预处理方法对城市落叶生物降解影响的研究.pdfVIP

第19卷3期 应用基础与工程科学学报 V01．19，No．3 20ll 2011年6月 AND June JOURNALOFBASICSCIENCEENGINEERING 文章编号：1005-0930(2011)03-0353-009中图分类号：x705；QSl5文献标识码：A 1．03．001 doi：10．3969／j．iam．1005-0930．201 预处理方法对城市落叶生物 降解影响的研究 胡 滨， 冯 蕾， 吴兆亮， 赵艳丽 (河北工业大学化工学院，天津300130) 摘要：以城市落叶为原料，经试剂预处理后再用纤维素降解菌降解落叶，研究了 酸处理、碱处理、常温浸泡及蒸汽爆破处理对城市落叶生物降解效果的影响．初 步试验结果表明，HCl溶液预处理和蒸汽爆破相结合的方法效果最好．通过正交 实验分析，蒸汽爆破时间对酶活和落叶降解率的影响大于HCI溶液浓度的影 响．在HCI浓度为0．3mol／L，蒸汽爆破时间为20rain的最佳预处理条件下，酶活 达到27IU，落叶降解率达到33．61％．物理和化学的预处理技术与生物降解相结 合，使落叶固废物再利用，减少了环境污染并为葡萄糖生产提供了新的途径． 关键词：预处理；城市落叶；生物降解；酶活；降解率 落叶是目前人类尚没有有效合理利用的巨大自然资源．每年需要消耗国家生活资源 来处理的城市落叶就有几十亿吨，已成为制约城市发展的重要问题【lJ．目前城市落叶主 要有3大处理方法：焚烧、填埋、堆肥．落叶堆肥研究在国外较多L2引，鉴于填埋和堆肥占用 场地大，发酵周期长，利用率差，而且会产生含高浓度污染物的垃圾渗滤液HJ，目前在国 内难以推广实施；落叶作为一种城市垃圾，在焚烧过程中会产生大量的气态污染和数量可 观的固体残渣J．近年来，利用高产纤维素酶菌株对纤维素类物质进行降解已成为研究 热点【6剖，多用于降解作物秸秆产还原糖，但关于纤维素酶作用于落叶国内外相关报道 极少． 本研究在采用纤维素降解菌对落叶生物降解的基础上，在发酵前对落叶进行预处理， 考察了不同预处理方法对发酵酶活以及落叶降解率的影响．相关研究中，秸秆的预处理方 法主要有蒸汽爆破处理、酸碱处理、辐射处理及氨处理等一d21．本研究采用不同酸碱试剂 及蒸汽爆破等方法对落叶进行预处理，以破坏落叶中纤维素的结晶结构和木质素保护层， 使纤维结构松散，以利于后面发酵中酶对其水解．这种对落叶进行预处理的方法在文献中 尚未见报道．本试验中主要研究了预处理试剂以及处理方法的选择，通过数据分析，优化 了预处理工艺，提高了发酵酶活和落叶降解率，为促进可再生资源的开发和落叶的利用提 收稿日期：2009-09-27；修订日期：2010-03-30 基金项目：河北省科技厅河北省科学技术研究与发展指导计划(072156120) 作者简介：胡滨(196I一)，女，副教授．E—mail：hubin@hebut．edu．cn 通讯作者：吴兆亮(1957一)，男，教授．E—mail：zhaoliangwu@163．com 万方数据 354 应用基础与工程科学学报 V01．19 供依据． 1材料与方法 1．1试验材料 落叶：采集于河北工业大学校园内，60。C烘干至恒重，适当粉碎． 菌种：河北工业大学生物工程系实验室自行筛选的木霉属纤维素分解菌． 1．2主要仪器 1型电热恒温培养箱(天津市三水 210S型电子天平(北京赛多利斯有限公司)；HHBl 科学仪器有限公司)；奥利龙868型pH计(上海雷磁仪器厂)；医用高压蒸汽灭菌锅(山 炉(沈阳市长城工业电炉厂)． 1．3试