检索历史 清除

摘要同型产乙酸菌（homoacetogenic bacteria，HAB）是一类具有特殊生理生态特性的厌氧细菌，可通过二氧化碳（CO2）和（或）一氧化碳（CO）的还原，或碳水化合物的发酵作用产生乙酸和乙醇，在生物固碳和大宗化学品的绿色炼制等领域具有广阔的应用前景。然而，目前获得的HAB纯培养物，尤其是具有工业化应用价值的菌种资源还十分匮乏，严重制约了HAB应用技术的研发及应用进程。本文以厌氧活性污泥为菌源，通过富集、分离、筛选和鉴定，获得了一株具有较强CO2同化能力的 HAB，并对其主要生态因子、自养代谢和异养代谢特征，以及异养代谢对自养代谢的影响等进行了系统研究。<br>　　本文以厌氧颗粒污泥作为富集 HAB 的菌源，以 CO2/H2（v/v=1/4）为唯一碳源，通过连续传代富集和分离纯化，获得了 4 个具有同型产乙酸能力的纯培养物。通过同化 CO2产乙酸能力的比较，最终优选到 1个具有优良同型产乙酸特性的菌株。形态学、生理生化特征和分子生物学等综合鉴定结果表明，该菌株为严格的厌氧菌，单细胞，杆状，菌体长 4~8 μm，革兰氏染色阳性（G+）；在分类学上属于梭菌属（Clostridium）的大梭菌（C. magnum），命名为 C. magnum WY-4。<br>　　生理生态特性研究结果表明，C. magnum WY-4在发酵葡萄糖时能够产生乙醇、乙酸、丁酸和己酸等多种产物，以CO2/H2为唯一碳源时，则产生乙醇和乙酸。利用CO2/H2自养生长时，酵母浸粉、蛋白胨和尿素等有机氮源都是其生长时的良好氮源，适宜的温度、pH 和碳酸氢盐浓度分别为 25~45℃、7.0~8.0 和 1~3 g/L。在适宜的条件下，该菌株同化 CO2生长的最大生长速率、CO2消耗速率和产乙酸速率分别达8.07 mg/(L·h)、0.24 mmol/(L·h)和 21.94 mg/(L·h)；以 1 g/L葡萄糖为碳源进行异养生长时，其最大生长速率、葡萄糖消耗速率和产乙酸速率分别为 12.65 mg/(L·h)、0.044 g/(L·h)和 25.64 mg/(L·h)。<br>　　研究发现，葡萄糖可显著促进 C. magnumWY-4的生长代谢，但较高浓度的葡萄糖（≥4 g/L）会显著削弱菌株的自养代谢能力；以 CO2/H2为唯一碳源的单批次持续培养结果表明，单位质量 C. magnum WY-4 细胞干重的 CO2消耗率和乙酸产率分别可达0.076 mol/g和 7.74 g/g。<br>　　综上所述，C. magnum WY-4不仅具有很好的同化 CO2自养生长的能力，还具有较好的异养生长能力，且环境适应性强，是一株颇具工业应用开发前景的同型产乙酸菌种资源。