低温沼气发酵产酸菌的分离鉴定及发酵特性研究

【摘要】：沼气作为低碳经济已成为我国能源的重要组成部分,具有非常广阔的发展前景。在我国北方寒冷地区,冬季漫长且气温低。沼气池池温太低造成沼气发酵启动期长、产气量不足,甚至冻伤沼气池而无法产气,这成为制约我国北方户用沼气发展的主要因素。产酸菌在沼气发酵过程中的地位至关重要,产酸菌分解有机物产生的VFA是产甲烷菌利用碳源物质的简单前体。因此,对沼气池内低温发酵产酸菌进行研究具有一定的现实意义。 本论文主要是从沼气池内分离筛选出低温、高效产酸的发酵型产酸细菌,研究了菌种生理生化特性及产酸特性,并且提取了菌株的DNA,进行了基于16S rDNA扩增及测序,确定了菌种的属并进行了系统发育分析。而且,将筛选出的产酸菌株加入到低温沼气模拟发酵装置进行了模拟发酵。 研究结果表明,在分离出的16株产酸菌中,筛选出3株高活性的低温产酸菌。系统发育分析表明菌株FJ-8是Pseudomonas(假单胞菌属),菌株FJ-15是Shewanella(希瓦氏菌属),菌株FJ-16是Pseudomonas sp.(假单胞菌属)。菌株液态发酵时产生的VFA主要是乙酸、丁酸和乳酸。固态发酵时均有甲酸产生。而且,菌株的产酸特性受温度影响,在菌株最适生长温度下产酸性能最强。三株菌中FJ-8的产酸能力最强。模拟发酵结果表明：将筛选得到的低温沼气发酵产酸菌加入到自制的模拟发酵装置中,产气量增加,且发酵启动时间和周期缩短,提前达到最大产气量。 【关键词】：沼气 低温 产酸菌 16S rDNA VFA 鉴定
【学位授予单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TQ920.1;TQ221.11
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 插图与附表清单8-9
• 1 前言9-17
• 1.1 沼气发酵9-11
• 1.1.1 沼气9
• 1.1.2 沼气发酵9-11
• 1.2 低温微生物11-13
• 1.2.1 定义与分类11-12
• 1.2.2 低温微生物的嗜冷机制12-13
• 1.3 低温沼气发酵产酸菌13-14
• 1.3.1 发酵产酸菌的概述13-14
• 1.3.2 低温发酵产酸细菌在沼气发酵过程中的作用14
• 1.4 低温沼气发酵产酸菌的研究现状14
• 1.5 分子生物学技术在低温微生物研究的应用现状14-16
• 1.5.1 16S rDNA基因序列分析技术15
• 1.5.2 分子杂交技术15-16
• 1.5.3 基于PCR技术的DNA指纹图谱技术16
• 1.5.4 系统发育分析16
• 1.6 研究内容目的及意义16-17
• 1.6.1 研究内容16
• 1.6.2 研究目的及意义16-17
• 2 材料与方法17-25
• 2.1 材料17-19
• 2.1.1 实验材料17
• 2.1.2 主要药品17-18
• 2.1.3 主要仪器设备18
• 2.1.4 培养基18-19
• 2.2 实验方法19-25
• 2.2.1 发酵产酸菌的分离纯化19
• 2.2.2 发酵产酸菌的初步筛选19-20
• 2.2.3 形态学鉴定20
• 2.2.4 菌株生长最适pH测定20
• 2.2.5 菌株最适生长温度的测定20
• 2.2.6 菌株生理生化鉴定20-21
• 2.2.7 发酵产酸菌产酸特性初步研究21-22
• 2.2.8 菌种分子鉴定及系统发育分析22-24
• 2.2.9 模拟发酵总产气量的测定24-25
• 3 结果与分析25-38
• 3.1 发酵产酸菌的分离筛选25
• 3.2 形态学鉴定25-27
• 3.3 菌株最适pH的测定27-28
• 3.4 菌株最适生长温度的测定28
• 3.5 菌株的生理生化鉴定28-29
• 3.6 发酵产酸菌产酸特性初步研究结果与分析29-36
• 3.6.1 七种VFA标准图谱29-31
• 3.6.2 液态发酵过程中的VFA组成31-34
• 3.6.3 固态发酵过程中的VFA组成34-36
• 3.7 菌种的分子鉴定及系统发育分析36-37
• 3.7.1 基因组DNA的提取及PCR结果36-37
• 3.7.2 测序及系统发育分析37
• 3.8 模拟发酵产气量的测定37-38
• 4 讨论与结论38-40
• 4.1 低温发酵产酸菌的分离与筛选38-39
• 4.2 低温发酵产酸菌的特性研究39
• 4.2.1 生理生化实验39
• 4.2.2 发酵产酸特性研究39
• 4.3 分子生物学鉴定39-40
• 4.4 模拟发酵40
• 4.5 结论40
• 5 展望40-42
• 致谢42-43
• 参考文献43-47
• 附录47-49
• 作者简介49

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