產氫產乙酸互營共培養(yǎng)體的選育及其應用基礎研究.pdf

1、傳統(tǒng)觀點認為，產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，產氫產乙酸菌群的生態(tài)幅要比產甲烷菌更加狹窄，對環(huán)境的變化更加敏感，其代謝強度直接決定了產甲烷菌群的增殖和代謝能力，因此提出了“產氫產乙酸菌群的產氫產乙酸作用是厭氧消化的第一限速步驟”這一學術觀點。產氫產乙酸菌的分離純化非常困難，其研究進展緩慢，目前獲得的純培養(yǎng)物只有少數幾個。種子資源的匱乏，極大限制了基于強化產氫產乙酸作用的高效厭氧生物處理技術的研發(fā)?；谝陨险J識和研

2、究現狀，本論文開展了產氫產乙酸互營共培養(yǎng)體的分離篩選工作，并以此為基礎，對所篩選的共培養(yǎng)體進行了生理生態(tài)特性研究，并進一步探索了以其強化厭氧生物處理系統(tǒng)效能的可行性。
　　論文利用基質選擇作用，通過選擇培養(yǎng)基的傳代培養(yǎng)和代時控制以及培養(yǎng)條件的優(yōu)化，最終選育到7號和8號兩個產氫產乙酸菌互營共培養(yǎng)體。在含有丙酸鈉和丁酸鈉各10g/L的培養(yǎng)基中，經過30d的培養(yǎng)，7號和8號互營共培養(yǎng)體的乙酸產量分別達到2485mg/L和3362mg/L

3、，產氫率分別達到549.06mL/L-culture和456.57 mL/L-culture。
　　通過PCR-DGGE分子檢測手段，分析了7號和8號兩個互營共培養(yǎng)體的種群結構。在PCR-DGGE圖譜中，7號培養(yǎng)物顯示出4個條帶，8號則呈現出5個條帶，而且兩個共培養(yǎng)體中有重疊條帶，說明這兩個培養(yǎng)物均為微生物的混合培養(yǎng)物。將擴增得到的所有16SrDNA序列測序，并構建了系統(tǒng)發(fā)育樹，發(fā)現兩個共培養(yǎng)體中都包含有專性產氫產乙酸菌Syntr

4、ophospora bryantiii和專性的互營產乙酸菌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7號和8號兩個互營共培養(yǎng)體的生長和產氫產乙酸特性研究表明，以丁酸作為碳源（10 g/L）、胰蛋白胨和酵母膏作為氮源時，7號共培養(yǎng)體在35℃、初始pH7的條件下，具有最佳的生長和產氫產乙

5、酸能力；8號共培養(yǎng)體則在45℃、初始pH7.5時具有最大的生長和產氫產乙酸能力。
　　搖瓶發(fā)酵試驗結果表明，7號和8號兩個互營共培養(yǎng)體是開發(fā)厭氧發(fā)酵系統(tǒng)生物強化技術的良好種子資源。取自發(fā)酵制氫反應系統(tǒng)的污泥，在投加7號共培養(yǎng)體后，其氫氣產量和氫氣產生速率分別可提高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號共培養(yǎng)體后，其底物轉化率和甲烷產生速率可分別提高1.35倍和1.76倍。初步證明了以產氫產乙酸菌互營共培養(yǎng)體