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.     

同型产乙酸菌研究进展及其环境生物技术应用

同型产乙酸菌(homoacetogen)是一类既能利用多种有机底物异养生长,又能利用CO2/H2或者CO自养生存的厌氧微生物类群.其对各类生态环境适应能力强,可以通过厌氧乙酰辅酶A途径将不同底物转化为乙酸、乙醇等有机物.随着化石能源的枯竭与对同型产乙酸作用理解的加深,同型产乙酸菌逐步应用于有机物或者合成气厌氧发酵、环烃类有机污染物降解等环境生物技术中,成为近年来的研究热点.选择了一些研究较为广泛的同型产乙酸菌类型,介绍了相关生理生态特性,以及近年来针对同型产乙酸菌的环境应用研究进展.     

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).     

同型产乙酸菌株CA3及其发酵葡萄糖产乙酸条件优化

 同型产乙酸菌纯培养物的获得,可为研究其在厌氧生物处理系统中的生理生态功能以及生产化工溶剂乙酸提供种质资源。以CO₂为碳源,采用改良Hungate厌氧技术,从厌氧活性污泥中分离得到一株同型产乙酸菌CA3。该菌株为严格厌氧,卵形,G⁺,可利用H₂/CO₂产乙酸,也能发酵葡萄糖、果糖等产生乙酸。16SrRNA基因序列比对及系统发育树构建结果表明,CA3隶属Blautia sp.。菌株CA3能在20~45℃的温度范围内生长,最适生长温度为35℃,最适初始pH值为8.0。在最适条件下,菌株CA3利用H₂/CO₂产乙酸速率可达8.92mg/(L·h);以酵母粉作为氮源发酵葡萄糖时,发酵体系的乙酸浓度可达1370mg/L。     

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%。     

氢分压对种间氢转移的影响

在厌氧消化的产氢产乙酸阶段,从反应动力学来看,在标准生理状态下的ΔG°′均为正值,表明丙酸丁酸以及乙醇的产氢产乙酸是不能进行的。然而,在产甲烷的作用下,通过产氢产乙酸菌和产甲烷菌间的种间氢转移,体系中的氢分压大为降低,使整个消化过程得以顺利进行。文章以产氢产乙酸作用和产甲烷作用的热力学反应为基础,分别导出它们的自由能与氢分压的关系,分析了氢分压对种间氢转移的影响,得出两类菌群间种间氢转移的理论氢分压范围。进而引入细胞代谢最小能量子概念,对理论氢分压进行修正,得出沼气发酵适宜的理论氢分压范围和最佳氢分压。     

一株分离自潮间带污泥细菌Clostridium sp. T7产氢特性分析

产氢菌株Clostridium sp. T7分离自天津海水浴场潮间带的污泥.研究起始pH、碳源、氮源、NaCl质量分数对菌株T7产氢性质的影响.结果表明:菌株T7最适产氢的起始pH是6.0,能够利用蔗糖、葡萄糖和果糖等碳源发酵产氢.菌株T7能够利用牛肉膏和酵母粉为单一氮源产氢,不能利用蛋白胨为氮源进行产氢.NaCl质量分数能影响菌株T7的产氢量,海水培养条件(NaCl质量分数为3%)下,最高产氢量是每摩尔葡萄糖(1.48,±0.05)mol,相比之下,淡水培养条件下其产氢量提高20%.NaCl质量分数在0.4%～7%时,菌株T7都能够产氢,这表明菌株T7有望应用于淡水或高盐有机废水产氢领域.     

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.     

有机废水厌氧发酵产氢技术的现状与发展

采用厌氧发酵产氢技术处理有机废水产生氢气,并且实现工业化生产的研究在国内外受到广泛关注。文章归纳分析了国内外的厌氧发酵生物产氢原理、厌氧发酵产氢途径及厌氧发酵产氢影响因素,如产氢菌株、基质产氢潜能和外部环境等因素,并总结厌氧产氢数学模式,提出研究与应用中存在的主要问题,最后对该技术的应用发展前景进行了探讨。     

产酸克雷伯氏菌氢酶分离提纯与特性的初步研究

采用硫酸铵沉淀和柱层析 (DEAE-Sepharose F.F., Sephacryl S-200, TSK-DEAE)初步分离纯化了产酸克雷伯氏菌(Klebsiella oxytoca)HP1可溶性氢酶,研究了温度、pH值、电子载体等对氢酶催化放氢活性的影响.研究表明,可溶性氢酶催化放氢的最适温度为30℃,催化放氢的最适pH值为7.5,甲基紫晶(MV)是氢酶催化放氢的最适人工电子载体,氧对氢酶催化活性有较大的抑制作用.     

Partial Characteristics of Hydrogen Production by Fermentative Hydrogen-producing Bacterial Strain B49

0　IntroductionHydrogenproducedbymicroorganismsisrecog nizedasaclean ,efficient ,sustainableandabundantenergyinthefuture .ManystudiesonbiohydrogenproductionhavebeenreviewedbyNandietal[1] .andbyBenemann[2 ] .EnterobactercloacaeIIT BT0 8iso latedfromleafextractbyKumar[3] hadanexcellentabilityto producehydrogenat 2 9.6 3mmolH2 / gdrycell·h .EnterobacteraerogensstrainE .82 0 0 5iso latedfromleavesofMilabilisjalapabyTanisho[4 ] ,evolvedhydrogenat 17mmolH2 / gdrycell·h .Enter obacteraerogens…     

Effects of Iron on Hydrogen-producing Capacity,Hydrogenase and NADH-fd Reductase Activities of a Fermentative Hydrogen-producing Bacterial Strain B49

0　IntroductionHydrogenisaclean ,effectiveandrenewableener gy ,andisanultimatereplacementforfossilhydrocarbonfuelsinthefuture .Biohydrogenproductionfromwasteisattractiveduetoenergyrecoveryandenvironmentalcleanupatthesametime .Biohydrogengenerationbypho to andnon photosyntheticbacteriahasbeenstudiedex tensively[1 4 ] .Ingeneral ,thesemicroorganismscontainFe Sproteins .Forexample ,inhydrogen producingClostridiumcellulolyticumtherearehydrogenase ,NADH fdreductase ,fd NADP+reductase ,fd NAD+…     

Hydrogen Production with High Evolution Rate and High Yield by Immobilized Cells of Hydrogen-producing Bacteria Strain B49 in a Column Reactor

To improve the hydrogen evolution rate in continuous hydrogen production of a novel fermentative hydrogen-producing bacteria strain B49 (AF481148 in EMBL), 4 % immobilized cells by polyvinyl alcohol-boric acid method, with the addition of a small amount of calcium alginate in a column reactor obtain hydrogen yield of 2.31 mol H2/mol glucose and hydrogen evolution rate of 1435.4 ml/L culture*h respectively at medium retention time of 2.0 h with a medium containing 10g glucose/L. Moreover, as the cell density in gel beads is increased to 8%, hydrogen yield and hydrogen evolution rate for 10g glucose/L are 2.34 mol H2/mol glucose and 2912.4 ml/L culture*h respectively at medium retention time of 1.0 h, and for molasses wastewater COD of 7505.9 mg/L hydrogen production potential of 205.6 ml/g COD and hydrogen evolution rate of 2057.7 ml/L culture*h at hydraulic retention time of 0.75 h are observed. In the continuous culture pH value keeps around 3.9 by self-regulating.     

城市有机垃圾厌氧消化痕量激活剂的促进作用及产能研究

城市有机垃圾厌氧消化处理相对其它处理方法而言是一种具有广阔应用前景的垃圾资源化方法,它能充分利用其含有的生物质能.本文研究了痕量金属Fe、Co、Ni对产甲烷菌的激活作用.以有机生活垃圾为基质,进行干式中温厌氧消化,对比研究结果表明:在其他条件相同的情况下,投加痕量金属离子比不投加的系统产气量增加了43.4%,生物气的甲烷含量提高了5.1%,COD去除率提高了10.2%.同时,它还有利于缩短停留时间并减小消化反应器的体积.     

厌氧颗粒污泥流化床处理有机废水的运行特性

提出了厌氧颗粒污泥流化床工艺（简称ＡＧＳＦＢ）．在成功培养出颗粒污泥的基础上,以葡萄糖为基质,全面探讨了ＡＧＳＦＢ处理有机废水的运行效果、产气率、污泥表观产率系数及反应器的耐冲击性能等．结果表明,ＡＧＳＦＢ反应器具有很高的处理效率．水力停留时间ＨＲＴ为４９ｈ,进水化学需氧量ＣＯＤｃｒ＝３２４０ｇ／Ｌ,有机负荷为１５９ｋｇ／（ｍ３·ｄ）时,反应器的有机物去除率仍保持在７５６％以上．ＡＧＳＦＢ对温度降低、负荷提高、短期的低ｐＨ值和有机酸冲击均表现出良好的耐受能力     

颗粒污泥及其形成过程

本文综述了颗粒污泥的性能及形成条件,对在豆制品废水厌氧消化处理的UASB反应器里颗粒污泥形成的过程进行了观察和照相,将颗粒污泥的形成过程分为5个时期,即絮凝污泥丝状菌增长期,颗粒污泥亚单位生成期,亚单位聚集期,初生颗粒生长期及颗粒污泥生长和成熟期。论述了每个时期的污泥形态及工艺运转负荷和注意事项。     

一株硫细菌的生长及脱硫特性研究

从驻马店化工厂分离得到一株硫细菌S0.研究其生长特征,测定了不同温度和pH下S0生长曲线,并研究了此菌株的氧化性以及脱硫能力.结果表明,硫细菌S0的最适生长温度为25℃,最适pH值为8.0.当硫细菌S0的浓度为12×108 cfu/mL,有较强的氧化性,对硫的去除率可达93.5%.