【摘要】： 近年來(lái)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(duì)策、實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)為最終目的的理論和應(yīng)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(jìn)展。但是乙醇型發(fā)酵制氫工藝的工程控制對(duì)策還有待完善,產(chǎn)氫效率還有待進(jìn)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(xué)機(jī)制還未完全揭示,監(jiān)測(cè)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(duì)篩選出的產(chǎn)乙醇產(chǎn)氫菌株進(jìn)行了鑒定,并利用改進(jìn)的FISH監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)混合菌種發(fā)酵產(chǎn)氫系統(tǒng)的細(xì)菌種群生態(tài)進(jìn)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(xué)技術(shù),比較了它們與本實(shí)驗(yàn)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(yīng)同屬于哈爾濱產(chǎn)乙醇桿菌。并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了設(shè)計(jì)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(yīng)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(duì)已有的環(huán)境微生物FISH實(shí)驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)。篩選出適合用于發(fā)酵產(chǎn)氫菌群動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)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(cè)對(duì)象的FISH監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。然后在對(duì)以往的FISH實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行分析、比較和預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,簡(jiǎn)化了操作步驟,優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)條件,降低了實(shí)驗(yàn)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(cè)。 應(yīng)用改進(jìn)的FISH技術(shù),監(jiān)測(cè)了連續(xù)流攪拌槽式(CSTR)發(fā)酵制氫反應(yīng)器的啟動(dòng)階段、乙醇型與丁酸型2種產(chǎn)氫發(fā)酵類型運(yùn)行過(guò)程和發(fā)酵類型轉(zhuǎn)化過(guò)程中的目標(biāo)菌群動(dòng)態(tài),以及厭氧折流板式發(fā)酵產(chǎn)氫系統(tǒng)(ABR)中的目標(biāo)菌群豐度等,并深入分析了種群生態(tài)對(duì)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(shì)種群,丁酸型發(fā)酵以腸桿菌為優(yōu)勢(shì)種群。指出在混合菌種發(fā)酵產(chǎn)氫系統(tǒng)啟動(dòng)期有機(jī)負(fù)荷和pH值共同影響發(fā)酵類型的形成,而運(yùn)行期pH值是最重要的調(diào)控因子,并對(duì)工程控制對(duì)策提出了相應(yīng)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(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文3.2.4.2 16S rDNA基因序列的同源性分析 對(duì)不同細(xì)菌的 16S rRNA序列進(jìn)同源性比較分析是推斷細(xì)菌的系統(tǒng)發(fā)育及進(jìn)化關(guān)系的一個(gè)重要方法�？梢杂� 16S rRNA恒定區(qū)序列特別保守的特點(diǎn)，在恒定區(qū)上設(shè)計(jì)引物，將細(xì)16S rRNA擴(kuò)增出來(lái)，讀取 16S rRNA序列，對(duì)不同細(xì)菌的 16S rRNA進(jìn)行源性比較及分析[115]。C3、B49 的 16S rDNA序列已經(jīng)測(cè)定，均可從NCB站查到，其登錄號(hào)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(xì)菌相比較，生成進(jìn)樹，如圖 3-3 所示。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：X703

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)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(duì)策及其微生物群落研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2011年

2 謝天卉;L-半胱氨酸對(duì)細(xì)菌產(chǎn)氫過(guò)程的促進(jìn)作用[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

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

本文編號(hào)：2591023