微生物在发展循环经济中扮演重要角色

发展循环经济可充分利用农业上各种有机废弃物借助微生物-生物技术的有效应用,实现废弃物资源化和产业化,从中索取生物质能（作为洁净替代能源）是大有可为的,是未来能源建没的方向之一。也可以说,是节能（如石油）的一项具有战略意义的重要措施。在围际上正在发展洁净新能源如氢能、乙醇燃料或乙醇汽油、二甲醚、沼气（甲烷气）、生物柴油等洁净生物能源,包括中国在内的不同国家对它们大有开发之势。     

暗发酵-光发酵两阶段联合生物制氢技术研究进展

随着能源紧缺的日益加剧,以及化石燃料燃烧引起的环境问题逐渐突显,氢能作为一种清洁可再生能源越来越受到青睐。生物制氢与热化学及电化学制氢相比其反应条件温和、低耗、绿色,是一项非常有应用前景的技术。生物制氢从广义上可以分为暗发酵和光发酵产氢两种,其中暗发酵微生物可以利用有机废弃物产生氢气以及有机酸等副产物,光合细菌在光照和固氮酶的作用下可以将暗发酵产生的有机酸继续用于产氢,因此两种发酵产氢方式相结合可以提高有机废物的资源化效率。将近年来暗发酵-光发酵两阶段生物制氢技术进行整理分析,从其产氢机理、主要影响因素、暗发酵-光发酵产氢结合方式(两步法、混合培养产氢)几个方面进行阐述,最后指出该技术面临的挑战。     

利用厌氧菌降解纤维素产氢的研究进展

<正>生物产氢具有清洁、节能和不消耗矿物资源等优点,其中发酵产氢具有较大的应用潜力。近几年,多种木质纤维素材料被用于生物产氢的研究,能够进行纤维素降解和发酵产氢的厌氧菌也越来越受到关注。研究表明,采用高温厌氧菌联合培养或混合菌群培养,可直接利用纤维素产氢,有利于降低发酵产氢的成本。将纤维素发酵产氢与光合产氢或甲烷生成联合应用,才能使生物产氢     

不同底物对海洋混合菌群产氢的影响

将采自天津潮间带的污泥进行热休克处理,厌氧条件下富集混合菌群进行产氢试验。混合菌群分别接种于含葡萄糖、蔗糖、乳糖、淀粉和蛋白胨的培养液中,测定不同底物培养条件下混合菌群产氢量及菌群组成。结果表明,以蔗糖为底物时,混合菌群产氢量最高,为（787±24）mL／L;混合菌群以葡糖糖、乳糖和淀粉为底物时,产氢量依次为（530±20）、（46±5）和（455±35）mL／L;混合菌群不能利用蛋白胨为底物产氢。变性梯度凝胶电泳（DGGE）分析不同底物培养条件下的产氢混合菌群组成。混合菌群16S rRNA基因的DGGE分离结果表明,在蛋白胨培养条件下,混合菌群没有能够形成优势菌,其他底物培养时,混合菌群的优势菌是Clostridium sp．。     

固体废弃物处理与产氢技术

氢气能作为一种清洁能源和工业上的原料所使用。目前国际上氢气的获得主要有化学制取和电解水制取两种方法, 但这些方法都需要耗费大量的能源, 特别是化学制取法在耗能的同时还极易对环境造成污染。相比之下, 生物制氢有着极大的优势, 它主要是通过微生物发酵或者光合微生物的作用, 将有机废弃物进行分解从而获得氢气。利用废弃物制氢即可以低廉的获得氢能源同时又能资源化利用废弃物。以下对固体废弃物的类型、产氢的方法等进行了综述。     

固体废弃物处理与产氢技术

氢气能作为一种清洁能源和工业上的原料所使用。目前国际上氢气的获得主要有化学制取和电解水制取两种方法, 但这些方法都需要耗费大量的能源, 特别是化学制取法在耗能的同时还极易对环境造成污染。相比之下, 生物制氢有着极大的优势, 它主要是通过微生物发酵或者光合微生物的作用, 将有机废弃物进行分解从而获得氢气。利用废弃物制氢即可以低廉的获得氢能源同时又能资源化利用废弃物。以下对固体废弃物的类型、产氢的方法等进行了综述。     

不同预处理条件对海水养殖废弃物发酵产氢的影响

【目的】利用海水养殖场有机废弃物厌氧发酵产氢,可在减少有机污染物的同时获取氢气。【方法】以海水养殖场有机废弃物为底物,比较嗜热酶(S-TE)、酸、碱、灭菌、微波不同预处理方法对厌氧发酵产氢效果的影响,并对发酵过程中底物性质变化[SCOD、可溶性蛋白质、可溶性糖、pH、VFAs(挥发性脂肪酸)和乙醇]进行探讨。【结果】灭菌预处理产氢效果最好,产氢率为22.0 mL/g VSS,酸处理的效果最差,产氢率为7.6 mL/g VSS。可溶性糖大量消耗之后,氢气不再产生。接种S-TE预处理污泥的底物能更多地释放营养物质,并在整个发酵过程中保持较为稳定的pH值。发酵过程中产生的VFAs主要成分是乙酸,在发酵后期出现乙醇。【结论】灭菌预处理是海水养殖场有机废弃物厌氧发酵产氢的最佳预处理方法,可溶性糖为这一过程主要的营养来源。     

盐生盐杆菌在光生物制氢研究中的应用

回顾了近30年来盐生盐杆菌（Halobacterium halobium）在光生物制氢中的应用。就H.halobium可能的光合产氢机理、产氢研究现状及产氢工艺进行概述。分析了盐生盐杆菌光照产氢的主要影响因素,提出未来利用H．halobium生物制氢的研究方向。     

玉米芯发酵法生物制氢

在批式培养试验中, 以牛粪堆肥为天然产氢菌源, 玉米芯为底物, 通过厌氧发酵生产氢气。系统考察了底物预处理条件、初始pH值和底物浓度对玉米芯产氢能力的影响。在初始pH 8.0, 1.0%盐酸预处理底物30 min, 底物浓度10 g/L的最佳产氢条件下, 玉米芯最大产氢能力〔每克TVS（总挥发性固体物）产氢量〕和最大产氢速率（每克TVS每小时产氢量）分别为107.9 mL /g、4.20 mL/g·h-1。玉米芯经酸预处理后半纤维素含量由42.2%下降至3.0%, 而酸预处理的玉米芯产氢前后纤维素、半纤维素和木质素含量只有少量变化。产氢菌主要用酸预处理产生的可溶性糖产氢, 故底物的酸预处理对玉米芯的发酵产氢非常重要。用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析显示酸预处理和产氢过程中玉米芯的特征峰发生变化, 酸预处理过程降解了底物纤维素的无定形区和半纤维素, 产氢微生物对纤维素的结晶区有破坏作用。     

发酵生物制氢研究进展

综述了近年来发酵生物制氢领域的研究进展?在菌种方面,除了对现有产氢菌种的深入研究外,还采用生物学,分子生物学及生物信息学手段建立产氢菌种库;在氢酶的研究方面,已逐步从基因确定、功能研究拓展到基因工程构建高效产氢菌研究：而在与废弃生物质处理相结合的反应过程方面,研究主要集中在利用不同种类的废弃物的产氢和高效产氢反应器上。此外,还初步总结了目前对发酵制氢可行性和经济性的评价,并对其发展方向提出了新的看法。     

玉米芯发酵法生物制氢

在批式培养试验中, 以牛粪堆肥为天然产氢菌源, 玉米芯为底物, 通过厌氧发酵生产氢气。系统考察了底物预处理条件、初始pH值和底物浓度对玉米芯产氢能力的影响。在初始pH 8.0, 1.0%盐酸预处理底物30 min, 底物浓度10 g/L的最佳产氢条件下, 玉米芯最大产氢能力〔每克TVS（总挥发性固体物）产氢量〕和最大产氢速率（每克TVS每小时产氢量）分别为107.9 mL /g、4.20 mL/g·h-1。玉米芯经酸预处理后半纤维素含量由42.2%下降至3.0%, 而酸预处理的玉米芯产氢前后纤维素、半纤维素和木质素含量只有少量变化。产氢菌主要用酸预处理产生的可溶性糖产氢, 故底物的酸预处理对玉米芯的发酵产氢非常重要。用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析显示酸预处理和产氢过程中玉米芯的特征峰发生变化, 酸预处理过程降解了底物纤维素的无定形区和半纤维素, 产氢微生物对纤维素的结晶区有破坏作用。     

沥青的利弊与微生物的作用

沥青是在精炼石油过程中累积的浓缩残留物,主要由沥青烯（溶于苯,不溶于戊烷）和树脂所组成,还含有高比例的芳香族化合物。这类固态废弃物有其用途,如修道路、铺房顶及作管道涂料、农业上用的复盖物等等。然而,时间久之,这些固态废弃物的利用同样可遭到各类物理、化学和生物因素的破坏作用,而某些土壤微生物与这些沥青有着关联,几乎成为它们的栖息地,其中如假单胞菌、黄杆菌、微球菌和分歧杆菌（Mycobacterium）等属的微生物都是路面沥青分解的生物因素;管道涂上的沥青也可遭到解烃细菌的侵蚀破坏作用,     

利用甲硝唑及外加氧方法筛选耐氧产氢Klebsiella oxytoca HP1突变菌株

摘氢酶是生物制氢的关键酶,大多数氢酶因对氧极敏感而易失活,因此提高氢酶的氧耐受性对生物制氢有重要意义。本研究利用1％甲基磺酸乙酯对Klebsiella oxytoca HPl进行了两轮诱变,经40mmol／L甲硝唑和21％氧联合处理1h（第一轮诱变）或2h（第二轮诱变）进行筛选。所得突变菌株经产氢测试,结果在15％氧浓度条件下,第一代突变菌株HPl-A15产氢活性为出发菌株Klebsiella oxytoca HPl的3.70倍,在21％氧浓度条件下第二代突变菌株HPAl5-37产氢活性为HPl-A15菌株的2.75倍,是出发菌株的11倍。突变菌株HPl-A15和HPAl5-37具有较好的遗传稳定性。本试验结果说明利用MNZ和外加氧的方法适用于兼性厌氧菌耐氧产氢突变菌株的筛选。     

酒色着色菌利用产酸克雷伯氏菌发酵废液产氢

研究了酒色着色菌(Chromatium vinosum DSM185)利用产酸克雷伯氏菌（Klebsiella oxytoca HP1）发酵产氢废液进行光发酵和暗发酵产氢的可行性,以达到对产氢底物的充分利用和对产氢废液的进一步处理。研究结果表明C.vinosum可以利用K.oxytoca的发酵废液进行光发酵产氢和暗发酵产氢。C.vinosum发酵产氢后废液中残余还原糖和主要有机酸（丁酸）的含量明显降低,发酵产氢的最佳pH为6.5,添加0.1%(W/W)NH₄Cl能促进产氢。在光照条件下丁酸利用率可达54.38%,产氢量达36.97 mL/mg;在黑暗条件下丁酸利用率可达36.01%,产氢量达37.50mL/mg。     

瘤胃甲烷调控方法评述

反刍动物释放的甲烷不仅消耗6％～10％的能量摄入,而且是重要的温室效应气体。过去20多年以来,研究人员围绕瘤胃甲烷生成及其调控展开了大量的研究,目前采取的主要措施包括：（1）提供电子释放新途径;（2）利用疫苗、生物控制剂（噬菌体和细菌素）以及化学抑制剂等抑制产甲烷菌,以及（3）去原虫、添加植物提取物或有机酸等促进产乙酸菌增加,降低产甲烷菌可利用的氢。瘤胃生态系统是一个复杂的生态系统,能够将复杂碳水化合物转化成为挥发性脂肪酸,这个过程部分依赖于甲烷的生成和氢的消耗。因此,虽然各种调控措施能够在短期内抑制甲烷生成,但瘤胃微生态系统能够恢复原有的甲烷生成水平,这表明我们对瘤胃中氢代谢仍然认识不足。进一步提高对瘤胃内氢和甲烷生成的微生物生化机制的了解,有助于我们找到有效的甲烷调控措施。     

微生物产氢机理的研究进展

微生物可以利用工业废弃物产生氢气,其产氢机理可以分成两种:光合产氢和发酵产氢。前者利用光能,后者利用代谢过程中产生的电子,分解有机物产氢。氢酶是产氢过程中的关键酶,催化氢的氧化或质子的还原。氢酶主要有[NiFe]氢酶和[Fe]氢酶两种,具有不同的结构,但催化机理是相似的。本文主要综述产氢微生物的种类、微生物产氢代谢途径和关键酶催化机理,并展望微生物产氢研究的发展方向。     

蓝细菌制氢研究进展

蓝细菌具有很低的营养需求,能够利用太阳能直接光解水产生氢能,利用蓝细菌产氢是理想的生物制氢方式之一。目前,蓝细菌氢的产率尚未达到实际应用的要求。蓝细菌产氢依赖于菌株的遗传背景和产氢的环境条件。对蓝细菌产氢生理、产氢速率、产氢的环境条件、菌株筛选和突变株构建以及在光生物反应器中产氢的特征作了综述,以期有利于蓝细菌产氢水平的提高。     

免疫球蛋白的糖链与自身免疫疾病

随着糖结构分析技术的不断发展和完善,免疫球蛋白（Ｉｇ）的寡糖链在维系蛋白空间构象和生物功能中的作用,及其糖链异常所引起的病理性改变也进一步明确,这也是当今糖生物学研究的重点之一。本文对Ｉｇ的糖链及糖链异常与自身免疫疾病如类风湿关节炎（ＲＡ）、ＩｇＡ型...     

糖蛋白质组定量技术进展

蛋白质的糖基化是最重要和最普遍的蛋白质翻译后修饰之一,在生物体内起着极为重要的作用。糖蛋白质的量和（或）糖基化程度的改变以及糖链结构的改变等与许多疾病密切相关,因此定量糖蛋白质组研究已经成为一个新的热点。然而由于糖基化蛋白质所具有的独特特征,其定量面临严峻的挑战。糖蛋白质组学定量方法和技术的发展将为更好地研究糖基化蛋白质生物学功能起到重要作用。综述了基于生物质谱的糖蛋白质组定量研究的技术和方法,及其优缺点和未来的发展趋势。     

几点小建议

全日制普通高中教科书（试验本）中新增加生物组织中可溶性糖、脂肪、蛋白质的鉴定。其中,实验原理中某些试剂能使生物组织中的有关有机化合物,产生特定的颜色反应。如可溶性糖中的还原糖,除与斐林试剂发生作用外还可用银氨溶液等。即在１支洁净的试管里加入２％硝酸银溶液２ｍｌ,同时逐滴加入２％稀氨水,直到析出氧化银恰好溶解为止,所得澄清溶液就是银氨溶液试剂。在盛着银氨溶液的试管里加入可溶性还原糖。把试管放在水浴里加热３～５ｍｉｎ,即出现银镜,这就是有名的银镜反应。还有,在试管里加入１０％氢氧化钠溶液２ｍｌ,滴加…