體系得到的乙醇產(chǎn)量高。因?yàn)镹aOH預(yù)處理稻草中纖維素和半纖維素分別在綠色木霉產(chǎn)的纖維素酶和短小芽孢桿菌產(chǎn)的木聚糖酶的作用下轉(zhuǎn)化成葡萄糖和木糖，而NaOH預(yù)處理稻草中的纖維素含量高于半纖維素含量，所以得到的葡萄糖含量高于木糖含量。葡萄糖是單糖，較纖維素和半纖維素，更容易被微生物利用。在3種菌種的混合菌群體系中，混合菌群用于自身代謝的葡萄糖較少，大部分的葡萄糖被釀酒酵母轉(zhuǎn)化成了乙醇；而在4種菌種的混合菌群體系中，混合菌群用于自身代謝的葡萄糖較多，只有很少一部分葡萄糖被釀酒酵母轉(zhuǎn)化成了乙醇，雖然樹(shù)干畢赤酵母可將木糖轉(zhuǎn)化成乙醇，但木糖含量比葡萄糖含量低很多，所以4種菌種的混合菌群體系最終得到的乙醇產(chǎn)量仍然比3種菌種的混合菌群體系得到的乙醇產(chǎn)量低。

3　結(jié)論

利用綠色木霉、短小芽孢桿菌和釀酒酵母混合菌群與綠色木霉、短小芽孢桿菌、釀酒酵母和樹(shù)干畢赤酵母混合菌群降解稻草和污泥轉(zhuǎn)化乙醇。結(jié)果表明，在初始pH值為7、降解溫度為37℃的條件下，利用2 mL綠色木霉、1 mL短小芽孢桿菌和2 mL釀酒酵母降解1 g NaOH預(yù)處理稻草和10gNaOH預(yù)處理污泥48 h，得到的乙醇產(chǎn)量為83.94 mg/L。因此，綠色木霉、短小芽孢桿菌和釀酒酵母混合菌群能有效地降解稻草和污泥轉(zhuǎn)化乙醇。

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Degradation of rice straw and sludge into ethanol by multi-specise culture

Lü Jiliang1,LIU Yuanfang1,REN Xiaoqian1,WANG Zhen1,ZHOU Bo2
(1.School of Environmental Science and Engineering,Hubei Polytechnic University,Huangshi 435003,China; 2.China Machinery International Engineering Design&Research Institute Co.,Ltd.,Nanjing 210023,China)

Ethanol was produced by degradation of rice straw and sludge with multi-specise culture.Under the condition of initial pH 7 and degradation temperature 37℃,the 1 g NaOH pretreated rice straw and 10 g NaOH pretreated sludge were degraded by 2 mlTrichoderma viride,1 mlBacillus pumilusand 2 mlSaccharomyces cerevisiaefor 48 h,and the yield of ethanol was 83.94 mg/L.Under the condition of initial pH 6 and degradation temperature 37℃,the 1 g NaOH pretreated rice straw and 10 g NaOH pretreated sludge were degraded by 3 mlT.viride,2 mlB.pumilus,3 ml S.cerevisiaeand 2 mlPichia stipitisfor 48 h,and the yield of ethanol was 49.29 mg/L.The results showed that the multi-specise culture composed of T.viride,B.pumilusandS.cerevisiaecould more effectively degrade rice straw and sludge into ethanol.

rice straw;sludge;multi-specise culture;ethanol

X705

0254-5071（2016）08-0095-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2016.08.022

2016-03-16

湖北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2014CFB183）；湖北理工學(xué)院校級(jí)引進(jìn)人才科研項(xiàng)目（13xjz05R）

呂繼良（1982-），男，講師，博士，研究方向?yàn)樯镔|(zhì)能源轉(zhuǎn)化。