用作沼氣發(fā)酵原料的有機物種類繁多,如禽畜糞便、作物秸稈、食品加工廢物和廢水,以及酒精廢料等,其主要化學成分為多糖、蛋白質和脂類。
其中多糖類物質是發(fā)酵原料的主要成分,它包括淀粉、纖維素、半纖維 素、果膠質等。這些復雜有機物大多數在水中不能溶解,必須首先被發(fā)酵所分泌的胞外酶水解為可溶性糖、肽、氨基酸和脂肪酸后,才能被微生物所吸收利用。發(fā)酵性將上述可溶性物質吸收進入細胞后,經過發(fā)酵作用將它們轉化為乙酸、丙酸、丁酸等脂肪酸和醇類及一定量的氫、二氧化碳。在沼氣發(fā)酵測定過程中,發(fā)酵液中的乙酸、丙酸、丁酸總量稱為中揮發(fā)酸(TVA)。蛋白質類物質被發(fā)酵性分解為氨基酸,又可被合成細胞物質而加以利用,多余時也可以進一步被分解生成脂肪酸、氨和硫化氫等。蛋白質含量的多少,直接影響沼氣中氨及硫化氫的含量,而氨基酸分解時所生成的有機酸類,則可繼續(xù)轉化而生成甲烷、二氧化碳和水。脂類物質在脂肪酶的作用下,首先水解生成甘油和脂肪酸,甘油可進一步按糖代謝途徑被分解,脂肪酸則進一步被微生物分解為多個乙酸。
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