1、黑龍江農業科學2009(5 :128129Heilongjiang Agricultural Sciences農村能源黑龍江農業科學128溫度對產甲烷菌群發酵性能的影響裴占江, 王大慰, 張楠, 王偉, 劉杰(黑龍江省農業科學院農村能源研究所, 黑龍江哈爾濱150086摘要:對厭氧發酵過程中不同溫度條件下產甲烷微生物菌群的發酵性能進行研究結果表明:在1035區間, 甲烷菌的產氣能力隨著溫度的升高而增強, 甲烷含量也隨之增高。1020區間因不適合產甲烷菌的生長而影響產氣量,2530區間適合產甲烷菌群的生長, 為產氣量較為理想。通過對產甲烷菌群活性影響因子的p H 研究表明:沼氣發酵菌群適宜生長的

2、p H 為6. 87. 5。關鍵詞:甲烷菌; 溫度;p H ; 發酵性能中圖分類號:S154.3文獻標識碼:A文章編號:100222767(2009 0520128202E ffect of T emp eratu re on th e E fficiency of M eth anogenic B acteriaPEI Z h an 2jiang ,W ANG Da 2w ei ,ZH ANG N an ,W ANG W ei ,LIU Jie(Rural Energy S ources Institute of Heilongjiang Academy of Agricultural Sc

3、iences , Harbin , Heilongjiang 150086Abstract :In this paper ,the effects on the biogas production of fermenta 2tion process were studied. The results were as follows :The with the increasing temperature between 1035, content of 1020were not only un 2fitted for the methanogen between 2535were suitab

4、le for the methanogen H of biogas fermentation broth was also determined ,the flora ap 2p was between 6. 87. 5. K ey w bacteria ;temperature ;p H收稿日期:2009205204基金項目:哈爾濱市科技創新人才研究專項資金項目(RC2009QN008006 ; 黑龍江省農業科學院創新工程資助項目第一作者簡介:裴占江(19802 , 男, 黑龍江省人, 碩士, 研究實習員, 從事可再生能源研究。E 2mail :neaupzj163. com 。通訊作者:劉

5、杰,E 2mail :liujie1677126. com 。沼氣發酵是指在沒有硝酸鹽、硫酸鹽、氧氣和光線的條件下, 經微生物分解作用, 使復雜的有機物中的碳素化合物徹底氧化分解成CO 2, 一部分碳素徹底還原成甲烷的過程。沼氣發酵過程是一個由多種微生物聯合, 交替作用的復雜生化過程, 而這些過程又受到溫度的影響, 了解其發酵過程中各種微生物隨溫度的變化規律, 對于有效控制發酵過程, 了解發酵進行的階段, 優化發酵條件, 提高產氣效率, 具有極其重要的作用。1材料與方法1. 1菌種混合菌:由黑龍江省農業科學院農村能源研究所從沼氣發酵罐中提取沼液自行分離得到。1. 2培養基1L 培養基中的基本成

6、分包括:MgCl 20. 1g ,NaCl 3. 0g ,NH 4Cl 1. 0g ,K 2HPO 40. 4g ,KH 2PO 40. 4g , 半胱氨酸0. 5g , 酵母膏5g 。無機鹽溶液25mL , 維生素液10mL 。微量元素液10mL ,0. 2%刃天青0. 2mL , p H7. 0。1L 無機鹽溶液包括:K 2HPO 412g ,KH 2PO 412g , (NH 4 2SO 412g ,NaCl 12g ,MgSO 47H 2O 12g ,CaCl 22H 2O 12g 。1L 維生素液中包括:鈷氨素0. 010g , 抗壞血酸01025g , 核黃素0. 025g , 檸

7、檬酸0. 020g , 吡多醛0. 050g , 葉酸0. 010g 。對氨基苯甲酸0. 010g , 肌酸0. 025g 。1L 微量元素液中包含:MnSO47H 2O 0. 01g ,Zn 2SO 47H 2O 0. 05g ,H 3BO 30. 01g ,N (CH 2COOH 31. 00g ,CaCl 20. 01g ,Na 2MoO 40. 01g ,C oCl 26H 2O 0. 20g , Al K (SO 4 20. 01g ,C oCl 26H 2O 0. 1g ,NiCl 26H 2O 0102g ,FeSO 47H 2O 0. 1g 。1. 3試驗方法1. 3. 1試驗

8、裝置試驗裝置為實驗室自行設計的小5期裴占江等:溫度對產甲烷菌群發酵性能的影響農村能源 129黑龍江農業科學型厭氧發酵裝置, 主要由發酵瓶與集氣裝置組成。1. 3. 2培養方法向250mL 血清瓶中注入100mL 培養基, 充氮脫氧后滅菌備用; 取出菌種, 同時將菌種打碎; 用無菌注射器取打碎后的發酵菌種。按體積比為14的比例接種到裝有液體培養基的血清瓶中; 將接種完成的血清瓶置于不同溫度下富集培養。每個處理設3次重復。1. 4分析方法氣相組分由氣相色譜儀(G C 27890A , 美國安捷侖科技有限公司生產 測定, 使用熱導檢測器(TCD ; 氣化溫度100, 柱溫50, 檢測器溫度250;

9、高純氮氣、氫氣為載氣, 流量為30mL min -1。通過外標法定量分析氣體中各組分的含量。所產生的氣體用排水法收集和計量。2結果與分析2. 1沼氣發酵過程中日產氣量和產氣總量的變化本次試驗的發酵周期為26d , 圖1,2中表明, 在1035區間, 沼氣發酵菌群產氣能力隨溫度升高而增高。在試驗結束時,10的最大日產氣量為4mL , 總產氣量為127. 5mL ;15的最大日產氣量為4. 5mL , 整個發酵周期總產氣量為210mL ,30、35試驗組無論在, 產氣量可達到27mL , mL 20、10, 從而圖1不同溫度條件下產氣動態變化圖2溫度對沼氣菌群產氣總量的影響2. 2不同發酵溫度對沼

10、氣發酵過程中甲烷含量的影響從圖3可以得出, 發酵溫度不同甲烷的含量也不一樣, 溫度越高甲烷的含量也越高, 本實驗35時甲烷含量最高可以達到70%以上,10、15最低只有30%左右。另外在25、30、35下隨著發酵時間的延長甲烷的含量不斷增加, 從最初的30%增長到后來的70%左右。而10、15甲烷含量基本沒有什么變化, 只有30%左右。圖32. 3p H 的變化; 隨后p H , 產甲烷菌的活性較低; , 生長相對較, 所以在發酵初期p H 會略有下降。而隨后, 由于產氨細菌的大量活動, 蛋白質分解和脫氨作用的強烈進行, 為甲烷菌提供了豐富的氮素營養, 故使發酵液的p H 又開始上升。25、3

11、0、35發酵液的p H 高于15、10, 這與其中產甲烷菌群較活躍有關, 產氣量也較多。到發酵結束時,15、10的發酵液的p H 始終沒有太大的變化, 這有可能是因為溫度太低, 不適于沼氣微生物的生長, 因此其p H不會有太大的變化。圖4厭氧發酵液p H 隨發酵時間的變化3結論在1035區間, 產甲烷菌的產氣能力隨著溫度的升高而增強。溫度在20以下時不適宜產甲烷菌的生長。隨著溫度的增高, 甲烷含量也隨之增高。35時(下轉第140頁國際交流黑龍江農業科學5期黑龍江農業科學140學和開展合作研究, 使全院科技隊伍的整體素質適應了建設全國一流農科院的需要。積極與國外農業科研單位和院校建立友好合作關系

12、, 先后與英國皇家農業大學、美國密執安州立大學、日本專修大學北海道短期大學、巴西農業部等建立了友好合作關系, 在生物技術、大豆疫霉病、馬鈴薯晚疫病、白漿土改造等方面進行了廣泛深入的合作, 促進國外最新研究成果與我院科技工作有效結合3。并與英國皇家農業大學、中國生物工程學會、黑龍江省外國專家局、香港文匯報共同主辦了“2006中國黑龍江國際農業生物技術峰會”。1. 3積極主動, 有計劃地開展國際學術交流活動在黑龍江省農業科學院歷史上首創以英語為母語的發展中國家學員培訓的先河。歷經三年申報由中國科技部國際合作司主辦, 黑龍江省科技廳、黑龍江省農業科學院、農業部脫毒馬鈴薯種薯質量監督檢驗測試中心(哈爾

13、濱 共同承辦, 黑龍江省對外科技交流中心協辦的“2008馬鈴薯病害檢測技術國際培訓班”于2008年9月1427日在黑龍江省農業科學院圓滿完成。來自南非、羅馬尼亞、捷克、蒙古、朝鮮、印度尼西亞、巴基斯坦等國家的17名學員參加了此次為期14d 的培訓班。科技日報黑龍江日報專家授課、式, , 使學員系統地細菌、品種純度等各項檢測技術。通過培訓班這一窗口, 展示了我國在馬鈴薯病害檢測技術方面取得的豐碩成果, 擴大了我國在發展中國家的影響力。2幾點建議目前黑龍江省農業科學院已形成全方位、多層次、寬領域的對外開放格局, 該院的發展為外事工作提供了廣闊的舞臺, 也提出了更高的要求。針對本院外事工作中尚存的一

14、些不足, 如報送出國材料不及時、對國際合作項目重視不足等。為適應新的形勢和任務的要求, 推動外事工作不斷上水平, 提出以下建議:2. 1深入實施“項目年”活動, 推動外事工作不斷創新創新是外事工作的活力和生命線, 也是外事工作取得新突破的必然選擇和根本途徑。充分認識到“項目年”的重要意義, 要盡一切努力, 做大量、細致、充分的工作來爭取項目4。在保持原有項目渠道的基礎上, 全面增強創新意識, 形成工作新思路、找到工作新方法、建立工作新機制、樹立服務新形象、實現工作新突破、開拓新的項目渠道。2. 2進一步提高對外事工作重要性的認識外事工作是黑龍江省農業科學院工作的重要組成部分, 外事工作直接關系

15、到對外開放和國際影響力的提升。要認真研究新形勢下外事工作與全院中心工作緊密結合的新路子、新方法, 解放思想, 開拓思路, 求真務實, 與時俱進, 不斷開創黑龍江省農業科學院外事工作的新局面。2. 3進一步加大外事工作管理與服務力度要進一步強化外事工作的統一歸口管理, 不斷完, , 優化出國團組規范因公出國辦, 努力提供更加快捷、方便、優質的服務。2. 4進一步拓展多領域的對外交往活動要進一步鞏固和發展合作交流關系, 按照提高與開拓并舉的要求, 實行優勢互補、合理布局, 積極推進全方位、多領域、可持續地交流與合作, 推動合作交流關系的深入發展。參考文獻:1何寧. 積極引進國外智力加速我院農業高新技術研究開發J.黑龍江農業科學,2000(5 :49250.2王守民, 程愛華, 王絳輝. 山東省農業科學院對外合作的回顧和發展思路J.山東農業科學,2001(6 :47248.3魏東, 趙立新. 增強引進外事工作力度, 全面推進我院科研工作上新臺階J.農村科技,1999(6 :23224.4牛淑云. 農業外經外事工作思路J.甘肅農業,2005(10 :76(上接第129頁甲烷含量最高可以達到70%以上,10、15最低只有30%左右。沼氣發酵菌群適宜生長的p H 為6. 87. 5, 這與