不同生境微生物转化H2/CO2产乙酸及其在合成气发酵中应用

【目的】合成气发酵对大力开发可再生资源和促进国家可持续发展具有重要意义,研究旨在探究不同生境微生物转化H2/CO2产乙酸及其合成气发酵的潜力。【方法】采集剩余污泥、牛粪、产甲烷污泥和河道底物样品在中温(37 °C)条件下生物转化H2/CO2气体,将来源于牛粪样品的H2/CO2转化富集物用于合成气发酵,通过454高通量技术和定量PCR技术分析复杂微生物群落的组成,GC气相色谱法检测气体转化产生的挥发性脂肪酸(VFAs)浓度。【结果】牛粪和剩余污泥微生物利用H2/CO2气体生成乙酸、乙醇和丁酸等,最高乙酸浓度分别为63 mmol/L和40 mmol/L,明显高于河道底物和产甲烷污泥样品的最高乙酸浓度3 mmol/L和16 mmol/L。牛粪和剩余污泥微生物中含有种类多样化的同型产乙酸菌,剩余污泥中同型产乙酸菌主要为Clostridium spp.、Sporomusa malonica和Acetoanaerobium noterae,牛粪中则为Clostridium spp.、Treponema azotonutricium和Oxobacter pfennigii。【结论】同型产乙酸菌的丰富度和数量两个因素都对复杂微生物群落转化H2/CO2产乙酸效率至关重要;转化H2/CO2得到的富集物可用于合成气发酵产乙酸和乙醇,这为基于混合培养技术的合成气发酵提供了依据。     

pH值和产甲烷抑制剂对两相耦合系统污泥发酵定向产乙酸的影响

采用产氢产乙酸/同型产乙酸两相耦合工艺对剩余污泥进行了半连续式厌氧发酵,主要研究了pH值和产甲烷抑制剂2-bromoethanesulphonate(BES)对耦合系统定向产乙酸的影响.结果表明:碱性pH(pH=10.0)和添加BES都能促进A相乙酸的积累,提高乙酸的产率,同时碱性pH比添加BES更有利于污泥的水解.当...     

污泥厌氧消化产酸发酵过程中乙酸累积机制

[目的]研究污泥厌氧消化产挥发性脂肪酸(VFA)过程中的有机物碳流的转化机制,阐明乙酸累积机理。[方法]研究溴乙烷磺酸盐(BES)和氯仿(CHCl3)抑制模型下中间代谢产物和气体的累积,检测各产乙酸功能菌群数量,推断污泥产酸发酵过程中的有机物碳流方向和乙酸累积机理。[结果]BES模型乙酸浓度达27 mmol/L,fhs基因拷贝数比对照组高2-3倍,产氢产乙酸菌略有下降。CHCl3模型乙酸浓度达22 mmol/L,fhs基因拷贝数比BES组低一个数量级,产氢产乙酸菌下降明显。[结论]BES特异性较高,除产甲烷菌外对其他厌氧产酸细菌没有影响,乙酸浓度增加并且其主要来源于水解发酵产酸以及同型产乙酸过程。氯仿除抑制产甲烷菌外,对同型乙酸菌和产氢产乙酸菌也有强烈的抑制作用。     

不同生境微生物转化H_2/CO_2产乙酸及其在合成气发酵中应用（英文）

【目的】合成气发酵对大力开发可再生资源和促进国家可持续发展具有重要意义,研究旨在探究不同生境微生物转化H_2/CO_2产乙酸及其合成气发酵的潜力。【方法】采集剩余污泥、牛粪、产甲烷污泥和河道底物样品在中温(37°C)条件下生物转化H_2/CO_2气体,将来源于牛粪样品的H_2/CO_2转化富集物用于合成气发酵,通过454高通量技术和定量PCR技术分析复杂微生物群落的组成,GC气相色谱法检测气体转化产生的挥发性脂肪酸(VFAs)浓度。【结果】牛粪和剩余污泥微生物利用H_2/CO_2气体生成乙酸、乙醇和丁酸等,最高乙酸浓度分别为63 mmol/L和40 mmol/L,明显高于河道底物和产甲烷污泥样品的最高乙酸浓度3 mmol/L和16 mmol/L。牛粪和剩余污泥微生物中含有种类多样化的同型产乙酸菌,剩余污泥中同型产乙酸菌主要为Clostridium spp.、Sporomusa malonica和Acetoanaerobium noterae,牛粪中则为Clostridium spp.、Treponema azotonutricium和Oxobacter pfennigii。【结论】同型产乙酸菌的丰富度和数量两个因素都对复杂微生物群落转化H_2/CO_2产乙酸效率至关重要;转化H_2/CO_2得到的富集物可用于合成气发酵产乙酸和乙醇,这为基于混合培养技术的合成气发酵提供了依据。     

初始pH值对产氢产乙酸/耗氢产乙酸两段耦合工艺定向生产乙酸的影响

以葡萄糖为底物,以经加热预处理并活化过的厌氧污泥为种泥,研究了初始pH值对产氢产乙酸/耗氢产乙酸两段耦合工艺厌氧发酵定向生产乙酸的影响。实验考察了7个初始pH值(5、6、7、8、9、10、11)条件下的底物降解、产物产生和发酵过程pH值的变化。结果表明:产氢产乙酸段初始pH值的变化不仅影响本阶段产酸,而且影响耗氢产乙酸段产酸。初始pH=5时主要进行乙醇型发酵;pH=6和7时主要进行丁酸型发酵;pH=8时混合酸型发酵类型逐渐占优势,pH=8~11时均以乙酸为主要产物,耦合系统生产乙酸最优初始pH值为10。在初始pH=8~11范围内,产氢产乙酸段初期的乙醇浓度一般较高,但到后期因乙醇被微生物进一步代谢转化成乙酸而使其含量下降。     

筛选生物转化H_2/CO_2气体产乙酸的同型产乙酸菌混培物

同型产乙酸菌是一类具有巨大工业应用潜力的微生物类群,可利用合成气生成乙醇和乙酸等燃料和化学品。本研究采集城市污泥样品利用Hungate滚管法进行同型产乙酸菌的筛选,并利用其进行H2/CO2气体的生物转化,研究了p H对其乙酸和乙醇生成情况的影响。结果表明,所获得的同型产乙酸菌混培物组成为永达尔梭菌,纺缍形赖氨酸芽胞杆菌和蜡样芽胞杆菌等。该混培物最适p H为5-7。p H为7时混培物利用H2/CO2气体得到乙酸浓度可达到31.69 mmol/L。本研究获得了一种可利用H2/CO2合成乙酸的同型产乙酸菌混培物,为合成气生物转化的工业应用提供了有效的微生物资源。     

酸碱调控污泥厌氧发酵实现乙酸累积及微生物种群变化

摘要：【目的】通过对污泥厌氧发酵pH调控,研究挥发性脂肪酸的累积、产酸微生物种群变化及产氢产乙酸菌群对乙酸产生的贡献。【方法】测定不同pH条件下污泥厌氧发酵过程中挥发性脂肪酸的累积;分别应用末端限制性片段长度多态性（T-RFLP）和荧光原位杂交技术（FISH）分析产酸系统中微生物种群结构的变化及产氢产乙酸菌的数量。【结果】 pH为10.0时,有机酸和乙酸的产率在发酵结束时分别达到652.6 mg COD/g-VS和322.4 mg COD/g-VS,显著高于其它pH条件。T-RFLP结果表明,pH值为12     

一株新型同型产乙酸菌Clostridium sp.的自养和异养生长特性

【背景】同型产乙酸菌是一类利用乙酰辅酶A途径固定CO_2合成自身细胞物质并生成乙酸、乙醇等代谢产物的厌氧菌群,其分布广泛、种类繁多且代谢多样。深入研究同型产乙酸菌菌株的代谢能力及特性,对探索该种群的生理生化特性及其环境作用至关重要。【目的】研究一株同型产乙酸菌Clostridium sp. BXX的最适培养条件及其自养与异养生长特性。【方法】设置BXX菌株培养温度10-55°C、初始pH 6.0-9.0、NaCl浓度0-2.0%、不同氮源,测定菌体细胞含量和产物生成浓度,确定菌株最适培养条件。研究BXX菌株分别以H_2/CO_2、合成气、CO、葡萄糖、1,2-丙二醇、甲酸钠、乙二醇甲醚、甘油、丙酮酸和乳酸为底物时的底物消耗、产物生成、菌体细胞含量和pH等,探究其自养和异养生长特性。【结果】BXX菌株的最适培养温度为30°C,初始pH为7.0,NaCl浓度为1.0%,氮源为酵母粉。BXX菌株能以H2/CO2、合成气、葡萄糖、1,2-丙二醇、甲酸钠、乙二醇甲醚和甘油为底物生长,不能以CO、丙酮酸或乳酸为底物生长。【结论】BXX菌株既能自养生长产乙酸,又能异养生长产乙醇。BXX菌株是乙酸发酵的优良菌种资源,有较好的工业应用潜力。     

颗粒厌氧污泥中的产氢产乙酸细菌研究

本文报道颗粒厌氧污泥中产氢产乙酸细菌的含量及存在方式。在正常运行状态,随着颗粒污泥的培养和生长、产氢产乙酸细菌含量维持在10⁷-10⁸个/ml.一旦厌氧反应器“酸化”,颗粒污泥性能变差,产氢产乙酸细菌急剧下降,减小到约10⁵个/ml.比正常状态低2-3个数级,说明细菌生长受到了不可逆抑制。电镜观察表明,产氢产乙酸细菌的分布不是随机的,它们以微菌落方式存在并排列有序。除了与甲烷短杆菌互营共生外,还发现了一种和甲烷丝菌间的新型互营共生关系,分析     

产氢产乙酸菌ZR-1 的分离鉴定及产酸特性

采用改良的亨盖特厌氧操作技术, 从有机废水污泥中分离到一株耐低温高效产氢产乙酸菌ZR-1。经过对其形态学观察、生理生化特征研究及16S rRNA 序列比对, 初步鉴定为梭状芽胞杆菌属的乙二醇梭菌(Clostridium glycolicum)。通过单因子实验, 在厌氧条件下对该菌株的培养温度、pH、最适底物、金属离子的影响等产酸条件进行了优化。结果表明该菌株最适生长温度37 °C,最佳培养基初始pH 值8.5, 最适发酵底物丁酸盐, Mn²⁺对其产酸有一定的激活作用。最适培养条件下丁酸盐降解率达到12.7%, H₂ 含量达到了28.73%。     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.     

Principles of organization and evolution of systems of regulation of functions

Evolution of living organisms is closely connected with evolution of structure of the system of regulations and its mechanisms. The functional ground of regulations is chemical signalization. As early as in unicellular organisms there is a set of signal mechanisms providing their life activity and orientation in space and time. Subsequent evolution of ways of chemical signalization followed the way of development of delivery pathways of chemical signal and development of mechanisms of its regulation. The mechanism of chemical regulation of the signal interaction is discussed by the example of the specialized system of transduction of signal from neuron to neuron, of effect of hormone on the epithelial cell and modulation of this effect. These mechanisms are considered as the most important ways of the fine and precise adaptation of chemical signalization underlying functioning of physiological systems and organs of the living organism