产氢菌的复合诱变选育及突变株HCM-23的产氢特性

以厌氧产氢细菌Clostridium sp. H-61为原始菌株, 先后经亚硝基胍(NTG)、紫外(UV)诱变, 选育得到1株高产突变株HCM-23。在葡萄糖浓度为10 g/L的条件下, 其产氢量为3024 mL/L, 比原始菌株提高了69.89%; 其最大产氢速率为33.19 mmol H2/g DW·h, 比原始菌株(19.74 mmol H2/g DW·h)提高了68.14%。经过多次传代试验, 稳定性良好。其发酵末端产物以乙醇和乙酸为主, 属于典型乙醇型发酵代谢类型。其最适产氢初始pH为6.5, 最适生长温度为36℃, 以蔗糖为最佳碳源。与原始菌株相比, 突变株HCM-23的产氢特性发生了改变, 如生长延滞期延长, 可利用无机氮源等。     

发酵产氢菌株的筛选及影响因素研究

采用双层平板法从污泥池中筛选出一株产氢较高的发酵菌株,经生理生化鉴定表明,分离菌株初步鉴定为消化链球菌属(Peptostreptococcus).研究静态培养条件下葡萄糖、pH、温度及和酵母膏对菌株产氢的影响及不同发酵时间段的产氢情况.结果表明,在葡萄糖浓度20.0 g/L,pH 7.0,温度37 ℃和酵母膏2.0 g/L时,产氢量达21.07 mmol/L,为初始培养条件下的4.14倍.同时,在24～36 h时间段产氢率达到最高,为0.44 mmol/(L·h),并且在60 h时产氢量达到最大累计产氢量的89.2%.     

产氢菌的复合诱变选育及突变株HCM-23的产氢特性

以厌氧产氢细菌Clostridium sp.H-61为原始菌株,先后经亚硝基胍(NTG)、紫外(UV)诱变,选育得到1株高产突变株HCM-23.在葡萄糖浓度为10 g/L的条件下,其产氢量为3024 mL/L,比原始菌株提高了69.89%;其最大产氢速率为33.19 mmol H2/g DW·h,比原始菌株(19.74 mmolH2/g DW·h)提高了68.14%.经过多次传代试验,稳定性良好.其发酵末端产物以乙醇和乙酸为主,属于典型乙醇型发酵代谢类型.其最适产氢初始pH为6.5,最适生长温度为36℃,以蔗糖为最佳碳源.与原始菌株相比,突变株HCM-23的产氢特性发生了改变,如生长延滞期延长,可利用无机氮源等.     

乳酸产生菌的选育

从5种菌株中,通过初筛和复筛筛选出一种变色范围大,产乳酸量高的菌株D(产酸量为69.36g/L),以此菌株作为出发菌,进行紫外诱变育种。从诱变处理后的计数平板上,选取10株hc值大的菌株,通过复筛最终选出了一株平均产乳酸量高的菌株D_6,其产乳酸量平均为71.73 g/L,比出发菌株高出2.37g/L。     

一个新的高温产氢菌及产氢特性的研究

利用Hungate滚管技术从西藏山南地区热泉淤泥中分离到一株高温产氢的厌氧发酵细菌T42。菌株T42革兰氏染色反应为阴性,但KOH裂解试验证实其为革兰氏阳性杆菌。菌体大小为0.7μm~0.9μm×3.2μm~7μm,不运动,不产芽孢。其生长温度范围为32℃~69℃,最适生长温度为60℃~62℃,生长pH范围为5.0~8.8,最适生长pH为7.0~7.5,代时30min。有机氮源是T42菌株的必需生长因子。菌株T42利用淀粉、纤维二糖、蔗糖、麦芽糖、糊精、果糖、糖原和海藻糖等底物生长并发酵产氢,发酵葡萄糖的终产物为乙酸、乙醇、H2和CO2。G C含量为31.2mol%。系统发育分析表明菌株T42与Thermobrachium celere和Caloramator indicus位于同一分支,生理生化特征也表明菌株T42应是Thermobrachium属的一个新菌株,在中国普通微生物菌种保藏中心的保藏号为AS1.5039。菌株T42的最佳产氢初始pH为7.2,最佳产氢温度为62℃,其氢转化率为1.06mol H2/mol葡萄糖,最大产氢速率为24.0mmol H2/gDW/h。20mmol/L的Mg2 和2mmol/L的Fe2 可分别提高菌株T42的产氢量20%和23.3%,而Ni2 对其产氢无明显的作用。当菌株T42和热自养甲烷热杆菌(Methanothermobacter thermautotrophicus)Z245共培养时,由于降低了氢分压,使其葡萄糖利用率和氢产量分别提高1倍和2.8倍,发酵产物乙酸和乙醇的比例也从1提高到1.7。     

厌氧发酵产氢细菌的筛选及其产氢优化

本研究以河底泥为来源, 使用产氢培养基进行初筛, 再利用小管产氢试验进行复筛, 得到5株产氢能力较好的菌株。对产氢量最高的菌株FML-C1进行16S rDNA序列分析, 鉴定为阴沟肠杆菌, 确定了其分类地位。培养基优化采用Plackett-Burman试验设计筛选出影响产氢的3个主要因素: 葡萄糖、缓冲液和还原剂。利用最陡爬坡路径逼近最大响应区, 采用中心复合试验设计(CCD)及响应面分析法(RSM)进行回归分析, 建立产氢培养基优化的二次模型。模型求解产氢最佳培养基为葡萄糖21.5 g/L、缓冲液 13.6 mL/L 和还原剂10.0 mL/L, 最大理论产氢量2367.83 mL/L。5批验证试验结果平均值与预测值接近, 表明该模型与实际情况拟合良好, 实际最大产氢量2347.40 mL/L, 较优化前产氢量提高127.42%。     

沼泽红假单胞菌乙酸光合放氢研究

依据光合细菌生长代谢特性和有机废水降解主要产物类型,11种有机物被用于沼泽红假单胞菌（Rhodopseudomonas palustris）Z菌株的光合产氢研究,其中,乙酸反应体系产氢活性最高。在此基础上,研究了该菌株的生长与产氢动力学行为,探求了影响该菌株光合放氢的主要限制性影响因素。结果表明,该菌株产氢与生长部分相关。种子培养基和菌龄对产氢活性有明显影响。细胞最适产氢和生长所需要的光照强度和温度基本一致。当种子来源于硫酸铵高菌龄预培养物或谷氨酸钠对数期预培养物时,该菌株产氢活性显著增加,产氢延滞期明显缩短。氧浓度和接种量对产氢活性也有显著影响。供氢体和氮源浓度直接决定细胞的生长与光放氢活性。在低于70 mmol/L乙酸钠和15 mmol/L谷氨酸钠时,产氢活性随底物浓度的增加而增强。谷氨酸钠浓度高于15mmol/L时,由于游离NH₄⁺的出现,产氢活性受到抑制,但却明显刺激细胞的生长。在标准状况下,该菌株的最大产氢速率可达19.4 mL·L^-1·h^-1。     

耐铵型产琥珀酸放线杆菌的选育及铵离子对其生长代谢的影响

经硫酸二乙酯(DES)诱变,在含61～242mmol/LNH4+梯度平板中,筛选到一株耐铵型突变株YZ25,该菌株在含121mmol/LNH4+发酵培养基中,琥珀酸产量达32.68g/L,转化率为65.4%,比出发菌提高了180.5%。进一步考察了不同形态铵盐对YZ25生长的影响,结果表明添加少量铵盐能够提高突变菌的生长速率,但当超过一定量后菌株生长受到抑制,不同铵盐对菌株的抑制程度不同,硫酸铵、碳酸氢铵、氯化铵和硝酸铵对突变株YZ25的半抑制浓度分别为:215mmol/L、265mmol/L、235mmol/L、210mmol/L。为了考察铵离子对YZ25发酵产琥珀酸的影响过程,在3.0L发酵罐以氨水作为pH的调控剂发酵,结果表明在稳定期前菌株生长基本不受铵离子抑制,生物量能够达到正常水平,但是进入稳定期后铵离子抑制作用越来越明显,导致菌株生长提前结束,耗糖不完全,产酸受阻。最后结合产琥珀酸放线杆菌Actinobacillus succinogenes代谢途径分析了铵离子对菌株抑制作用的机理。     

猪笼草中产蛋白酶内生菌的分离及鉴定

采用研磨法分离纯化猪笼草各组织器官中的内生菌,并采用水解圈法和摇瓶发酵法分别进行初筛与复筛,对筛选出的菌株进行16SrDNA分析鉴定。结果表明:在猪笼草叶片、捕虫囊、根和茎等4种器官中共分离出25株内生菌;进一步从中筛选出2株可产胞外蛋白酶的细菌A3、L5,其中菌株A3的产酶能力较高,水解圈/菌落直径比(D/d)值为6.5,发酵液的蛋白酶活力为17.58U/mL;菌株L5的D/d值为3.0,发酵液的蛋白酶活力为15.77U/mL;16SrDNA鉴定结果表明,菌株A3、L5与芽孢杆菌属成员具有99%的同源性,其中A3是枯草芽孢杆菌(Ba-cillus subtilis),L5可能是其的新变种或新亚种。     

厌氧细菌Acetanaerobacterium elongatum从葡萄糖的产氢特性研究

为了了解影响厌氧发酵产氢细菌Acetanaerobacterium elongatumZ7产氢效率的因素,采用生理学方法对其进行了研究。结果表明:乙醇型发酵菌A.elongatumZ7的最适产氢温度为37℃,最适产氢的起始pH为8.0。该菌发酵葡萄糖和阿拉伯糖产氢的能力较强,氢气产率分别为1.55mol H2/mol葡萄糖和1.50mol H2/mol阿拉伯糖。酵母粉是菌株Z7生长和产氢所必须的生长因子;pH影响菌株的生长和葡萄糖利用率;氢压则影响电子流的分配,从而改变代谢产物乙酸和乙醇的比例;当产氢菌与甲烷菌共培养以维持发酵体系低的氢压时,可使氢的理论产量提高约4倍;培养基中乙酸钠浓度>60mmol/L明显抑制产氢。另外,一个只利用蛋白类物质的细菌能够促进菌株Z7对葡萄糖的利用,进而提供氢产量,为生物制氢的工业化生产提供理论参考。     

产漆酶菌株分离及发酵条件优化

[目的]筛选高产漆酶菌株。[方法]利用愈创木酚-PDA平板筛选高产漆酶菌株,单因素实验确定最佳产酶条件。[结果]筛选到一株高产漆酶菌株,编号QMJZ-5。结合形态观察和5.8S rDNA-ITS序列分析,确定该菌株是血红密孔菌(Pycnoporus coccineus),优化发酵培养基:甘油20 g/L,豆粕6.0 g/L,香兰素0.15 g/L,阿魏酸0.15 g/L,KH_2PO_41.0 g/L,Na_2HPO_4·12H_2O 0.2 g/L,CuSO_4·5H_2O 1.5 mmol/L,初始pH 5.0,30℃,发酵8 d,产酶55 U/m L。[结论]筛选到1株高产漆酶菌株。     

离子注入L-乳酸产生菌诱变选育研究

采用离子注入技术对一株产L -乳酸的干酪乳杆菌L110Z进行诱变处理。结果表明 ,在离子注入剂量为 1× 10 14 N+ /cm2 时 ,诱变效果较好 ,从正变菌株中反复筛选 ,得到了一株产酸量高的菌株L110Z5 ,产酸量达到了 92g/L ,比出发菌株产酸提高了 18.0 % ,经过连续传代试验 ,其遗传性状稳定 ,表明L110Z5是一株极具工业化前景的高产菌     

铁和镍对光合细菌生长和产氢的影响

基于金属元素在生物体功能发挥中的作用以及它们参与光合细菌光合放氢的重要性,着重进行了铁和镍对沼泽红假单胞菌（Rhodopseudomonas palustris）Z菌株和一株红杆菌（Rhodobactersp.）细胞生长、光合放氢和光合色素合成影响的研究。结果表明,高浓度Fe3+可显著提高两菌株光放氢能力和生物合成能力,最适浓度的Fe3+可使其产氢能力分别达对照组的1.32倍和2.8倍,产氢得率分别为360.6mL/g和385.9 mL/g,生物量分别为对照组的1.42倍和1.54倍。9μmol/L Ni2+的添加可使两菌株产氢能力分别达对照组的1.48倍和1.96倍,产氢得率分别为429.7mL/g和456.3 mL/g。而当Ni2+浓度为12μmol/L时,两菌株的产氢活性受到不同程度的抑制,产氢得率分别降低46.7%和19.4%。在铁浓度相同时,添加6μmol/L Ni2+能明显促进两菌株的生长。而当Ni2+浓度大于6μmol/L时,细胞生长受到抑制。Fe3+和Ni2+对Rhodobactersp.菌株类胡萝卜色素有显著影响。研究结果显示, 426nm色素峰随铁浓度的增加和镍的添加而消失,同时,产氢活性提高。     

固定化光合细菌产氢过程的基质利用动力学

研究了固定化荚膜红假单胞菌386、红假单胞菌D两菌株产氢过程基质利用的动力学特性。基质利用与产氢过程以不同的速率进行．琼脂包埋固定化细胞的产氢能力高于海藻酸钙固定化细胞,但最大产氢活性的进程迟于后者。固定化D菌株利用葡萄糖的动力学遵循一级反应,其反应常数K值为1．2×10　2h-1。宏观动力学分析表明,利用基质的产氢过程属于反应控制,扩散传质过程不构成控速步骤。386和D两个菌株固定化细胞生物反应器连续产氢系统,在以乳酸作基质时．平均产氢量分别可达到0．659L／d和0．457L／d,容积(液相)产氢率接近1．OL／L·d。     

磷脂酶D高产菌株的原生质体紫外诱变选育

为了获得磷脂酶D高产菌株,由链霉菌野生菌株LD0501出发研究原生质体的制备和再生条件,建立原生质体紫外诱变筛选方案。采用酶解法制备原生质体,用紫外线对原生质体诱变,TLC检测突变株产磷脂酶D活力。原生质体的适宜条件:种子培养基中甘氨酸质量浓度5 g/L,菌龄72 h,用3 mg/m L的溶菌酶在30℃下酶解75min。通过原生质体诱变筛选,得到1株高产菌株,磷脂酶D水解活力达4.29 U/m L,提高幅度为180.4%。该方法有效改善了链霉菌野生菌株原生质体的制备效果,紫外诱变筛选显著提高了磷脂酶D的活力,高产突变株具有较好的稳定性。     

产氢细菌Enterbacter sakazakii HP的分离及产氢特性

在自然环境中分离到一株具有高产氢活性的微生物菌株,经细菌鉴定仪及16S rRNA基因序列分析,鉴定该菌株为Enterbacter sakazakii HP。分析了起始pH值、反应温度、碳源、起始糖浓度、起始氧浓度及菌体密度等因素对菌株产氢活性的影响。研究表明,该菌株发酵产氢较适合的条件为:以葡萄糖为产氢底物,起始pH值8.0,菌体密度OD600=0.7,反应温度35℃,糖浓度为0.1mol/L,氧浓度为0%的条件下,此时产氢菌株的最高产氢活性为5.34μmolH2/h.mgdw,氢的得率为1.94molH2/mol葡萄糖。     

联合固氮菌Enterobactergergoviae57—7泌铵突变株的分离和特性

经 Tn5转座子诱变从野生型菌株 ( Enterobacter gergoviae 5 7- 7)筛选到抗甲胺 ( 0 .3mol/L )的泌铵突变株 MG61 ,该突变株在固氮生长时能分泌铵 2 .0 mmol/L。由于泌铵 MG61的生长比野生型菌株慢 ,在培养基中含铵 ( 5 mmol/L或 30 mmol/L)条件下 ,MG61的生长速率与对照相同 ,而远比野生型菌株慢 ,表明 MG 61不能很好地利用铵。在含 2 0 mmol/L铵的培养基中 MG 61仍表达 86%的固氮活性 ,而野生型菌株完全丧失了固氮活性。在谷氨酸存在下 MG61的生长速率及固氮酶活性都比对照高。在硝酸盐存在下 MG61的生长速率与对照相同 ,但泌铵量达 7.8mmol/L。     

高产谷胱甘肽酿酒酵母的选育及发酵工艺的研究

以酿酒酵母SC-001为出发菌株,利用紫外诱变结合乙硫氨酸和氯化锌的底物选择筛选到1株有较高GSH产量的酿酒酵母菌株SC-001-24,其GSH产量为743 mg/L,比出发菌株提高了22%。进一步在10 L发酵罐中考察了不同发酵模式和前体氨基酸补加方式对酿酒酵母产GSH的影响,确定最佳发酵模式为补料分批发酵,最佳前体氨基酸补加策略为:初始培养基加入41 mmol/L半胱氨酸,发酵42 h后一次性补加半胱氨酸246 mmol,甘氨酸160 mmol,谷氨酸82 mmol。在最佳发酵条件下GSH产量达到1 280.4 mg/L。     

琥珀酸发酵高产菌株的选育

以富马酸钠为唯一碳源的选择性平板,从牛的瘤胃中筛选出一株产琥珀酸的菌株Actinobacillus succinogenes CGMCC1593。以该菌株为出发菌株进行NTG诱变,挑选在含有50~100 mmol/L氟乙酸平板生长较快的菌落,经过初筛和复筛,发现SF-9菌株产琥珀酸能力强且积累的乙酸较少。以50 g/L的葡萄糖为碳源,在培养瓶厌氧发酵条件下其琥珀酸产量(35.09 g/L)比出发菌株(28.91 g/L)提高了21.4%,琥珀酸/乙酸比率(w/w)从3.3∶1提高到7.5∶1。用SF-9菌株在5 L发酵罐上进行分批发酵,发酵36 h时琥珀酸积累量达到40.51 g/L,对葡萄糖的转化率为0.81(w/w),琥珀酸/乙酸比率为9∶1,副产物乙酸量比出发菌株降低了约50%。     

厌氧细菌Acetanaerobacterium elongatum从葡萄糖的产氢特性研究

为了了解影响厌氧发酵产氢细菌Acetanaerobacterium elongatum Z7产氢效率的因素,采用生理学方法对其进行了研究。结果表明：乙醇型发酵菌A. elongatum Z7的最适产氢温度为37℃, 最适产氢的起始pH为8.0。该菌发酵葡萄糖和阿拉伯糖产氢的能力较强,氢气产率分别为1.55mol H2/mol葡萄糖和1.50mol H2/mol阿拉伯糖。酵母粉是菌株Z7生长和产氢所必须的生长因子;pH影响菌株的生长和葡萄糖利用率;氢压则影响电子流的分配,从而改变代谢产物乙酸和乙醇的比例;当产氢菌与甲烷菌共培养以维持发酵体系低的氢压时,可使氢的理论产量提高约4倍;培养基中乙酸钠浓度> 60mmol/L明显抑制产氢。另外,一个只利用蛋白类物质的细菌能够促进菌株Z7对葡萄糖的利用,进而提供氢产量,为生物制氢的工业化生产提供理论参考。