混合培养对沼泽红假单孢细菌生长和产氢的影响及生态学研究

论文摘要

氢能由于其可再生、清洁、高效而成为最具发展前景的替代能源。其中生物制氢由于节能、不消耗矿物资源等突出的优点,逐渐引起人们的关注。光合细菌的混合培养能够提高群体的底物和光能利用效率,增加产氢量,成为氢能发展的重要方向。本文主要研究光合细菌产氢,将不同营养类型和不同性能的菌株组建成高效立体的混合生态群,提高群体的底物和光能利用效率,增加产氢量,将沼泽红假单孢与不同营养类型细菌混合进行能量代谢、生长、产氢、碳源代谢等方面的研究,主要研究内容为:①沼泽红假单培养条件优化研究。②沼泽红假单孢菌与同类细菌混合培养产氢及生态学研究。③沼泽红假单孢菌与厌氧发酵细菌混合培养产氢及生态学研究,同时应用先进的生态学Biolog碳源平板代谢方法,从生长代谢角度更微观的分析纯沼泽红假单孢和混合细菌生长差异。研究结果表明:①R. palustris菌在pH约为6.5~7.0,光强为5000~6000Lx,温度30~35℃,以及厌氧光照的条件下生长和产氢结果最好;细胞促进因子丙酮酸钠和过氧化氢酶对细菌生长有明显作用。②细菌能够通过群体感应系统进行信息交流,出现运动和聚集迹象,利用近自然纯培养法培养出的部分菌落存在凹陷现象。③Biolog碳源代谢对沼泽红假单孢进行了鉴定和碳源代谢,与混合菌进行代谢变化的对比。④沼泽红假单孢与类球红细菌的混合培养,代谢最佳模式为厌氧光照,前24h有一定的相互竞争和抑制作用;沼泽红假单孢与产气肠杆菌混合培养,产氢量最高达到128mL,厌氧发酵细菌对光合细菌的产氢有很大的支持作用。⑤细胞促进因子对细菌的生长有一定促进作用,丙酮酸钠0.2%时对于混合菌的生长影响最大,信号物质影响最小。⑥BiologGN板碳源代谢叠加对照,R. palustris和R. sphaeroide混合后有6种碳源不能被利用,有阻遏作用发生,而这几种碳源在培养纯R. sphaeroide时可以被80%利用;R. palustris和E. aerogenes混合培养能够利用3种在纯培养时不能被利用的碳源,代谢途径发生改变。由此从生态学角度证实,厌氧发酵细菌对紫色非硫细菌的生长有很大的促进和支持作用。混合培养对碳源的有效利用在处理有机废水方面提供了一定的理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 环境的问题与氢能源
• 1.2 生物制氢的发展现状及展望
• 1.2.1 主要的制氢微生物
• 1.2.2 氢能发展现状及展望
• 1.3 光合细菌制氢的原理和影响因素
• 1.3.1 光合细菌概述
• 1.3.2 光合细菌制氢原理及影响因素
• 1.4 紫色非硫细菌特性及混合培养制氢和生态学研究进展
• 1.4.1 紫色非硫细菌特性
• 1.4.2 混合培养制氢
• 1.4.3 生态学研究方法
• 1.5 课题来源、研究内容和意义
• 1.5.1 课题来源
• 1.5.2 内容
• 1.5.3 意义
• 2 材料、设备及方法
• 2.1 实验材料及设备
• 2.1.1 菌株来源
• 2.1.2 培养基
• 2.1.3 实验主要材料与设备
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 菌株形态结构观察及生理生化试验
• 2.2.2 单因素影响实验
• 2.2.3 正交实验
• 2.2.4 能量代谢生长实验
• 2.2.5 产氢实验
• 2.2.6 碳源代谢实验方法
• 2.2.7 平板培养实验
• 3 沼泽红假单孢细菌培养条件优化研究
• 3.1 引言
• 3.2 沼泽红假单孢菌株形态和培养特征
• 3.3 生长因子的优化选择结果
• 3.3.1 pH 值
• 3.3.2 温度实验
• 3.3.3 光照实验
• 3.3.4 丙酮酸钠影响实验
• 3.3.5 过氧化氢酶影响实验
• 3.4 平板培养实验
• 3.4.1 普通琼脂平板培养
• 3.4.2 近自然纯培养
• 3.5 碳源代谢特征实验
• 3.6 小结
• 4 沼泽红假单孢菌与同类细菌混合培养产氢及生态学研究
• 4.1 引言
• 4.2 纯培养与混合培养能量代谢模式比较实验
• 4.3 纯培养和混合培养产氢的比较
• 4.4 细胞促进因子对光合细菌产氢影响正交分析
• 4.4.1 实验结果
• 4.4.2 方差分析
• 4.5 对BIOLOG GN 微孔板碳源代谢对比分析
• 4.5.1 类球红细菌纯培养碳源代谢实验
• 4.5.2 R. palustris 纯培养与R. sphaeroides 混合培养Biolog 碳源代谢差异比较
• 4.5.3 平均颜色变化率（AWCD）
• 4.6 小结
• 5 沼泽红假单孢与厌氧发酵细菌混合培养产氢及生态学研究
• 5.1 引言
• 5.2 纯培养与混合培养能量代谢模式比较实验
• 5.3 纯培养和混合培养产氢量的比较
• 5.3.1 纯沼泽红假单孢菌培养与混合培养的产氢量
• 5.3.2 纯培养及混合培养的产氢能力
• 5.4 产氢影响的因素正交分析
• 5.5 正交实验产氢趋势
• 5.6 BIOLOG GN 微孔板碳源代谢对比分析
• 5.6.1 产气肠杆菌纯培养碳源代谢实验
• 5.6.2 沼泽红假单孢菌与产气肠杆菌混合培养碳源代谢实验
• 5.6.3 平均颜色变化率
• 5.7 小结
• 6 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 问题和建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A 作者在攻读学位期间发表的论文目录
• B 作者在攻读学位期间参加的课题
• C BIOLOG-GN 95 孔碳源列表
• D BIOLOG 碳源代谢照片