產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸互營共培養(yǎng)體的選育及其應(yīng)用基礎(chǔ)研究.pdf

1、傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，產(chǎn)甲烷作用是厭氧消化過程的限速步驟。然而，前期研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌群的生態(tài)幅要比產(chǎn)甲烷菌更加狹窄，對(duì)環(huán)境的變化更加敏感，其代謝強(qiáng)度直接決定了產(chǎn)甲烷菌群的增殖和代謝能力，因此提出了“產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌群的產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸作用是厭氧消化的第一限速步驟”這一學(xué)術(shù)觀點(diǎn)。產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的分離純化非常困難，其研究進(jìn)展緩慢，目前獲得的純培養(yǎng)物只有少數(shù)幾個(gè)。種子資源的匱乏，極大限制了基于強(qiáng)化產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸作用的高效厭氧生物處理技術(shù)的研發(fā)?；谝陨险J(rèn)識(shí)和研

2、究現(xiàn)狀，本論文開展了產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸互營共培養(yǎng)體的分離篩選工作，并以此為基礎(chǔ)，對(duì)所篩選的共培養(yǎng)體進(jìn)行了生理生態(tài)特性研究，并進(jìn)一步探索了以其強(qiáng)化厭氧生物處理系統(tǒng)效能的可行性。
　　論文利用基質(zhì)選擇作用，通過選擇培養(yǎng)基的傳代培養(yǎng)和代時(shí)控制以及培養(yǎng)條件的優(yōu)化，最終選育到7號(hào)和8號(hào)兩個(gè)產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌互營共培養(yǎng)體。在含有丙酸鈉和丁酸鈉各10g/L的培養(yǎng)基中，經(jīng)過30d的培養(yǎng)，7號(hào)和8號(hào)互營共培養(yǎng)體的乙酸產(chǎn)量分別達(dá)到2485mg/L和3362mg/L

3、，產(chǎn)氫率分別達(dá)到549.06mL/L-culture和456.57 mL/L-culture。
　　通過PCR-DGGE分子檢測(cè)手段，分析了7號(hào)和8號(hào)兩個(gè)互營共培養(yǎng)體的種群結(jié)構(gòu)。在PCR-DGGE圖譜中，7號(hào)培養(yǎng)物顯示出4個(gè)條帶，8號(hào)則呈現(xiàn)出5個(gè)條帶，而且兩個(gè)共培養(yǎng)體中有重疊條帶，說明這兩個(gè)培養(yǎng)物均為微生物的混合培養(yǎng)物。將擴(kuò)增得到的所有16SrDNA序列測(cè)序，并構(gòu)建了系統(tǒng)發(fā)育樹，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)共培養(yǎng)體中都包含有專性產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌Syntr

4、ophospora bryantiii和專性的互營產(chǎn)乙酸菌Desulfotomaculum sp.，除此之外還有伴生菌，如能利用甲酸鹽和H2/CO2的Uncultured bacterium和Sedimentibacter sp.等。
　　生態(tài)因子對(duì)7號(hào)和8號(hào)兩個(gè)互營共培養(yǎng)體的生長和產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸特性研究表明，以丁酸作為碳源（10 g/L）、胰蛋白胨和酵母膏作為氮源時(shí)，7號(hào)共培養(yǎng)體在35℃、初始pH7的條件下，具有最佳的生長和產(chǎn)氫產(chǎn)乙

5、酸能力；8號(hào)共培養(yǎng)體則在45℃、初始pH7.5時(shí)具有最大的生長和產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸能力。
　　搖瓶發(fā)酵試驗(yàn)結(jié)果表明，7號(hào)和8號(hào)兩個(gè)互營共培養(yǎng)體是開發(fā)厭氧發(fā)酵系統(tǒng)生物強(qiáng)化技術(shù)的良好種子資源。取自發(fā)酵制氫反應(yīng)系統(tǒng)的污泥，在投加7號(hào)共培養(yǎng)體后，其氫氣產(chǎn)量和氫氣產(chǎn)生速率分別可提高1.15倍和1.24倍；取自厭氧廢水處理系統(tǒng)的污泥，在投加8號(hào)共培養(yǎng)體后，其底物轉(zhuǎn)化率和甲烷產(chǎn)生速率可分別提高1.35倍和1.76倍。初步證明了以產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌互營共培養(yǎng)體