一株高效降解木糖的耐酸、嗜热厌氧杆菌的生理特性及产物分析

【目的】分离高效降解木糖的嗜热厌氧杆菌菌株,用于发酵生产生物燃料乙醇,为后继的构建基因工程菌株及联合生物工艺提供材料。【方法】运用亨盖特厌氧操作技术从胜利油田油层采出液两年的富集样中分离到一株嗜热厌氧杆菌xyl-d。采用形态学观察、生理生化指标鉴定及基于16S rRNA的系统发育学分析确定其分类地位。【结果】菌株xyl-d为革兰氏阴性厌氧杆菌,菌体大小为(1.35-5.08)μm×(0.27-0.40)μm,单生、成对或成簇生长,芽胞圆形,端生。温度生长范围30-85℃(最适温度65℃);pH范围3.0-10.0(最适pH 7.5);NaCl浓度范围0%-4%(最适NaCl浓度2.0%)。发酵D-木糖的产物是乙醇、乙酸、CO2及少量的异丁醇、丙酸。菌株xyl-d的(G+C)mol%含量为45.6%,与热厌氧杆菌属模式菌株威吉利热厌氧杆菌(Thermoanaerobacter wiegelii)DSM10319T及嗜热乙醇杆菌(Thermoanaerobacter ethanolicus)DSM2246T的16S rRNA序列相似性均为99.3%。菌株利用D-木糖产乙醇的最佳初始pH为8.5;少量酵母粉能刺激生长并显著提高发酵D-木糖的产醇率,使乙醇成为主要的发酵产物;培养基中乙醇浓度达到7%(V/V)时菌体生长受到抑制,最佳生长条件下D-木糖的降解率可达91.37%,最佳产醇条件下发酵1摩尔D-木糖可产生1.29摩尔的乙醇。【结论】菌株xyl-d是从特殊生境(油藏)中分离到的一株高效降解D-木糖的耐酸、嗜热的厌氧杆菌,其为半纤维素降解产乙醇的联合生物工艺提供了菌源。     

厌氧产氢微生物研究进展

微生物是生物制氢的核心。本文论述了通过厌氧代谢途径产氢的微生物种类及高效产氢微生物选育和应用的研究趋势, 其中重点论述了中温和嗜热厌氧产氢微生物的产氢能力、底物利用范围及代谢特性, 简述了嗜热一氧化碳营养型产氢菌的种类及代谢特点。     

一株油藏嗜热厌氧杆菌的分离鉴定和代谢特征的分析

摘要：【目的】从高温油藏中发掘新的微生物种质资源。【方法】采用 Hungate 厌氧操作技术从大港油田采出水中分离到一株厌氧杆菌 HL-3。通过生理生化特征比较和16S rRNA序列比对,确定HL-3的分类地位。【结果】菌株HL-3为严格厌氧的革兰氏阴性杆菌。生长温度范围 40℃－75℃（最适温度 60℃）;pH 范围 5.0－8.0（最适 pH 6.5）;NaCl 浓度范围 0%－3.2%（最适NaCl浓度0.25%）。能够利用葡萄糖、核糖、甘露糖、木糖、纤维二糖等多种碳水化合物,发酵葡萄糖的产物是乙醇、乙酸、CO2及少量丙酸和丁醇。菌株HL-3的（G+C）mol%含量为 33.9%,与Thermoanaerobacter（嗜热厌氧杆菌属）中模式菌株T.uzonensis DSM18761T (EF530067)的16SrRNA 序列相似性为98.8%,与T.sulfurigignens DSM17917T (AF234164)的相似度次之为98.1％。菌株能够耐受浓度较高的亚硫酸根（0.1 mol/L）离子和浓度极高的硫代硫酸根（0.8 mol/L）。当硫代硫酸根浓度高于0.075 mol/L时,菌体内产生硫单质颗粒;同时,在培养血清瓶顶空中检测到硫化氢气体。菌株 HL-3与T.uzonensis DSM18761T对硫代硫酸根和亚硫酸根的耐受程度有很大不同。菌株HL-3对硫代硫酸根和亚硫酸根耐受程度及对硫代硫酸根的代谢机制与T.sulfurigignens DSM17917T(AF234164)极为相似,但二者代谢葡萄糖的产物却极不相同。【结论】所以菌株HL-3可能是Thermoanaerobacter属中的一个新种,其确切分类地位还有待用DNA分子杂交[1]的技术手段做进一步的鉴定。     

高温油藏采出液中嗜热产甲烷古菌的分离鉴定

为了进一步从高温油藏中发掘新的微生物种质资源,采用Hungate厌氧操作技术从大港油田油井采出水中分离出一株嗜热自养产甲烷杆菌DL-7。生理生化结果显示菌株DL-7只能够利用H2/CO2生长,不利用甲酸、甲醇、三甲胺、乙酸和二级醇类;最适生长温度60℃;最适盐浓度0.8 g/L;最适pH为7.0～7.5;只有在添加酵母粉的培养基中才可以较好生长。16S rRNA序列比对结果显示菌株DL-7与标准株M.marburgensis DSM 2133T(X15364)的16S rRNA基因序列相似性为99.7%。     

一株嗜热厌氧杆菌的分离、鉴定及其代谢特征

【目的】分离、保护油藏嗜热微生物资源,解析其主要的代谢特征。【方法】利用Hungte厌氧分离技术从大港油田埕海一区油层采出液中分离出厌氧菌株BF1。通过生理生化特征分析、16S rRNA基因序列比对与电化学分析,确定BF1的分类地位及其S元素代谢对腐蚀电流的影响。【结果】菌株BF1为严格嗜热厌氧革兰氏阴性杆菌,顶端产芽孢、不运动,菌体大小为0.42μm×(1.6 5.4)μm,单生、成对或成串生长。其温度生长范围为45°C 75°C(最适温度60°C);pH生长范围在4.5 8.5(最适pH 6.5)之间,比生长速率(μm)0.99 h 1,倍增时间为42 min。能利用葡萄糖、松三糖、棉子糖、甘露糖、乳糖、纤维二糖、果糖、核糖等碳水化合物,利用葡萄糖发酵的产物是乙醇、乙酸、CO2及少量的H2。菌株BF1能还原亚硫酸盐与硫代硫酸盐产生H2S,其耐受上限分别为50 mmol/L和75 mmol/L;还原硫代硫酸钠(50 mmol/L)后其极化电阻由2 099/cm2降低至776/cm2,腐蚀电流由9.936e-006 A提高至3.25e-005 A。细胞膜脂肪酸主要由高级饱和脂肪酸组成,含量最丰富的为十五烷酸占70.6%。菌株BF1的DNA(G+C)mol%含量为34.0%,其16S rRNA与Thermoanaerobacter pseudethanolicus DSM 2355T相似性最高,为98.3%,与T.brockii subsp.brockii DSM 1457T次之,为98.0%。菌株BF1的许多生理、生化特征与T.pseudethanolicus DSM 2355T和T.brockii subsp.brockii DSM 1457T有着明显的差别,如倍增时间、最适生长温度及底物利用等;而菌株BF1的细胞膜脂肪酸组成与T.pseude-thanolicus DSM 2355T也不相同。【结论】菌株BF1可能是Thermoanaerobacter属中的一个新种,其确切分类地位还需要进一步进行DNA分子杂交;其代谢元素硫提高腐蚀电流密度,可能会对油田管道与设备造成腐蚀。     

一株分离自高海拔土壤的梭菌的鉴定及代谢产物

【目的】了解土壤环境中细菌的生理生化特性及代谢产物。【方法】采用厌氧操作技术从西藏纳木错分离到一株厌氧梭状芽孢杆菌P4-1。采用生理生化鉴定结合16SrDNA序列的系统发育学分析确定该菌株的系统发育地位,用气相色谱分析其代谢产物【结果】菌株P4-1为严格厌氧革兰氏阳性菌,菌体大小为0.3μm×1μm-3μm,单生或成对生长,产生芽孢。生长温度范围是13-40℃(最适温度37℃);NaCl浓度0%-5%(最适为0.5%-1%);pH范围5.0-10.0(最适生长pH为7.5-8.0)。能够利用葡萄糖、密二糖、甘露糖醇等多种碳水化合物,发酵葡萄糖的产物是乙酸,丙酸,丁酸,CO2,H2。菌株P4-1的(G+C)mol%含为30.9%,与Clostridium lituseburense DSM797(M59107)的相似性达98.7%。菌株P4-1能够降解对甲苯磺酸盐,并且在有酵母粉的情况下能明显提高其降解能力【结论】菌株P4-1是从土壤中分离出的一株耐低温,耐盐的厌氧菌,其发酵葡萄糖产生的代谢产物有利于改善土壤中的微环境,而且能够降解对甲苯磺酸盐,在废水处理中有重要意义。