提高太湖蓝藻厌氧发酵产丁酸的预处理方法

第30卷第5期2011年9月食品与生物技术学报JournalofFoodScienceandBiotechnologyVol.30No.5Sept.2011文章编号:1673-1689(2011)05-0734-06收稿日期:2010-12-27基金项目:国家“十一五”科技支撑计划项目(2009BAC52B03);中央高校基本科研业务费专项资金项目(JUSRP11112)。作者简介:任洪艳(1979-),女,黑龙江黑河人,工学博士,讲师,主要从事废弃物资源化方面的研究。Email:renhongyan@jiangnan.edu.cn＊通信作者:阮文权(1966-),男,上海人,工学博士,教授,博士研究生导师,主要从事资源与环境方面的研究。Email:wqruan@jiangnan.edu.cn提高太湖蓝藻厌氧发酵产丁酸的预处理方法任洪艳,吕娴,阮文权＊(江南大学环境与土木工程学院,江苏无锡214122)摘要:蓝藻厌氧发酵定向产丁酸是蓝藻资源化处置的理想方式。作者选择4种操作简单易行的预处理方法,即酸法、碱法、加热和微波法对蓝藻进行预处理,考察处理后蓝藻厌氧发酵的丁酸和有机酸产量。结果表明,各预处理方法均能不同程度地提高蓝藻厌氧发酵过程中的丁酸产量和有机酸产量。其中蓝藻经过pH10碱性预处理后调节初始pH5.0厌氧发酵的丁酸及有机酸产量最高,分别为4390mg/L和5962mg/L,比空白提高了近1倍。关键词:有机酸;丁酸;蓝藻;厌氧发酵;预处理中图分类号:X17文献标识码:APretreatmentMethodstoEnhancetheButyricAcidProductionbyAnaerobicFermentationonTaihuLakeBlue-GreenAlgaeRENHong-yan,LUXian,RUANWen-quan＊(SchoolofEnvironmentandCivilEngineering,JiangnanUniversity,Wuxi214122,China)Abstract:Butyricacidorientedproductionviaanaerobicfermentationisadesirablepathwaytotherecyclingtreatmentofblue-greenalgae.Inthestudy,fourdifferentpretreatmentmethods,namelyacid,alkaline,heatandmicrowavewereusedtoenhancethefermentation.Thecontentofbutyricacidandtotalorganicacidsproducedfrompretreatedblue-greenalgaewasevaluated.Theresultsindicatedthatallpretreatmentsenhancedthettheproductionofbutyricacidandtotalorganicacids.Amongofthem,alkalinepretreatmentatpH10exhibitedthehighestproductionofbutyricacidandtotalorganicacidsfromtheblue-greenalgaefeedstock,thevalueachievedat4390mg/Land5962mg/L,respectively,whichbothdoubledascomparedtothatbeforepretreatment.Keywords:organicacids,butyric,bluealgae,anaerobicdigestion,pretreatment近年来,随着经济和人口的快速增长,水体富营养化现象日益严重,蓝藻水华频频发生,蓝藻问题已成为湖流域的重要研究课题。在蓝藻暴发时,直接打捞蓝藻是减缓爆发程度、保护水体生态环境最直接和安全有效的应急治理方法。但每年打捞上岸的几十万t蓝藻会占用大量的土地堆放,且堆放蓝藻产生渗滤液通过渗透作用、暴雨径流等将形成二次污染。因此妥善处理打捞后的蓝藻显得尤为重要,其中太湖蓝藻打捞后的资源化利用已成为一个颇具吸引力的研究方向[1-3]。作者所在实验室在国内较早地开展了太湖蓝藻资源化方面的研究工作,包括厌氧消化产沼气和挥发性脂肪酸等[4-6]。在先前厌氧消化产丁酸的实验工作中发现[7],蓝藻生物质的水解是限速步骤。这是大多数有机物质存在于细胞内,而蓝藻细胞壁在化学组成上和细菌类似,主要为肽聚糖组成,可分为内外两层(内层是纤维素,少数人认为是果胶质和半纤维素;外层以果胶质为主,有少量纤维素),在厌氧消化处理过程中细胞壁仍不易破裂,从