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一株同型产乙酸菌的分离鉴定与营养代谢特性研究

2020-12-08阅读(96)

一株同型产乙酸菌的分离鉴定与营养代谢特性研究

论文摘要

同型产乙酸菌是兼具自养和异养两种代谢方式的严格厌氧微生物,既能以H2还原CO2合成乙酸,也能发酵有机物产生乙酸等小分子有机物,是乙酸生物生产的优良菌种资源,在生物发酵气（富含CO2/H2）、工业合成气（CO/CO2/H2）和木质纤维素等资源化方面展现出了很好的发展前景和应用潜力。然而,目前获得的同型产乙酸菌纯培养物还十分有限,对其生理生态特征的了解也不够深入和全面,严重制约着其应用技术的研发进程。本文以有机废水厌氧处理反应器中的活性污泥为菌源,以CO2为唯一碳源,采用连续传代方式对同型产乙酸菌进行富集,并从中分离得到12个菌株。通过12个纯培养物的耗氢速率和产乙酸速率比较,从中优选出具有优良同型产乙酸特性的菌株ZX。该菌株严格厌氧杆菌,长410μm,革兰氏阳性（G+）,不运动,产芽孢,芽孢卵圆形,端生;可发酵葡萄糖、果糖、纤维二糖和乳糖等单糖和二糖,也可以利用H2/CO2自养生长。基于16S rRNA基因测序的分子生物学鉴定结果表明,菌株ZX隶属于菌属Lysinibacillus。而进一步的形态学和生理生化特征研究表明,菌株ZX在分类学上是Lysinibacillus属的一个新种,将其命名为Lysinibacillus.sp.ZX。生理生态学研究表明,Lysinibacillus.sp.ZX在发酵单糖和二糖,或利用CO2合成乙酸时,只能以酵母粉和蛋白胨等有机物为氮源生长,适宜生长的温度、pH和盐浓度（以Na+计）范围分别为30°C45°C、6.09.0和3.32 g/L。自养生长代谢研究表明,Lysinibacillus.sp.ZX以CO2为唯一碳源时,其乙酸是其唯一液相产物,在35°C和pH 7.08.0等条件下,最大生长速率、耗氢速率和乙酸生成速率分别为1.82×106个/（mL·h）、0.357 mmol/（L·h）和165.15mg/（L·h）。异养生长代谢研究表明,Lysinibacillus.sp.ZX的异养代谢,只有在CO2或HCO3-存在时才能启动,发酵葡萄糖和木糖时（NaHCO3的剂量为1g/L）,其最大产乙酸速率分别为829.01和84.56 mg/（L·h）,乙酸转化率分别高达0.89和1.15 g/g;在发酵水稻秸秆糖化液时,其最大乙酸生成速率可达253.95 mg/（L·h）。经计算,每克秸秆可以产生0.202 g的乙酸。综上所述,Lysinibacillus.sp.ZX具有较强的自养和异养生长和产乙酸能力,且具有良好的环境适应性,易于培养,是一株颇具应用前景的优良同型产乙酸菌。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  •   1.1 课题背景及研究的目的和意义
  •     1.1.1 课题背景
  •     1.1.2 研究目的和意义
  •   1.2 同型产乙酸菌及其生理生态特性研究现状
  •     1.2.1 同型产乙酸菌的发现及资源现状
  •     1.2.2 同型产乙酸菌的代谢特征
  •     1.2.3 影响同型产乙酸菌生长代谢的生态因子研究
  •   1.3 同型产乙酸菌应用潜力分析
  •   1.4 课题来源及主要研究内容
  •     1.4.1 课题来源
  •     1.4.2 主要研究内容
  •     1.4.3 技术路线
  • 第2章 实验材料与方法
  •   2.1 实验材料
  •     2.1.1 菌源
  •     2.1.2 培养基
  •     2.1.3 秸秆
  •   2.2 实验装置
  •     2.2.1 培养基配制与细菌培养装置
  •     2.2.2 主要仪器和设备
  •   2.3 实验方法
  •     2.3.1 厌氧培养基的制备
  •     2.3.2 富集和分离方法
  •     2.3.3 秸秆的预处理方法
  •     2.3.4 形态学鉴定
  •     2.3.5 生理生化鉴定
  •     2.3.6 分子生物学鉴定
  •     2.3.7 生态因子对菌种生长代谢影响的测试
  •   2.4 分析项目及方法
  •     2.4.1 pH和生物量的测定
  •     2.4.2 气相组分和液相组分的检测
  •     2.4.3 生长代谢动力学分析
  • 第3章 同型产乙酸菌的分离鉴定与生理生态特性研究
  •   3.1 引言
  •   3.2 同型产乙酸菌的富集与分离
  •     3.2.1 富集培养物的获得
  •     3.2.2 同型产乙酸菌的分离
  •   3.3 同型产乙酸菌的鉴定
  •     3.3.1 形态学鉴定
  •     3.3.2 生理生化鉴定
  •     3.3.3 分子生物学鉴定
  •   3.4 Lysinibacillus.sp.ZX对碳源和氮源的利用
  •     3.4.1 菌株ZX对不同碳源的利用
  •     3.4.2 菌株ZX对不同氮源的利用
  •   3.5 环境因子对Lysinibacillus.sp.ZX生长代谢的影响
  •     3.5.1 温度的影响
  •     3.5.2 pH的影响
  •     3.5.3 盐浓度的影响
  •   3.6 本章小结
  • 第4章 Lysinibacillus.sp.ZX自养与异养生长代谢特性研究
  •   4.1 引言
  •   4.2 Lysinibacillus.sp.ZX自养生长代谢特征
  •     4.2.1 菌株ZX自养生长代谢规律
  •     4.2.2 自养生长代谢动力学特征
  •   4.3 Lysinibacillus.sp.ZX发酵葡萄糖和木糖的异养生长代谢特征
  •     4.3.1 Lysinibacillus.sp.ZX异养生长代谢的诱导作用
  •     4.3.2 还原糖浓度对Lysinibacillus.sp.ZX生长代谢的影响
  •     4.3.3 Lysinibacillus.sp.ZX发酵还原糖的生长代谢规律
  •     4.3.4 Lysinibacillus.sp.ZX发酵还原糖的生长代谢动力学分析
  •   4.4 Lysinibacillus.sp.ZX发酵秸秆糖化液的代谢特征
  •     4.4.1 Lysinibacillus.sp.ZX的群体生长和代谢转化规律
  •     4.4.2 发酵动力学特征分析
  •     4.4.3 Lysinibacillus.sp.ZX发酵秸秆产乙酸能力的综合分析
  •   4.5 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 张雪

    导师: 李建政

    关键词: 同型产乙酸菌,营养代谢,固定,秸秆资源化

    来源: 哈尔滨工业大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 生物学

    单位: 哈尔滨工业大学

    基金: 国家自然科学基金项目面上项目(No.51778171)“厌氧消化系统主要功能菌群的信号调节机制及控制策略”

    分类号: Q93

    DOI: 10.27061/d.cnki.ghgdu.2019.004448

    总页数: 77

    文件大小: 3302K

    下载量: 101

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