發(fā)布時間：2020-03-20 01:26

【摘要】： 近年來基于乙醇型發(fā)酵制氫工藝和理論,開展了大量以提高該工藝的產(chǎn)氫效率、完善工程控制對策、實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)為最終目的的理論和應用研究。篩選出若干株產(chǎn)乙醇桿菌,獲得了大量工程控制數(shù)據(jù),研究取得了很大的進展。但是乙醇型發(fā)酵制氫工藝的工程控制對策還有待完善,產(chǎn)氫效率還有待進一步提高。尤其是混合菌種乙醇型發(fā)酵產(chǎn)氫系統(tǒng)的生態(tài)學機制還未完全揭示,監(jiān)測手段尚需完善。本論文就是以乙醇型發(fā)酵產(chǎn)氫系統(tǒng)為核心,對篩選出的產(chǎn)乙醇產(chǎn)氫菌株進行了鑒定,并利用改進的FISH監(jiān)測技術(shù)對混合菌種發(fā)酵產(chǎn)氫系統(tǒng)的細菌種群生態(tài)進行了深入研究。 分離出2株乙醇型發(fā)酵產(chǎn)氫菌株C12,C3。經(jīng)生化和電鏡以及分子生物學技術(shù),比較了它們與本實驗室原有菌株——哈爾濱產(chǎn)乙醇桿菌(Ethanoligenens harbinense)B49的形態(tài)特征、生理生化特征和產(chǎn)氫影響因子,分析了它們的16S rDNA序列和系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系,以及16S-23S rRNA基因間隔區(qū)序列的相似性,確定它們應同屬于哈爾濱產(chǎn)乙醇桿菌。并在此基礎(chǔ)上進行了設(shè)計產(chǎn)乙醇桿菌屬(Ethanoligenens)專一性16S rRNA寡核苷酸探針的研究。結(jié)果證明在16S rRNA基因序列中不存在產(chǎn)乙醇桿菌屬的專一性寡核苷酸探針靶序列,應該在23S rRNA基因序列和16S-23S rRNA間隔區(qū)序列中尋找可能的片段。 對已有的環(huán)境微生物FISH實驗技術(shù)進行了改進。篩選出適合用于發(fā)酵產(chǎn)氫菌群動態(tài)監(jiān)測的寡核苷酸探針Chis150,Ent183和HGC等,并確定了它們的最佳雜交條件。初步建立了以梭菌屬、產(chǎn)乙醇桿菌屬和腸桿菌科為監(jiān)測對象的FISH監(jiān)測系統(tǒng)。然后在對以往的FISH實驗方法進行分析、比較和預試驗的基礎(chǔ)上,簡化了操作步驟,優(yōu)化了實驗條件,降低了實驗成本,使之更加適合于混合菌種發(fā)酵產(chǎn)氫系統(tǒng)的快速監(jiān)測。 應用改進的FISH技術(shù),監(jiān)測了連續(xù)流攪拌槽式(CSTR)發(fā)酵制氫反應器的啟動階段、乙醇型與丁酸型2種產(chǎn)氫發(fā)酵類型運行過程和發(fā)酵類型轉(zhuǎn)化過程中的目標菌群動態(tài),以及厭氧折流板式發(fā)酵產(chǎn)氫系統(tǒng)(ABR)中的目標菌群豐度等,并深入分析了種群生態(tài)對產(chǎn)氫速率、生物量和發(fā)酵產(chǎn)物的影響及其與發(fā)酵類型的關(guān)系。 首次發(fā)現(xiàn)梭菌屬、產(chǎn)乙醇桿菌屬和腸桿菌科在決定產(chǎn)氫發(fā)酵類型方面有重要作用。乙醇型發(fā)酵以梭菌屬和產(chǎn)乙醇桿菌屬為優(yōu)勢種群,丁酸型發(fā)酵以腸桿菌為優(yōu)勢種群。指出在混合菌種發(fā)酵產(chǎn)氫系統(tǒng)啟動期有機負荷和pH值共同影響發(fā)酵類型的形成,而運行期pH值是最重要的調(diào)控因子,并對工程控制對策提出了相應建議。
【圖文】：

圖 3-1 三株發(fā)酵產(chǎn)氫菌掃描電鏡和透射電鏡照片3-1 The scanning electronic and transmission electronic microscope photos oa（左側(cè)為掃描電鏡照片，放大倍數(shù)為 5×103；右側(cè)為透射電鏡照片，放分別為B49、C3-2×104，C12-1.5×104）- 41 -

哈爾濱工業(yè)大學工學博士學位論文3.2.4.2 16S rDNA基因序列的同源性分析 對不同細菌的 16S rRNA序列進同源性比較分析是推斷細菌的系統(tǒng)發(fā)育及進化關(guān)系的一個重要方法�？梢杂� 16S rRNA恒定區(qū)序列特別保守的特點，在恒定區(qū)上設(shè)計引物，將細16S rRNA擴增出來，讀取 16S rRNA序列，對不同細菌的 16S rRNA進行源性比較及分析[115]。C3、B49 的 16S rDNA序列已經(jīng)測定，均可從NCB站查到，其登錄號分別為AY363375(C3)，，和AY481148（B49）。把三株產(chǎn)菌的 16S rDNA 基因序列和與其同源性最高的 8 株細菌相比較，生成進樹，如圖 3-3 所示。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：X703

【引證文獻】

相關(guān)博士學位論文 前2條

1 焦安英;甘蔗壓榨汁制氫系統(tǒng)的工程控制對策及其微生物群落研究[D];東北林業(yè)大學;2011年

2 謝天卉;L-半胱氨酸對細菌產(chǎn)氫過程的促進作用[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

相關(guān)碩士學位論文 前1條

1 張秋霞;FISH檢測多粘類芽孢桿菌研究及其在豬糞有機肥和土壤中的應用[D];南京農(nóng)業(yè)大學;2010年

本文編號：2591023