| 题名 | 乙醇型发酵产氢菌特性及其生物强化技术研究 |
| 作者 | 党消消 |
| 答辩日期 | 2016-05 |
| 文献子类 | 硕士 ; 学位论文 ; 硕士 ; 学位论文 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 邱艳玲 |
| 关键词 | 厌氧发酵 氢气 甲烷 玉米秸秆 生物强化 |
| 学位专业 | 生物化学与分子生物化学 |
| 英文摘要 | 随着资源短缺、能源危机和环境污染等问题的加剧，人们逐渐认识到厌氧发酵技术（既能消除污染又能产生可再生能源：氢气或沼气）的重要性。在厌氧生物处理过程中，微生物处于整个工艺的核心地位，直接决定着发酵效率的高低。因此，选取高效关键菌株，优化菌群结构，对提高微生物菌群的活性及秸秆厌氧发酵产氢产甲烷的效率具有重要意义。基于本实验室分离得到的一株糖类发酵产氢产乙醇乙酸菌Hydrogenispora ethanolica LX-B，本课题研究了该菌株的产氢生理特征，并将该菌株投加到秸秆沼气发酵系统中，即使用生物强化法提高了秸秆甲烷产量，实验结果表明，该菌株具有较高的产氢效率，投加到秸秆沼气发酵系统中，实现了在低能耗、无污染、条件温和的反应过程中提高秸秆降解率和产能效率的目的。其主要研究内容和结果如下： 1、 以一株乙醇型发酵产氢厌氧细菌Hydrogenispora ethanolica LX-B为研究对象，首先研究了其对底物葡萄糖浓度及其产物乙酸、乙醇浓度和氢分压的耐受性，实验结果表明，该菌株具有产氢速率高、生长速率快、对底物和产物耐受性高的优点。该菌株能在高达41.5 g/L的葡萄糖底物浓度下生长，在1.1 g/L葡萄糖，温度37 °C，初始pH 7.0条件下，最大产氢率为1.8 mol H2/mol glucose，同时产生乙醇1.4 mol /mol glucose和乙酸0.8 mol /mol glucose（电子转化率为 114 %）。能耐受100 mM产物乙酸和乙醇（抑制率＜ 20%），且在较高的氢分压（27 mmol/L）下，能维持正常的生长和产氢；其次，以木质纤维素典型糖类组分为碳源，评价了Hydrogenispora ethanolica LX-B利用不同糖类产氢的情况，结果表明，该菌株能利用戊糖、己糖和多糖等生长，其中，葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、甘露糖和半乳糖是较适合的碳源；同时研究了该菌对不同浓度热-NaOH碱处理玉米秸秆的利用性，研究发现，使用0.25% NaOH预处理，最大产氢量为67.8 mL/g-corn straw，比对照组提高了21.9%（对照组产氢量为55.6 mL/g-corn straw)。 2、 在研究了Hydrogenispora ethanolica LX-B产氢特性的基础上，为提高玉米秸秆厌氧发酵产甲烷的效率，在发酵系统中投加该菌株，探究了其对玉米秸秆沼气发酵的生物强化作用。结果表明，H. ethanolica使玉米秸秆厌氧发酵的甲烷产量提高16-18%，当5%接种时，最大甲烷产量达到233.8 mL/g-corn straw。H. ethanolica使甲基纤维素和木聚糖甲烷产量分别提高了21.7%、14.2%。推测H. ethanolica最可能的强化机制为：H. ethanolica将更多的木质纤维素生物质的水解产物，像五碳糖和六碳糖，转化为乙醇、乙酸和氢气，一方面促进了秸秆中纤维素和木聚糖的降解，另一方面为产甲烷菌提供了更多的底物。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 环境微生物 |
| 公开日期 | 2020-12-30 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.qibebt.ac.cn/handle/337004/9775]  |
| 专题 | 青岛生物能源与过程研究所_生物制氢与沼气团队 |
| 作者单位 | 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 党消消. 乙醇型发酵产氢菌特性及其生物强化技术研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2016. |
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