丁酸甲烷发酵优势菌群的选育及其丁酸降解特性

选育以产氢产乙酸菌为优势的复合菌群,对于开发基于强化产氢产乙酸菌群功能作用的高效厌氧生物处理技术具有重要意义。研究表明,以厌氧折流板反应器中的厌氧活性污泥为出发菌群,通过丁酸盐培养基的定向培育,可选育到以降解丁酸的产氢产乙酸菌和产甲烷菌为优势的复合菌群。该菌群在初始pH 7.0、初始丁酸浓度9 319 mg/L和35℃等条件下,经过27 d的培养,其丁酸降解率达到95%,平均降解速率为39.2 mg/d,累积产气量为290 mL,丁酸的比产气速率达到3.95 mL/g,发酵气中的CH_4含量为61%,CO_2含量为22%。     

处理制药综合有机废水活性污泥的特性及其主要厌氧微生物生理群组成的研究

报道了处理制药综合有机废水的活性污泥特性及组成活性污泥的主要微生物生理群：淀粉分解菌、纤维素分解菌、蛋白质分解菌、发酵性细菌、产氢产乙酸细菌、丙酸分解菌、丁酸分解菌、硫酸盐原还细菌、硝酸盐还原细菌、乙酸裂解产甲烷细菌和产甲烷细菌。     

一株产氢产乙酸菌的生长条件及产乙酸特性

在参与有机废水厌氧生物处理的各类微生物菌群中,产氢产乙酸菌群在功能生态位上起着承上启下的作用,对产氢产乙酸过程的强化,将有助于提高厌氧生物处理系统的效能。在前期研究中,通过丙酸和丁酸混合培养基,从厌氧活性污泥中筛选到一株双歧杆菌属(Bifidobacterim)的产氢产乙酸菌AX3。间歇培养试验结果表明,菌株AX3可在pH7.0、30℃条件下获得最佳增殖,不仅对丁酸和丙酸具有很高的乙酸转化率,同时也可发酵多种双糖和淀粉,并产生一定数量的乙酸。作为氮源,氯化铵比尿素更能有效地促进菌株AX3的增殖。     

发酵水稻秸秆产酸复合菌群的筛选与评价

 为开发秸秆发酵生产有机挥发酸的微生物种子资源和研究材料,以牛粪、猪粪堆肥、玉米地土壤、腐木以及猪粪堆肥和腐木混合物为接种物,通过传代富集培养,选育到发酵水稻秸秆产酸性能相对稳定的5个复合菌群,即FM_c、FM_d、FM_s、FM_w和FM_(d+w).经测试,FM_w具有最高的秸秆降解能力,其秸秆降解率可达46.4%;菌群FM_(d+w)发酵秸秆的总酸和丁酸比产率最高,分别为0.64和0.48g/g;发酵秸秆产乙酸能力以菌群FM_d最为突出,其乙酸比产率为0.35g/g.5个复合菌群均缺乏酸性纤维素酶活性,极大限制了秸秆降解率和产酸率,需要进一步的耐酸驯化和培养条件优化.     

预处理方法对细菌降解玉米秸秆产氢能力的影响

为提高细菌降解玉米秸秆产氢能力,实验研究了酸化汽爆预处理、硫酸预处理、氢氧化钠预处理和氨水预处理4种预处理方法对细菌Clostridium sp.X9降解玉米秸秆发酵产氢能力的影响.结果表明,酸化汽爆为最佳的预处理方式.在酸化汽爆预处理条件为硫酸体积分数1%、汽爆温度121℃和汽爆时间2 h时,纤维素降解产氢细菌Clostridium sp.X9利用酸化汽爆玉米秸秆产氢获得的最大产氢率和玉米秸秆降解率分别为6.4 mmol/g和47.8%.液相代谢末端产物主要为丁酸、乙酸和乙醇.     

一种产氢产乙酸菌互营共培养体的筛选及其群落结构解析

厌氧消化系统中的产氢产乙酸菌在营养生态位上位于产酸发酵菌群和产甲烷菌群之间,在功能上起着承上启下的重要作用.该菌群具有与耗氢菌互营共生的特性,其分离纯化非常困难.为了深入了解其生理生态特性,为开发高效的厌氧生物处理技术提供理论基础,采用丙酸和丁酸混合培养基,以具有甲烷发酵功能的厌氧活性污泥为出发菌群,进行了产氢产乙酸菌互营共培养体的选育,并借助于PCR-DGGE技术对其菌群结构进行了解析.经过选择培养基的不断传代培养,最终筛选到2个产氢产乙酸互营共培养体7-m-2a和11-O-1.这2个共培养体不仅对丙酸和丁酸具有很强的降解和产乙酸能力,而且不产甲烷和硫化氢.在这种非产甲烷菌和非硫酸盐还原菌与产氢产乙酸菌组成的互营共培养体中.含有专性的互营产乙酸菌Desulfotomaculum sp.Iso-W2及其伴生菌,其中的伴生菌是能利用甲酸盐和H2/CO2的Uncultured bacterium 054E12_B_DI_P58和Sedimentibacter sp.JN18_A14_H.对这一新的产氢产乙酸菌互营共培养体的发现和选育成功,为更全面地研究产氢产乙酸菌的生理生态特性提供了样本.     

利用酸性末端产物气相色谱分析判定产氢细菌

利用气相色谱分析液相末端产物，对于区分细菌类型和指导制氢反应器的启动运行都具有十分重要的意义．采用实验室配制的专用于分离厌氧发酵细菌的HPB-LR培养基，利用改进后的Hungate厌氧滚管技术和培养瓶平板法，从生物制氢反应器厌氧活性污泥中分离出3株具有代表性的产氢细菌，即R3、R120、RL37；还有一株非产氢细菌fuLl6．同时以乙醇型发酵混合茵作对比．对它们的酸性末端产物进行了气相色谱分析，结果表明，厌氧发酵反应器中的微生物发酵产物主要有乙醇、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸和乳酸．发现3株产氢细菌的酸性末端产物中的乙醇、乙酸的分布占挥发酸总量比例可达99．0％～100．0％，为典型的乙醇型发酵；而分离到的1株非产氢菌RL16，其酸性末端产物的乙醇、乙酸之和的质量分数几乎相当于丙酸的质量分数，为丙酸型发酵；尽管产氢细菌和混合污泥存在着生理代谢上的差异，主导代谢类型没有发生改变，仍然为乙醇型代谢．可以得出结论，利用气相色谱分析从制氢反应器分离出的细菌培养物的液相末端产物，可以初步判断细菌的代谢类型．如果乙醇和乙酸占液相末端产物质量分数的95．0％～99．0％，可以认为该细菌是发酵产氢细菌。     

一株利用乳酸产丁酸梭菌BEY8的鉴定及其特性

从窖泥中分离到一株能利用乳酸产丁酸的菌株BEY8,基于16SrRNA基因序列分析鉴定为梭菌属(Clostridium).BEY8菌体生长和代谢乳酸的最适pH为5.5~6.0,当pH低于4.8或高于6.5,菌体均出现明显的生长和代谢延滞,但最终仍能完全将乳酸转化为丁酸;此外,当乳酸浓度达到156mM时,BEY8的生长及代谢同样出现延滞,且延滞时间随乳酸浓度的升高而延长,但最终都能完全将乳酸转化为丁酸,这些特性表明该菌有较强的环境适应能力及代谢稳定性.在pH4.8时,外加乙酸可显著缩短BEY8的生长延滞期,并提高其对乳酸的代谢速率,但乙酸不能作为菌体的唯一能源生长,而只作为电子受体参与代谢乳酸产丁酸.     

云南小粒咖啡湿法发酵过程中细菌分离与鉴定

咖啡发酵过程中微生物种类、数量的变化及它们的代谢产物如酸等引起的发酵体系变化将直接影响着咖啡的最终品质。本文首次对云南小粒咖啡湿法发酵体系中的pH值和8种有机酸的含量变化进行了测定,并分离和鉴定了发酵过程中的细菌种类。结果发现在整个发酵过程中,pH值变化整体呈下降趋势;本文所测pH值变化与利用HPLC法检测的有机酸草酸、乙酸、乳酸含量变化规律相吻合,而苹果酸、柠檬酸、琥珀酸和丙酸基本上保持不变,其中丙酸含量最低。在20℃下,结合发酵过程中的pH值,采用传统的微生物培养法,对整个发酵过程的细菌进行了分离、纯化和鉴定。结果发现存在大量的产果胶酶的细菌,包括产气肠杆菌Enterobacter aerogenes、肠膜明串珠菌Leuconostoc mesenteroides、枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis、蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus、巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium,冰核活性细菌Erwinia herbicola、肺炎克雷伯菌Klebsiella pneumoniae等,并对分离、鉴定出来的细菌在发酵中所起的作用进行了剖析。     

初始pH对木薯酒精废水高温厌氧产氢的影响

通过间歇实验,考察了初始pH(4.0～10.0)对木薯酒精废水高温(60℃)厌氧产氢的影响.结果表明,初始pH 6.0为高温厌氧产氢的最佳值,累积产氢量为383 mL,单位基质产氢量为70 mL·g-1.挥发性有机酸(VFA)和乙醇的总量随着pH的升高而升高,乙酸的含量越来越大,但丁酸始终占优势.接种污泥在90℃的水浴中加热1 h不能有效地抑制产甲烷菌和同型产乙酸菌的活性,当初始pH 在6.0～10.0时,发现不同程度的氢消耗,并且在初始pH 9.0和10.0时,发酵末期均检测到甲烷.发酵过程中对底物变化的跟踪分析表明,氢气主要在丁酸生成过程中产生,与乙酸关系不大.     

产酸脱硫反应器优势功能菌生态关系

研究产酸脱硫反应器的微生物生态关系 ,对分离出来的 2种优势功能菌AB-ZH0 1和SRB -ZH0 7进行单独和配合生态学实验。碳源被SRB -ZH0 7利用去除硫酸盐的去除率顺序为 :乳酸 >丙酸 >丁酸 >乙酸 >葡萄糖 ;AB -ZH0 1对碳源的利用率顺序为 :葡萄糖 >乳酸 >丁酸 >乙酸 >丙酸。SRB和AB之间存在密切的互生关系 ,AB可以促进葡萄糖的降解并为SRB提供底物 ,SRB代谢产生的H2 S对AB有抑制作用。AB -ZH0 1和SRB -ZH0 7的数量比为 0 .5时 ,SO2 -4的去除率最大     

四川传统烟区烤烟叶面可培养细菌的遗传多样性分析

为认识烤烟(Flue-cured tobaccos)叶面可培养细菌的多样性,挖掘叶面可培养细菌资源.本研究以四川省各传统烟区旺长期烤烟叶片为材料,通过纯培养法及测定菌株的产吲哚乙酸(IAA)能力、溶磷溶钾特性、纤维素降解活性、拮抗病原菌等,并通过反转录重复因子扩增(BOXA1R-PCR)技术、16S rRNA基因测序和系统发育分析研究叶面可培养细菌的遗传多样性和功能特征.结果表明:分离得到的86株叶面细菌中有12株菌株(占总分离菌株的13.95%)具有产IAA的能力,4株产量较高(57μg/mL);有9株(占总分离菌株的10.47%)表现溶磷活性,8株(占总分离菌株的9.30%)表现溶钾活性.基于BOXA1R-PCR图谱选取12株代表菌株进行16S rRNA基因序列测定,系统发育分析显示,86株菌株分别属于节杆菌属(Arthrobacter)、短小芽孢杆菌属(Lysinibacillus)、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)、无色杆菌属(Achromobacter)和假单胞菌属(Pseudomona),其中以假单胞菌属(Pseudomonas)为优势菌属.表明四川传统烟区烤烟叶面存在着丰富的细菌资源.     

活性污泥制氢系统中发酵细菌的分离与鉴定

分离鉴定高效产氢发酵细菌是发酵发生物制氢技术的重要前提,利用Hungater技术与宽体窄颈培养瓶平板技术,以及LM-1和HPB-LR培养基分离鉴定厌氧发酵产氢细菌获得六株产氢细菌,葡萄糖是他们最适宜的底物.他们的产氢代谢为乙醇发酵型.产氢细菌发酵液相末端产物分析表明乙醇和乙酸占其总代谢产物的95?%.生理生化和形态学特征分析表明它们属于一种特殊的微生物类群.16SrDNA碱基序列分析表明它们可以划分为新的种属.     

人源OR51E2基因家族全基因组进化和功能分析

短链脂肪酸(SCFAs)是膳食纤维在肠道细菌发酵过程中的代谢产物,主要包括乙酸、丙酸和丁酸,可通过结合SCFAs受体影响宿主健康.OR51E2为一种新发现的SCFAs受体,关于OR51E2的系统发育及其功能研究相对缺乏.利用生物信息学方法分析人源OR51E2基因家族基因的氨基酸组成、保守基序、蛋白结构、理化特性和系统进...     

UASB生物制氢反应系统生物强化作用研究

采用上流式厌氧污泥床(UASB)反应器,以糖蜜废水为底物,利用厌氧活性污泥发酵产氢.向反应器中投加高产氢微生物产酸克雷伯氏菌HP1,探讨了生物强化作用对反应器产氢能力的影响.研究表明:在污泥接种量为30.0 gVSS/L、启动负荷为6.0 kgCOD/(m3·d)、水力停留时间(HRT)为9 h、投菌量为3%的条件下对生物制氢系统进行强化,可使反应系统产氢能力提高25%,并形成丁酸型发酵产氢,液相末端发酵产物中丁酸和乙酸的含量占挥发酸总含量的63%以上,气相中氢气含量在40%～52%之间,最大产氢量达4.52 L/d.     

厌氧活性污泥发酵制氢系统中的同型产乙酸菌及耗氢作用

 在对连续流搅拌槽式反应器(CSTR)发酵产氢系统中的活性污泥进行分子生物学分析,判断系统中有同型产乙酸菌存在的基础上,通过活性污泥的间歇培养试验,探讨了同型产乙酸作用对活性污泥发酵系统产氢效能的影响.结果表明,CSTR发酵产氢系统的活性污泥中,一种隶属真杆菌属(Eubacterium)的同型产乙酸菌在活性污泥微生物群落中达到了优势程度;以葡萄糖为底物时,同型产乙酸菌的耗氢代谢,可使厌氧活性污泥对葡萄糖的氢气转化率及产氢率分别降低31%和34%,耗氢速率可达0.33mmol/(g·d).     

活性污泥的热处理及其发酵产氢特性

为消除发酵生物制氢系统接种污泥中的耗氢菌,加速系统的启动进程并提高产氢效能,以易得的城市污水处理厂的好氧活性污泥为对象.通过间歇发酵试验,探讨了经65℃、80℃、95℃、110℃处理后的污泥的产氢特性.葡萄糖间歇发酵试验证明,在初始pH 7.0、葡萄糖浓度10 000 mg/L、污泥接种量2 g MLVSS/L(Mixed Liquor Volatile Suspended Solids,MLVSS,混合液挥发性悬浮固体浓度)等条件下,由热处理后的活性污泥构建的发酵系统,其产氢量均大于未经处理的活性污泥反应系统.其中,经65℃处理过的活性污泥具有更高的发酵产氢性能,在72 h的发酵过程中,其累积产氢量为92.53 mL,活性污泥的比产氢率为8.36 mmolH2/gMLVSS,葡萄糖的氯气转化率达到1.08 mol/mol.处理温度不同,活性污泥发酵葡萄糖的液相末端产物也存在差异,经65℃和80℃处理过的活性污泥,末端发酵产物以丁酸和乙酸为主;经95℃和110℃处理过的活性污泥,则表现为混合酸发酵.活性污泥的热处理,对其中的同型产乙酸菌无抑制作用.     

泸型酒酿造过程中上层和下层酒醅的有机酸变化分析

采用高效液相色谱技术(HPLC),对泸型酒上层和下层酒醅发酵过程中的7种有机酸(丙酮酸、草酸、酒石酸、琥珀酸、乳酸、乙酸和柠檬酸)的含量变化进行分析。结果表明,上层和下层酒醅发酵结束时,7种有机酸总量分别为47. 02±0. 83 mg/g干醅和72. 18±0. 11 mg/g干醅。上层酒醅有机酸含量在整个发酵过程中缓慢增长,而下层酒醅在前21天持续较快增长,随后波动增长。乳酸、乙酸、柠檬酸为3种主体有机酸,占7种有机酸总含量的94%以上。乙酸、柠檬酸在上层和下层酒醅中的变化趋势相似,乙酸在第15～18天快速上升,然后急剧下降,之后缓慢增长;柠檬酸在第18～21天出现大幅增长,随后保持缓慢增长。     

秸秆微生物降解及发酵生产乙醇的研究

目的 研究提高微生物降解秸秆的产糖率及利用秸秆降解物发酵生产乙醇的产率.方法 利用单一微生物纯培养和多种微生物混合培养降解秸秆产生可发酵糖,并对秸秆降解物采用非等温同时糖化发酵法(nonisothermal simultaneous saccharification and fermentation,NSSF)和同步糖化发酵法(simultaneous saccharification and fermentation,SSF)进行发酵生产乙醇.结果 采用黑由霉和康宁木霉混合培养降解秸秆时的纤维素酶活力显著高于其他5种降解形式,CMC糖化力(CM-CA)可达到3676U,滤纸糖化力(FPA)可达到680U;采用NSSF法发酵的乙醇产率显著高于采用SSF法发酵的乙醇产率,其最高可达到0.14 g/gDS.结论 采用黑曲霉和康宁木霉混合培养降解秸秆,并采用NSSF法进行发酵生产乙醇,与直接用酶降解秸秆发酵生产乙醇的产率相当,但是成本低于采用商品化的酶.     

不同温度下干玉米秸秆与废弃白菜混贮品质差异及微生物多样性

从感官质量、有机组分和发酵特性等角度研究温度(-3±1、18±1和34±1℃)对干玉米秸秆与废弃白菜混贮品质的影响,并利用高通量测序技术解析微生物菌群多样性.结果表明,贮存60d时,低温组的可溶性碳水化物、粗蛋白、氨态氮/总氮均显著高于中、高温组;而中温组的中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、乙酸含量均明显小于低、高温组,且乳酸/乙酸、乳酸/总有机酸比值相对较高,费氏评分"很好".贮存120d时,3个处理组的乳酸含量随温度升高而显著增加,中温组的乙酸含量亦显著小于低、高温组,中、高温组的丁酸含量、氨氮/总氮均显著低于低温组,费氏评分仍"很好".3个处理组的门水平优势细菌为变形菌和厚壁菌,属水平细菌包括乳杆菌、肠杆菌和肉食杆菌等27个属.中、高温组的有益乳酸菌相对丰度始终高于低温组;肠杆菌等腐败菌的相对丰度明显降低.总之,干秸秆与废弃白菜在中温条件下混贮120d期间的品质始终"很好",而低、高温混贮的"好"品质时长仅60d.