秸稈類(lèi)木質(zhì)纖維素以其數(shù)量大、價(jià)格低廉、可再生、獲取容易等諸多優(yōu)點(diǎn)成為暗發(fā)酵生物制氫潛在的適宜底物。利用秸稈類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行生物制氫可以大大降低氫氣的生產(chǎn)成本,使生物制氫在經(jīng)濟(jì)上更具有可行性,同時(shí)避免了秸稈類(lèi)物質(zhì)通常的焚燒處理導(dǎo)致的嚴(yán)重環(huán)境污染。然而,秸稈類(lèi)物質(zhì)具有高結(jié)晶度、高異質(zhì)性的復(fù)雜結(jié)構(gòu),致使微生物對(duì)其的直接降解效率較低。因此,利用富含戊糖、己糖的秸稈水解液進(jìn)行微生物發(fā)酵產(chǎn)氫成為生物制氫產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的重要發(fā)展方向。目前,在混合微生物進(jìn)行秸稈水解液發(fā)酵產(chǎn)氫過(guò)程中,存在著底物降解不充分,產(chǎn)氫效率較低等瓶頸問(wèn)題,嚴(yán)重阻礙了秸稈水解液產(chǎn)氫的生產(chǎn)規(guī)模應(yīng)用。另一方面,對(duì)秸稈水解液利用過(guò)程中的微生物產(chǎn)氫分子機(jī)制亦不清楚,難以從理論層面指導(dǎo)實(shí)際產(chǎn)氫工藝的運(yùn)行過(guò)程�；诖�,本研究考察了種泥預(yù)處理和發(fā)酵溫度對(duì)不同類(lèi)型混合微生物利用秸稈水解液產(chǎn)氫過(guò)程的影響。為提高系統(tǒng)的底物降解率與產(chǎn)氫能力,采用對(duì)秸稈水解液具有高效降解、產(chǎn)氫能力的菌株Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum W16對(duì)混合微生物利用秸稈水解液產(chǎn)氫過(guò)程進(jìn)行了生物強(qiáng)化。通過(guò)擴(kuò)增片段長(zhǎng)度多態(tài)性（AFLP）和... 

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【文章頁(yè)數(shù)】：165 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
目錄
第1章 緒論
    1.1 課題背景
        1.1.1 課題來(lái)源
        1.1.2 研究的目的及意義
    1.2 氫能與生物制氫技術(shù)
        1.2.1 氫能的優(yōu)越性及發(fā)展過(guò)程
        1.2.2 氫能的制取方法
    1.3 發(fā)酵法生物制氫技術(shù)
        1.3.1 發(fā)酵產(chǎn)氫機(jī)理與類(lèi)型
        1.3.2 發(fā)酵產(chǎn)氫微生物
        1.3.3 發(fā)酵細(xì)菌氫化酶及其產(chǎn)氫調(diào)控
        1.3.4 發(fā)酵產(chǎn)氫過(guò)程影響因素
    1.4 秸稈類(lèi)木質(zhì)纖維素產(chǎn)氫
        1.4.1 秸稈類(lèi)木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)組成與預(yù)處理
        1.4.2 秸稈類(lèi)木質(zhì)纖維素產(chǎn)氫研究現(xiàn)狀
    1.5 生物制氫分子生態(tài)學(xué)研究現(xiàn)狀
        1.5.1 變性梯度凝膠電泳技術(shù)
        1.5.2 擴(kuò)增片段長(zhǎng)度多態(tài)性技術(shù)
        1.5.3 熱不對(duì)稱(chēng)交錯(cuò) P C R 技術(shù)
    1.6 本課題主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線(xiàn)
第2章 試驗(yàn)材料與方法
    2.1 試驗(yàn)材料
        2.1.1 試驗(yàn)菌種和產(chǎn)氫種泥
        2.1.2 試驗(yàn)底物
    2.2 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器設(shè)備
        2.2.1 主要試劑
        2.2.2 主要引物
        2.2.3 主要試劑盒
        2.2.4 主要儀器設(shè)備
    2.3 試驗(yàn)方法
        2.3.1 種泥與秸稈的預(yù)處理
        2.3.2 培養(yǎng)基配制及間歇培養(yǎng)試驗(yàn)
        2.3.3 化學(xué)分析方法
        2.3.4 產(chǎn)氫動(dòng)力學(xué)分析
        2.3.5 核酸提取純化與克隆
        2.3.6 微生物群落結(jié)構(gòu)分析
        2.3.7 菌株 W16 [FeFe] - 氫化酶基因簇的克隆
        2.3.8 菌株 W16 [FeFe] - 氫化酶基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)
        2.3.9 AFLP （擴(kuò)增性片段長(zhǎng)度多態(tài)性）試驗(yàn)
        2.3.10 生物信息學(xué)分析
第3章 混合微生物利用秸稈水解液發(fā)酵產(chǎn)氫影響因素
    3.1 引言
    3.2 種泥預(yù)處理對(duì)秸稈水解液發(fā)酵產(chǎn)氫的影響
        3.2.1 生物氣累積與氫氣產(chǎn)量
        3.2.2 產(chǎn)氫過(guò)程動(dòng)力學(xué)分析
        3.2.3 液相末端產(chǎn)物組成
        3.2.4 微生物群落結(jié)構(gòu)特征
        3.2.5 微生物種群鑒定與功能分析
        3.2.6 末端 pH 、生物量、底物利用、氫氣產(chǎn)量與平均產(chǎn)氫速率
    3.3 發(fā)酵溫度對(duì)秸稈水解液發(fā)酵產(chǎn)氫的影響
        3.3.1 生物氣累積與氫氣產(chǎn)量
        3.3.2 產(chǎn)氫過(guò)程動(dòng)力學(xué)分析
        3.3.3 液相末端產(chǎn)物組成
        3.3.4 微生物群落結(jié)構(gòu)特征
        3.3.5 微生物種群鑒定與分析
        3.3.6 生物量、末端 pH 、底物利用、氫氣產(chǎn)量與平均產(chǎn)氫速率
    3.4 70 °C 下其他類(lèi)型種泥利用秸稈水解液發(fā)酵產(chǎn)氫
        3.4.1 生物氣累積與氫氣產(chǎn)量
        3.4.2 產(chǎn)氫過(guò)程動(dòng)力學(xué)分析
        3.4.3 微生物群落結(jié)構(gòu)與種群鑒定
        3.4.4 生物量、末端 p H 、底物利用、氫氣產(chǎn)量與平均產(chǎn)氫速率
    3.5 本章小結(jié)
第4章 T.t hermosaccharolyticum W16 對(duì)混合微生物利用秸稈水解液發(fā)酵產(chǎn)氫的生物強(qiáng)化與機(jī)制
    4.1 引言
    4.2 菌株 W 16 對(duì)混合微生物利用秸稈水解液產(chǎn)氫的生物強(qiáng)化
        4.2.1 生物氣累積量與氫氣產(chǎn)量
        4.2.2 液相末端產(chǎn)物組成
        4.2.3 微生物群落結(jié)構(gòu)特征
        4.2.4 末端 p H 、底物利用，氫氣產(chǎn)量和平均產(chǎn)氫速率
    4.3 AFLP 技術(shù)解析 T.thermosaccharolyticum 類(lèi)型微生物對(duì)秸稈類(lèi)物質(zhì)的降解機(jī)制
        4.3.1 菌株基因組 DNA 的提取
        4.3.2 基因組 DNA 的 EcoRI/MseI雙酶切
        4.3.3 EcoRI / MseI 雙酶切產(chǎn)物的預(yù)擴(kuò)增與選擇性擴(kuò)增
        4.3.4 擴(kuò)增產(chǎn)物的 AFLP 指紋圖譜多態(tài)性分析
        4.3.5 AF LP 指紋圖譜條帶測(cè)序分析
    4.4 T.thermosaccharolyticum木質(zhì)纖維素降解基因序列分析
        4.4.1 木質(zhì)纖維素降解基因的 PCR 擴(kuò)增
        4.4.2 纖維素降解基因的序列比較分析
        4.4.3 半纖維素降解基因簇的序列比較分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 T.thermosaccharolyticum W16 [FeFe]- 氫化酶基因簇克隆與轉(zhuǎn)錄表達(dá)
    5.1 引言
    5.2 [ FeFe]-氫化酶 hyd 基因簇的克隆、鑒定與分析
        5.2.1 基因保守區(qū)克隆
        5.2.2 基因全長(zhǎng)克隆
        5.2.3 核酸序列分析
        5.2.4 編碼蛋白序列分析與特性預(yù)測(cè)
        5.2.5 基因功能區(qū)與編碼蛋白保守區(qū)分析
    5.3 高效產(chǎn)氫菌 W16 [ FeFe]-氫化酶 hfs基因簇的克隆與分析
        5.3.1 基因保守區(qū)克隆
        5.3.2 基因全長(zhǎng)克隆
        5.3.3 核酸序列分析
        5.3.4 編碼蛋白序列分析與特征預(yù)測(cè)
        5.3.5 基因功能區(qū)與編碼蛋白保守區(qū)分析
    5.4 不同氣相條件下菌株 W16 發(fā)酵產(chǎn)氫與關(guān)鍵氫化酶基因表達(dá)
        5.4.1 氣相組成
        5.4.2 生物氣累積與氫氣產(chǎn)量
        5.4.3 氫氣產(chǎn)生速率與生物量增長(zhǎng)趨勢(shì)
        5.4.4 液相末端產(chǎn)物組成
        5.4.5 重要?dú)浠富蜣D(zhuǎn)錄表達(dá)
        5.4.6 pH 、底物利用、氫氣產(chǎn)量和最大產(chǎn)氫速率
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]短小芽孢桿菌堿性蛋白酶基因啟動(dòng)子的克隆、鑒定及其應(yīng)用[J]. 楊春暉,王海燕.  遺傳. 2007(07)
[2]生物制氫研究進(jìn)展（Ⅰ） 產(chǎn)氫機(jī)理與研究動(dòng)態(tài)[J]. 柯水洲,馬晶偉.  化工進(jìn)展. 2006(09)
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[4]2004年世界能源發(fā)展總態(tài)勢(shì)[J]. 顧鋼,馬馳.  國(guó)際石油經(jīng)濟(jì). 2005(02)
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[6]纖維素類(lèi)廢棄物的綜合利用[J]. 李日強(qiáng),席玉英,曹志亮,韓文輝,劉繼青.  中國(guó)環(huán)境科學(xué). 2002(01)

博士論文
[1]乙醇型發(fā)酵群落分析及產(chǎn)乙醇桿菌功能基因表達(dá)研究[D]. 趙鑫.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[2]高效利用玉米秸稈的產(chǎn)氫菌種及其產(chǎn)氫性能研究[D]. 曹廣麗.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[3]產(chǎn)氫—產(chǎn)乙醇細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)與功能研究[D]. 邢德峰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2006



本文編號(hào)：2992258