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玉米秸秆厌氧发酵产沼气是秸秆能源化利用的主要方式,而秸秆中木质素的大量存在会导致产气率较低、启动时间较长和容易酸败等问题。因此,降低木质素含量是提高底物利用率的关键。微生物预处理以其成本低、无污染、绿色清洁的特点引起广泛关注。因此,本研究选取能分泌木质素降解酶,进行木质纤维素降解的三种白腐菌:黄孢原毛平革菌、云芝栓孔菌和糙皮侧耳菌。通过拮抗实验排除种间拮抗作用,进行组合菌构建并分析其产酶能力;通过单因素实验确定组合菌产漆酶(Lac)、锰过氧化物酶(MnP)和木质素过氧化物酶(LiP)的最佳培养温度与转速,较优的pH值、接种量、固液比;以三种酶活为指标,设计正交实验优化组合菌产酶的最优培养条件,并应用组合菌于玉米秸秆厌氧发酵预处理过程中。具体结果如下:(1)三种白腐菌均能够产生木质素降解酶,其中黄孢原毛平革菌产Lac、MnP和LiP三种酶活性分别为190.36 U/L、296.35 U/L和1346.23 U/L;云芝栓孔菌的三种酶活性分别为365.98 U/L、435.26 U/L和1030.60 U/L;糙皮侧耳菌的三种酶活性分别为480.54 U/L、288.56 U/L和850.29 U/L。排除菌种间拮抗作用构建的四种组合菌,其中三种菌的共同组合,其综合产酶活性大幅度提高,其中Lac、MnP和LiP活性分别为498.00 U/L,525.56 U/L和2329.30 U/L,相较于单一菌种的最大值分别提高3.63%,20.75%和73.02%。(2)单因素实验结果表明,组合菌最佳培养温度为34℃,最佳转速为165 r/min;较优pH值为4.0~5.0,固液比为10~18%,接种量为12~18%。以Lac、MnP和LiP活性为指标,采用正交旋转中心组合实验,确定最优产酶培养条件:pH值为4.6、固液比为15.60%、接种量为15.65%。在该条件下,Lac活性为1086.25 U/L,MnP活性为915.50 U/L,LiP活性为2790.90 U/L。最佳产酶条件下,组合菌对玉米秸秆木质素、纤维素和半纤维素的降解率分别为38.65%、28.50%和44.23%。透射电镜结果显示,组合菌能够侵入玉米秸秆细胞,破坏木质纤维素致密的网状结构,红外光谱的吸收峰变化验证玉米秸秆中的木质素大分子物质的降解与转化。(3)将组合菌应用于玉米秸秆厌氧发酵预处理过程中发现,T3(组合菌预处理9天)的厌氧发酵启动较快,挥发性脂肪酸(VFA)含量最高为14.20 g/L,较CK提高56.56%;日产甲烷最大值为48.00 mL/g,累积产甲烷量为288.26mL/g VS且较CK提高30.25%;微生物群落分析结果表明,组合菌预处理能够提高厌氧发酵过程中微生物群落的丰富度和多样性,Firmicutes、Bacteroidetes和Clostridia为优势菌群,组合菌的预处理能够提高Firmicutes和Clostridia菌群的相对丰度,Spirochaetia、Chloroflexi、Euryarchaeota和Methanomicrobia菌群的相对丰度变化对厌氧发酵进程也存在一定的影响。组合菌产木质素降解酶活性高于单一菌种,其产酶能力与稳定性优于单一菌种,将组合菌应用到玉米秸秆厌氧发酵预处理过程中,能够加快水解速率、提高VFA含量和甲烷产量,对玉米秸秆厌氧发酵应用具有重要意义。