【摘要】： 在沼氣發(fā)酵過程中，甲烷的形成是由一群生理上高度專業(yè)化的古細菌——產(chǎn)甲烷菌所引起。產(chǎn)甲烷菌生長在嚴格厭氧的環(huán)境中，它們不能利用復雜的有機物作為能量來源，只能利用氫氣、二氧化碳、甲酸、甲醇、甲基胺、乙酸等簡單物質(zhì)合成甲烷進行能量代謝，是厭氧發(fā)酵過程的最后一個成員。甲烷的生物合成是沼氣發(fā)酵過程的關鍵步驟，分離鑒定越冬沼氣池中占優(yōu)勢的產(chǎn)甲烷菌及研究產(chǎn)甲烷菌的類群分布，將有利于更好的了解北方冬季條件下產(chǎn)甲烷菌群的活動，為進一步提高沼氣發(fā)酵的效率提供依據(jù)。 通過改進的亨蓋特(Hungate)厭氧技術，從越冬豬糞發(fā)酵沼氣池中分離到兩株產(chǎn)甲烷菌菌株SH01和SH02。菌株SH01呈彎曲桿狀，革蘭氏陰性，有運動性，形成淡黃色菌落，能利用二氧化碳和甲酸鈉作為碳源，但不能利用甲醇、乙酸鈉和三甲胺。該菌最適生長pH為6.8-7.2，最適生長溫度為35-40℃，最適Na~+濃度低于0.1mol／L。通過生理、形態(tài)結構特征與16S rDNA序列的同源性分析，表明菌株SH01是甲烷螺菌屬中的一個成員，為亨氏甲烷螺菌(Methanospirllum hungatei)。 菌株SH02呈球狀，革蘭氏陰性，無運動性，形成淡黃色菌落，能利用二氧化碳和甲酸鈉作為碳源，但不能利用甲醇、乙酸鈉和三甲胺。該菌最適生長pH為7.5-8.0，最適生長溫度為32-37℃，最適Na~+濃度低于0.3mol／L。通過生理、形態(tài)結構特征與16S rDNA序列的同源性分析，表明菌株SH02是甲烷袋形菌屬(Methanoculleus)中的一個成員。 應用MPN法(最大或然估計法)研究在不同節(jié)氣下產(chǎn)甲烷菌類群的變化，通過估計在不同節(jié)氣中利用不同底物產(chǎn)甲烷菌所占的比例，來考查沼氣發(fā)酵的效率與產(chǎn)甲烷菌族群的關系。實驗結果表明，在不同節(jié)氣下乙酸營養(yǎng)型(以乙酸或乙酸鹽為底物)的產(chǎn)甲烷菌在產(chǎn)甲烷菌族群中占有優(yōu)勢，約占60-80％；不同節(jié)氣下產(chǎn)甲烷菌數(shù)量差別較大，，12月份產(chǎn)甲烷菌的數(shù)量最低，約為10×10~6，6月份產(chǎn)甲烷菌的數(shù)量最高，約為10×10~8，與沼氣中甲烷含量與產(chǎn)氣量的變化相一致。
【圖文】：

由16SrRNA堿基序列的相似性確定了產(chǎn)甲烷菌為一同源性較高的菌群，從而提出了一個比較完整的分類系統(tǒng)。這一系統(tǒng)依據(jù)13種17個菌株的分析將產(chǎn)甲烷菌分為3目，4科，7屬，13種。圖1.2為依據(jù)16SrRNA堿基序列構建的古生菌系統(tǒng)發(fā)育樹，從發(fā)育樹中可以看出在整個古菌域中產(chǎn)甲烷菌的種屬最多，在分類學中占有重要地位。 1988年，由Boone提議并在系統(tǒng)細菌學國際委員會產(chǎn)甲烷菌分類學分會的會議上討論確定了描述產(chǎn)甲烷菌新種的最低標準特征[3v]，除了包括細胞和菌落形態(tài)、培養(yǎng)特征、代謝和合成機制、最適生長溫度和pH、最適鹽濃度及G十Cmol%等以外，還推薦應用DNA/DNA雜交、RNA序列分析、蛋白指紋和電子顯微鏡技術。在釗白杰氏系統(tǒng)細菌學手冊》 (1989)第一版第三卷中，產(chǎn)甲烷菌己列有3目，6科

10天后，經(jīng)過氣相色譜檢測可以發(fā)現(xiàn)有甲烷氣產(chǎn)生。由于氣相色譜是通過保留時間定性的，所以第一次檢測選用島津氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀GCMS一QP2010進行定性分析，圖2.1為純甲烷氣(99.995%)的質(zhì)譜譜圖，圖2.2為富集培養(yǎng)試管中氣相成份的譜圖。從圖2.1和圖2.2可以看出，富集培養(yǎng)的試管氣相中含有甲烷氣，而且含有大量的氮氣和二氧化碳，可能是由于接種操作是在厭氧操作箱中進行的，厭氧箱中是混合氣(85%NZ，10%HZ，5%COZ)，所以在把試管中氣相置換成80:20的HZ/CO:后仍有N:氣的殘留而且不被消耗。圖2.1純甲烷氣的質(zhì)譜圖 Fig.2.lGC一 MSofMethane，c.“奮:洲已
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：S216.4

【參考文獻】

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本文編號：2696648