生物传感器快速测定BOD系统的稳定性研究

在前期研究工作的基础上,确定了生物传感器快速测定BOD的实验流程。研究了温度对检测结果的影响,初始BOD浓度与检测时间的关系,并探讨了检测结果的重现性及其线性范围。结果表明：恒温环境可以保持微生物活性的相对稳定,并保证了检测过程的相对稳定,检测结果的最大相对偏差7.7%,满足BOD快速测定的要求;溶液BOD浓度不同,所需的检测时间也不同,BOD浓度越高,所需时间越长。在曝气状态下,可以保证BOD浓度在200mg/l以下的样品在15min以内检测完毕。通过对线性范围的分析,该方法适宜的线性范围可达5－200mg/l。     

废水自养生物脱氮技术研究进展

基于短程硝化和厌氧氨氧化的自养脱氮工艺是生物脱氮领域研究的热点,它的发现为低碳氮比废水的处理提供了新的思路。近些年来,人们陆续开发了SHARON、ANAMMOX、CANON、OLAND等自养生物脱氮工艺,进一步推动了高效、低耗脱氮技术的开发和研究。本文从工艺原理、特点等方面,对自养生物脱氮工艺的国内外研究状况进行了总结和对比,并提出了存在的问题及发展方向。     

利用能源植物治理土壤重金属污染

随着工农业的发展,土壤重金属污染日益加剧,严重威胁着粮食生产和人类健康。植物修复因其成本低、环境友好以及可大规模原位修复等优点备受关注,成为近年来迅速发展的重金属污染土壤治理技术。在介绍国内外植物修复技术发展与应用现状的基础上,提倡大力发展能源植物修复重金属污染土地,并结合湖南重金属污染田间试验结果,重点对甜高粱(Sorghum bicolor(Linn.)Moench)用于重金属污染土壤修复的优势、可行性及提高修复效率的措施进行了深入分析与探讨。利用甜高粱治理土壤重金属污染,能将土壤修复与生物能源生产有机结合,使重金属从粮食链转入能源链,同时兼顾了生态和经济效益,具有广阔的应用前景。     

乙酸、糠醛和5-羟甲基糠醛对产酸克雷伯氏菌发酵生产2,3-丁二醇的影响

为了解产酸克雷伯氏菌对木质纤维素水解液中主要抑制物的耐受和代谢,考察了产酸克雷伯氏菌发酵生产2,3-丁二醇(2,3-butanediol,2,3-BDO)过程中对3种发酵抑制物乙酸、糠醛和5-羟甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural HMF)的耐受以及抑制物浓度的变化,检测了糠醛和HMF的代谢产物.结果表明:产酸克雷伯氏菌对乙酸、糠醛和HMF的耐受浓度分别为30 g/L、4 g/L和5 g/L.并且部分乙酸可作为生产2,3-丁二醇的底物,在0～30 g/L浓度范围内可提高2,3-丁二醇的产量.发酵过程中产酸克雷伯氏菌可将HMF和糠醛全部转化,其中约70％HMF被转化为2,5-呋喃二甲醇,30％HMF和全部糠醛被菌体代谢.研究表明在木质纤维素水解液生产2,3-丁二醇的脱毒过程中可优先考虑脱除糠醛,一定浓度的乙酸可以不用脱除.     

聚羟基丁酸路径在克雷伯氏菌中的构建

以生物柴油的副产物甘油生产高附加值的1,3-丙二醇,现已成为提升生物柴油产业链经济性的重要途径,而中间代谢产物3-羟基丙醛积累造成细胞死亡,发酵异常终止是生物法生产1,3-丙二醇过程中的关键问题。不同于传统的降低3-羟基丙醛积累的思路,本文从增强克雷伯氏菌对3-羟基丙醛的抗逆性出发,改善克雷伯氏菌1,3-丙二醇的生产性能,首次将聚羟基丁酸路径引入克雷伯氏菌中,构建了新型基因工程菌,并对其1,3-丙二醇发酵性能及聚羟基丁酸代谢进行了初步的研究。经IPTG诱导,工程菌中检测到聚羟基丁酸,其含量随IPTG浓度增加而增大。优化的IPTG浓度为0.5 mmol/L。初始甘油50 g/L时,野生菌可正常发酵生产1,3-丙二醇,1,3-丙二醇浓度达到22.1 g/L,其质量得率为46.4%。当初始甘油达到70 g/L时,由于高浓度3-HPA积累,野生菌发酵终止,而工程菌可正常发酵生产1,3-丙二醇,PDO产量可达31.3 g/L,其质量得率为43.9%。同时检测到聚羟基丁酸积累。研究结果有助于加深对克雷伯氏菌1,3-丙二醇代谢机理的认识,为克雷伯氏菌的进一步优化提供了新的思路。     

耐乙酸粘红酵母合成油脂

乙酸是木质纤维素在水解过程中的主要副产物,高浓度的乙酸严重影响产油微生物的生长和油脂合成。本文研究了粘红酵母对乙酸的耐受性及其利用乙酸合成微生物油脂的能力。结果表明,在初始葡萄糖、木糖浓度分别为6 g/L和44 g/L的混合糖培养基中,乙酸浓度低于10 g/L时,不会对菌体生长产生抑制作用,油脂合成还得到了促进。当乙酸添加量为10 g/L时,生物量、油脂产量、油脂含量较对照组分别提高了21.5%、171.2%和121.6%。进一步研究表明,粘红酵母具备利用乙酸合成油脂的能力,当以乙酸为唯一碳源,浓度为25 g/L时,油脂产量达到3.20 g/L,油脂质量得率为13%。微生物油脂成分分析表明,粘红酵母以乙酸为底物制得的油脂可以作为制备生物柴油的油脂原料,其主要成分为棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和亚麻酸,其中饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸含量分别为40.9%和59.1%。由于粘红酵母具有利用乙酸合成微生物油脂的能力,在以木质纤维素水解液为原料生产微生物油脂的脱毒过程中,一定浓度的乙酸可以不必脱除。     

一株葡萄糖和木糖共发酵高效产乙醇重组运动发酵单胞菌的性能评价

木糖是木质纤维素原料水解液中的第二大组分,木糖和葡萄糖的充分利用是有经济性地生产纤维素乙醇的关键。通过基因克隆手段构建了一株可以高效利用木糖产乙醇的重组运动发酵单胞菌Zymomonas mobilis TSH01,并进行了利用单糖溶液、混合糖溶液及玉米秸秆水解液发酵产乙醇效率的研究。结果表明,利用单一葡萄糖或单一木糖溶液发酵时,当糖浓度为8%、发酵72 h后,糖利用率分别为100%和98.9%,乙醇代谢收率分别为87.8%和78.3%;利用8%葡萄糖和8%木糖的混合溶液发酵时,72 h后,葡萄糖和木糖的利用率分别为98.5%和97.4%,乙醇代谢收率为94.9%。利用含3.2%葡萄糖和3.5%木糖的玉米秸秆水解液发酵72 h后,葡萄糖和木糖的利用率分别为100%和92.3%,乙醇代谢收率为91.5%。此外,磷酸二氢钾对发酵过程中木糖利用率以及乙醇收率的提高有明显促进作用。     

PCR技术检测水体中大肠菌群的研究

大肠菌群被广泛用作饮用水的卫生学检测指标。传统的检测方法耗时长、专一性差、干扰因素多。因此 ,迫切需要开发快速、灵敏的新方法。近年来 ,应用PCR技术检测水体中大肠菌群的研究报道不断增多。利用PCR技术扩增编码lacZ基因 ( β 半乳糖苷酶基因 )和uidA基因 ( β D 半乳糖苷酶基因 )的DNA片段 ,可以分别检测总大肠菌群和E .coli。但目前利用PCR进行定量分析还缺乏精度 ,需要进行更深入的研究。     

玉米芯半纤维素水解液中抑制物对丁醇发酵的影响北大核心CSCD

半纤维素水解液抑制物对微生物细胞的毒性限制了其在丁醇发酵中的应用,旨在探讨其对产丁醇共生体系TSH06的抑制作用并为其应用于丁醇发酵奠定基础。通过稀酸水解半纤维素制得水解液,采用P2培养基稀释的半纤维素水解液为底物,分别利用NaOH和氨水调节培养基pH值,结合实时荧光定量PCR方法来研究水解液对产丁醇共生体系TSH06的抑制作用。以NaOH调节pH抑制菌体的生长,氨水调节pH菌体可生长发酵。产丁醇菌株TSH06可以在50%稀释度以下的水解液中发酵生长,并且能够耐受并降解抑制物糠醛与5-羟甲基糠醛,最终丁醇产量达到4.16-5.16 g/L,低于P2培养基中的丁醇产量(8.83 g/L)。稀释水解液中,48 h之后乙酸浓度在3.18-4.16 g/L,远大于P2培养基中的乙酸浓度(低于2 g/L)。相对于P2培养基,在50%水解液中培养的TSH06有机酸生成途径关键基因的基因转录水平明显提高,而有机酸返耗途径以及丁醇生成途径的关键基因的基因转录水平则明显下降。水解液中过多的乙酸抑制了产酸期到产溶剂期的转化,而酸的累积使得菌体在底物被完全消耗之前就趋于衰退死亡,从而造成丁醇产量的降低与底物的不完全利用。     

利用可生物降解聚合物同时作为反硝化微生物的碳源和附着载体研究

饮用水源水中硝酸盐污染已引起世界各国的普遍关注,异养反硝化是去除水中硝酸盐的主要技术之一.利用可生物降解聚合物(biodegradable polymers,BDPs)同时作为反硝化微生物的碳源和附着生长的载体,近年来受到了人们的关注.该系统对进水水质的波动具有良好的适应能力;BDPs对人体无毒无害,不会污染出水水质.随着各种新型BDPs材料的不断涌现以及BDPs材料生产成本的降低,BDPs材料在饮用水源水生物脱氮中会得到越来越广泛的应用.对利用可生物降解聚合物进行反硝化的研究进展进行了综述.