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高效产乙酸菌的选育及其复合菌系构建

2020-12-11阅读(137)

高效产乙酸菌的选育及其复合菌系构建

论文摘要

沼气是一种高热值可再生的洁净生物质能源,具有广阔的应用前景。产乙酸菌群在沼气发酵过程中起着关键作用,其产乙酸作用被认为是厌氧消化的第一限速步骤。虽然现今一些产乙酸的纯培养物已在特定的条件下被纯化分离得到,但均未在加速有机物降解、提高沼气产率等方面发挥其最大功效。鉴于我国沼气发酵产酸阶段优良接种物匮乏、冬季原料转化率低、沼气池利用率差等问题,高效产乙酸菌的分离筛选及其复合菌系的构建将有极大的实用价值,是一个前景广阔的研究方向。通过改良亨盖特厌氧操作技术,初筛得到34株纯培养物,复筛选到8株乙酸产量大于5.0mmoL/L的菌株,经鉴定包括肠球菌、乳酸乳球菌、梭状芽孢杆菌三个属。其中ZQ-1、CD-2、ZY-3分别属于梭状芽孢杆菌属的Clostridium glycolicum、Clostridium butyricum、Clostridium bifermentans,乙酸产量分别为18.76、17.05、18.51mmoL/L。对产酸效果较好的ZQ-1、CD-2、ZY-3三株菌的生长及产乙酸特性进行了研究,结果表明,以丁酸为底物,酵母粉为氮源时,菌株ZQ-1在37℃、初始pH8.5条件下,具有最佳的生长和产乙酸能力；0.2M的Na+、8mmoL/L的Mg2+均能明显促进代谢产物乙酸的产生。以葡萄糖为底物,蛋白胨为氮源时,菌株CD-2在初始pH8.0,37℃条件下生长最旺盛,同时产乙酸能力也最好,培养基中加入8mmoL/L的K+能显著增加乙酸产量。菌株ZY-3则在30℃、初始pH7.5条件下,具有最大的产乙酸能力；0.4M的Na+、8mmoL/L的Fe2+能明显促进菌株的产酸能力。将CD-2（Clostridium butyricum）、ZY-3（Closridium bifermentans）、ZQ-1（Clostridium glycolicum）三种菌混合培养,人工构建—高效产乙酸复合菌系Th3,其最佳发酵条件为：初始pH为7.5,按ZQ-1、ZY-3、CD-2的先后顺序接种,接种比例为1：2：1,总接种量6%,30℃深层静置培养,乙酸产率最高能达到10.91mmoL/L·d。经过代谢稳定性测定实验Th3连续培养未出现丢失现象,乙酸产量维持稳定。复合菌系Th3室内沼气发酵应用试验表明,在发酵启动期和盛产气期加入复合菌系Th3均能提高沼气总产气量和产气率,分别比对照提高了10.27%和9.5%,并能明显缩短发酵启动时间3-5天。在发酵末期加入复合菌剂则对整个发酵过程没有太大影响。通过DGGE技术对整个发酵过程中微生物菌群变化的监测发现,在发酵的不同时期,系统中占主导地位的微生物菌群各不相同,其液相末端发酵产物成分及含量也不同。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 目录
  • 引言
  • 1 文献综述
  • 1.1 沼气发酵的基本原理
  • 4形成的微生物学过程'>1.1.1 CH4形成的微生物学过程
  • 1.1.2 沼气发酵微生物之间的生态关系
  • 1.1.3 影响沼气发酵的因素
  • 1.1.4 我国沼气厌氧发酵技术研究现状
  • 1.2 产氢产乙酸菌（HPA）在厌氧消化中的作用
  • 1.2.1 HPA的发现和研究现状
  • 1.2.2 HPA代谢机理及发酵类型
  • 1.2.3 HPA在沼气发酵过程中的作用及地位
  • 1.3 DGGE技术在微生物群落结构研究中的应用
  • 1.3.1 传统研究方法的局限性
  • 1.3.2 DGGE技术动态分析微生物群落遗传多样性
  • 1.4 主要研究内容
  • 2 产乙酸菌的分离及鉴定
  • 2.1 材料与方法
  • 2.1.1 样品来源
  • 2.1.2 实验装置及仪器
  • 2.1.3 试剂
  • 2.1.4 培养基
  • 2.2 实验方法
  • 2.2.1 产乙酸菌的分离筛选
  • 2.2.2 生理生化及分子生物学鉴定
  • 2.3 结果与讨论
  • 2.3.1 富集培养
  • 2.3.2 菌株分离与筛选
  • 2.3.3 产氢产乙酸菌的分类鉴定
  • 2.4 小结
  • 3 三株产乙酸菌的生长及产酸特性研究
  • 3.1 材料与方法
  • 3.1.1 菌种
  • 3.1.2 细菌形态观察
  • 3.1.3 革兰氏染色
  • 3.1.4 生长及产酸特性研究
  • 3.2 结果与讨论
  • 3.2.2 生长及产酸特性
  • 3.3 小结
  • 4 复合菌系的构建及互营特性研究
  • 4.1 材料与方法
  • 4.1.1 菌株
  • 4.1.2 培养基
  • 4.1.3 细菌混合接种液准备
  • 4.1.4 混合菌种及互生特性的研究
  • 4.1.5 生长及产酸特性的研究
  • 4.1.6 代谢稳定性测定
  • 4.1.7 检测指标的测定
  • 4.1.8 数据记录及处理
  • 4.2 结果与讨论
  • 4.2.1 混合菌剂的筛选
  • 4.2.2 最佳接种比例实验
  • 4.2.3 接种顺序实验
  • 4.2.4 发酵条件的优化实验
  • 4.2.5 代谢稳定性测定
  • 4.3 小结
  • 5 室内应用试验
  • 5.1 材料
  • 5.1.1 原料
  • 5.1.2 菌种
  • 5.1.3 主要仪器
  • 5.1.4 实验方法
  • 5.2 结果与讨论
  • 5.2.1 室内应用试验结果
  • 5.2.2 DGGE试验结果
  • 5.3 小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 附录
  • 后记（含致谢）
  • 攻读学位期间取得的科研成果清单

    • 相关论文文献

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