嗜冷产甲烷菌及其冷适应机制的研究进展

第九章微生物生态习题及答案

第九章微生物生态学习题一、名词解释 1．硝化作用 2．菌根 3．活性污泥（activated sludge）： 4．反硝化作用 5．硫化作用 6．氨化作用 7．共生 8．微生物生态学 9．根际微生物： 10．根圈效应： 11．根土比： 12．氨化作用： 13．微生态制剂（microecologics）： 14．正常菌群（normal microflora）： 15．条件致病菌（oppotunist pathogen）： 16．拮抗（antagonism）： 17．寄生（parasitism）： 18．富营养化9eutrophication）： 19．BOD（biochemical oxygen demand）： 20．COD（chemical oxygen demand）： 21．TOD： 22．DO： 23．产甲烷细菌（methanogens）二、填空题 1、从，，，生境中可以分离到嗜热微生物；从，和生境中可分离到嗜盐微生物。 2、磷的生物地球化学循环包括3种基本过程：、、。 3、微生物种群相互作用的基本类型包括：，，，、、和。 4、嗜热细菌耐高温的使DNA体外扩增技术得到突破，为技术的广泛应用提供基础。 5、嗜生物推动的氮循环实际上是氮化合物的氧化还原反应，其循环过程包括，

，和。 6、按耐热能力的不同，嗜热微生物可被分成5个不同类型：，，，和。 7、有机污染物生物降解过程中经历的主要反应包括，，和。 8、评价有机化合物生物降解性的基本试验方法是和。 9、污水处理按程度可分为，和。 10、汞的微生物转化主要包括3个方面，和。三、选择题（4个答案选1） 1、总大肠菌群中不包括（）。 A、克雷伯氏菌 B、肠杆菌 C、埃希氏菌 D、芽孢杆菌 2、下列有机物中最难被微生物降解的是（）。 A、纤维素 B、木质素 C、半纤维素 D、淀粉 3、同化硝酸盐还原的酶可被下列哪种化合物抑制？（） A、氨 B、氧 C、N2 D、N2O 4、异化硝酸盐还原的酶可被下列哪种化合物抑制？（） A、氨 B、氧 C、N2 C、N2O 5、活性污泥法处理污水的过程最类似于下面哪种微生物培养方式？（） A、恒浊连续培养 B、恒化连续培养 C、恒浊分批培养 D、恒化分批培养 6、和豆科植物共生固氮的微生物是（）。 A、假单胞菌 B、根瘤菌 C、蓝细菌 D、自生固氮菌 7、许多霉菌在农副产品上生长时易于产生霉菌毒素，下列中哪些条件最适于产生霉菌毒素？（） A、高温高湿 B、高温 C、蓝细菌 D、自生固氮菌 8、适用于生物冶金的微生物类群主要是（）。 A、嗜热微生物 B、嗜冷微生物 C、嗜酸微生物 D、嗜压微生物 9、超嗜热细菌主要是（）。 A、古生菌 B、真细菌 C、真菌 D、霉菌 10、酸矿水的形成是微生物对某些金属和非金属元素转化的结合，下列哪种循环与酸矿水形成有关？（） A、S循环 B、N循环 C、磷循环 D、硅循环

产甲烷菌的研究进展

产甲烷菌的研究进展 XXX 生物工程一班生命科学学院xxx大学150080 摘要：甲烷菌是一个古老的原生菌。随亨格特（Hungate）无氧分离技术发展以来，人们对甲烷菌的研究逐渐深入。从产甲烷菌生存环境分离、筛选出新的产甲烷菌种。20世纪90年代对甲烷菌的探讨、研究比较多，近10年的研究比较少。简述了产甲烷菌的发展历史及分类。产甲烷菌是重要的环境微生物,是古细菌的一种，在自然界的破素循环中起重要作用。迄今已有种产甲烷菌基因组测序完成。基因组信息使人们对产甲烷菌的细胞结构、进化、代谢及环境适应性有了更深的理解。关键词：微生物，产甲烷菌，分类。 Research progress of methanogenic bacteria Zhengzongqiao The first class of Biotechnology, College of Life Science, Heilongjiang University, Harbin, 150080 Abstract: methanogens is an ancient native bacteria. With the Since Heng Gete (Hungate) anaerobic separation technology development, people gradually in-depth study of methanogens. Living environment separated from the methane-producing bacteria filter out new methane-producing bacteria. Of methanogens in the 1990s, research more, nearly 10 years of study is relatively small. The brief history of the development of the methanogenic bacteria and classification. Methane-producing bacteria is an important environmental microorganisms, is a kind of archaebacteria, play an important role in the hormone cycle of the nature of the broken. So far has been a kind of methane-producing bacteria genome sequencing is completed. Genomic information to make The Methanogens the cell structure, evolution, have a deeper understanding of metabolic and environmental adaptability. Keywords: microorganisms, methane-producing bacteria。 1.产甲烷菌的介绍产甲烷菌是一类能够将无机或有机化合物厌氧发酵转化成甲烷和二氧化碳的古细菌,它们生活在各种自然环境下,甚至在一些极端环境中。产甲烷菌是厌氧发酵过程的最后一个成员,甲烷的生物合成是自然界碳素循环的关键链条。由于产甲烷菌在有机废弃物处理、沼气发酵、动物瘤胃中有机物分解利用等过程中的重要作用,同时甲烷是导致全球变暖的第二大温室气体,因此产甲烷菌和甲烷产生机理的研究备受关注。特别是近几年对产甲烷菌基因组的研究,使人们从全基因组的角度、进化的角度对甲烷生物的合成机理、甲烷菌的生活习性、结构特点等方面获得更深刻的理解。产甲烷菌的分类：Schnellen第一个从消化污泥中分离纯化得到。19 74年Bryant首次提出了产甲烷菌(M讼tha n昭甘n)一词,将其与以甲烷为能量来源的嗜甲烷菌(MethanotrDPh,)区分开来。到目前为止,分离鉴定的产甲烷菌已有2 00多种。它们存在于沼泽、湖泊、海洋沉积物及瘤胃动物的胃液等自然生态系统中,也存在于废水处理、堆肥和污泥消化等非自然的生态系统中。从分类学上讲,产甲烷菌属于古细菌的水生古细菌门(EUrya rchaeo-ta),

产甲烷菌在厌氧消化中的应用研究进展_林代炎

L IN Dai 2yan 1 , L IN Xin 2jian 2 , YAN G Jing 1 , YE Mei 2feng 1 世纪 70年代中期 ,产甲烷菌只有 1个科 (甲烷杆菌科) ,分 3个属、9个种。随着研究手段的发展以及人们对产甲烷菌的关注 ,据杨秀山等 1991年报道 ,美国奥斯冈 ( Orego n)产甲烷菌保藏中心当时收藏的产甲烷菌有 215株分属于 3目、6科、 55种 ,可能是当时最完备的目录 [ 3 ]。从系统发育来看 ,到目前为止 ,产甲烷菌分成 5个目 ,分别为关系 ,望能为产甲烷菌在污水处理工程中发挥更大 1 产甲烷菌研究历史 RNA 的同源性进行分类取得了较为满意的结果 ; 福建农业学报 23 (1) :106～110 ,2008 Fu j i an J ou rnal of A g ricult u ral S ciences 文章编号 : 1008 - 0384 ( 2008) 01 - 0106 - 05 产甲烷菌在厌氧消化中的应用研究进展林代炎1 ,林新坚2 ,杨菁1 ,叶美锋1 (1.福建省农业科学院农业工程技术研究所 ,福建福州 350003 ; 2.福建省农业科学院土壤肥料研究所 ,福建福州 350013) 摘要 :简述了产甲烷菌研究史 ,分析了厌氧消化领域研究进展以及产甲烷菌代谢机理和生理生化特征的关系。关键词 :厌氧消化 ;产甲烷菌 ;厌氧反应器中图分类号 : X 703 文献标识码 : A Advance in utilization of methanobacteria f or anaerobic digestion studies ( 1 . A ricult ural En gi neeri n g I nstit ute , Fuj i an A ca dem y of A g ricult u ral S ciences , Fuz hou , Fu j i an 350003 , Chi na; 2 . S oi l an d Ferti li z er I nstit ute , Fu j i an A ca dem y of A g ricult ural S ciences , Fuz hou , Fu j i an 350013 , Chi na) so analyzes t he relatio nship between t he research develop ment in anaerobic digestio n and t he metabolic mechanism and t he p hysiological and biochemical characteristics of met hanobacteria. Key words : anaerobic digestion ; met hanogens bacteria ; anaerobic reactor 随着人们认识到厌氧发酵技术在污水处理及生制 , 1950年 , Hungate 创造了无氧分离技术才使产产沼气能源等方面的突出优势 ,对产甲烷菌在厌氧甲烷菌的研究得到了迅速的发展 [ 1 - 2 ]。由于产甲烷消化中的研究也越来越重视。厌氧发酵是极为复杂菌是严格的厌氧菌 ,对其研究需要较高的技术手的生物过程 ,在参与反应的众多微生物中 ,产甲烷段 ,据《伯杰细菌鉴定手册》第 8版记载 ,到 20 菌的优劣、密度以及它的生长环境条件是影响厌氧消化效率和甲烷产量的重要因素 ,因此 ,对产甲烷菌的代谢机理及生理生化特征 ,以及在厌氧消化过程中为产甲烷菌创造有利环境条件方面的研究成为该领域的重点。本文简述了产甲烷菌的研究历史 , 并分析了厌氧消化系统应用领域研究的快速发展与产甲烷菌代谢机理、生理生化特征研究进展的密切甲烷杆菌目 ( M et hanohacteri ales )、甲烷球菌目作用提供参考。 s arci nales )、甲烷微菌目 ( M et hanom icrobi ales ) 和甲烷超高温菌目 ( M et hano p y rales ) [ 4 ] ,分离鉴产甲烷菌的研究开始于 1899年 ,当时俄国的定的产甲烷菌已有 200多种 [ 5 ]。微生物学家奥姆良斯基将厌氧分解纤维素的微生物在产甲烷菌分类方面 ,随着分子生物学的发分为两类 ,一类是产氢的细菌 ,后来称为产氢、产乙酸菌 ,另一类是产甲烷菌 ,后来称奥氏甲烷杆菌 ( M et hanobaci l l us omel aus ki i )。由于研究条件的限 1996年伊利诺伊大学完成了第 1个产甲烷菌收稿日期 : 2007 - 07 - 26初稿 ; 2007 - 12 - 21修改稿基金项目 :福建省环保专项基金 (1576) ;福建省财政专项 ( STIF - Y01)

BES与氯仿对产甲烷菌的抑制分析

1.3 实验装置实验反应装置如图1 所示，主要是两个500 mL 的锥形瓶，反应器内温度采用培养箱自动控制，温度为(37±1) ℃，气体采用排水法收集。分析方法 TS 和VS:烘干法;pH 值:PHB-9901 精密 pH 计;COD:快速密闭催化消解法测定［4］;氨氮:滴定法;总碱度:滴定法;VFA 组分和气体组分:气相色谱法。 TS 和VS：烘干法；pH 值：PHB-9901 精密pH 计；COD：快速密闭催化消解法测定[5]；氨氮：滴定法；总碱度：滴定法；VFA 组分和气体组分：气相色谱法。】：[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。

硫酸盐还原菌对餐厨垃圾厌氧发定向产乙酸的影响研究两种抑制产甲烷菌的方式对比：微生物学报，Acta Microbiologica Sinica，50(10):1327 －1333; 4 October 2010，《污泥厌氧消化产酸发酵过程中乙酸累积机制》通过以上研究，得到结论如下: (1)两种抑制剂造成的污泥厌氧消化产酸模型均能造成乙酸的累积，其中 BES 模型中乙酸累积浓度达25 mmol/L，CHCl3模型中，乙酸累积达 22 mmol/L。(2)在 BES 产酸模型中，食氢产甲烷菌和食乙酸产甲烷菌被抑制，H2分压和乙酸浓度增加，产氢产乙酸菌活性被抑制。同时，H2的累积刺激了同型产乙酸菌的活性。乙酸累积来自水解发酵产乙酸、同型产乙酸以及产氢产乙酸。 (3)在 CHCl3产酸模型中，产甲烷细菌受到抑制，H2分压上升，但同型产乙酸细菌和产氢产乙酸细菌也受到抑制。水解发酵产乙酸可能是乙酸的唯一来源。 CHCl3和 BES 造成了不同的抑制效应。由于 BES 是产甲烷细菌辅酶 M 的结构类似物，在适量浓度下，主要是抑制产甲烷细菌，而CHCl3是一种广谱性的微生物抑制剂，除抑制产甲烷细菌外，还可能会抑制包括产氢产乙酸细菌以及同型产乙酸细菌在内的其他微生物。因此推断，两种抑制剂造成的抑制模型是:BES 抑制产甲烷菌，造成氢气和二氧化碳以及乙酸累积，而氢气和二氧化碳的累积刺激了同型产乙酸细菌活性，消耗氢气和二氧化碳，最终的效应是只有乙酸累积，而氢气未能在体系中累积。CHCl3抑制模型中，由于 CHCl3同时也抑制了其他细菌，如同型产乙酸细菌和产氢产乙酸细菌，因此氢气未能被消耗从而在体系中累积。

厌氧消化中的产甲烷菌研究进展

厌氧消化中的产甲烷菌研究进展公维佳，李文哲＊，刘建禹（东北农业大学工程学院，黑龙江哈尔滨１５００３０）摘要：在厌氧消化过程中，通过控制产甲烷菌的活动可显著提高厌氧消化效率。文章介绍了厌氧消化中产甲烷菌的生理生化特征及代谢途径，综述了微量元素、硫酸盐、ｐＨ值、氧化还原电位等显著影响因子对产甲烷菌活动和甲烷产量的影响。关键词：厌氧消化；产甲烷菌；显著影响因子中图分类号：Ｘ７０３文献标识码：Ａ收稿日期：２００５－１２－１２基金项目：国家自然科学基金项目（５０３７６００９）；黑龙江省科技攻关（ＧＣ０３Ａ３０４）作者简介：公维佳（１９８１－），女，黑龙江人，硕士研究生，研究方向为生物质能源。＊通讯作者目前能源与环境已成为影响人类社会可持续发展的重大问题，厌氧消化技术在能源生产和环境保护等方面具有突出的优势而倍受青睐。沼气发酵是自然界极为普遍而典型的厌氧消化反应，各种各样的有机物通过沼气发酵，不断地被分解代谢产生沼气，从而构成了自然界物质和能量循环的重要环节。厌氧消化是极为复杂的生物过程，在参与反应的众多微生物中，产甲烷菌的优劣和密度是影响厌氧消化效率和甲烷产量的重要因素，因此对产甲烷菌特征以及影响因子的研究成为重点。本文试图对这些研究进行综合性的分析总结，为今后的研究提供参考。１产甲烷菌概述产甲烷菌的研究开始于１８９９年，当时俄国的微生物学家奥姆良斯基（Ｏｍｅｌｉａｎｓｋｉ）将厌氧分解纤维素的微生物分为两类，一类是产氢的细菌，后来称产氢、产乙酸菌；另一类是产甲烷菌，后来称奥氏甲烷杆菌（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｉ１１ｕｓｏｍｅｌａｕｓｋｉｉ）。１９０１年Ｓｏｈｚｇｅｎ对产甲烷菌的特征及对物质的转化进一步作了详细的研究。１９３６年Ｂａｒｋｅｒ对奥氏甲烷菌又作了分离研究。但这些研究，由于厌氧分离甲烷菌的技术尚不完备，均未取得大的进展。直到１９５０年Ｈｕｎｇａｔｅ第一次创造了无氧分离技术才使甲烷菌的研究得到了迅速的发展［１］。产甲烷菌是一类能够将无机或有机化合物厌氧消化转化成甲烷和二氧化碳的古细菌，它是严格厌氧菌，属于水生古细菌门（Ｅｕｒｙａｒｃｈａｅｏｔａ）。它们生活在各种自然环境下，如反刍动物的瘤胃、人类的消化系统、稻田、湖泊或海底沉积物、热油层和盐池，以及污泥消化和沼气反应器等人为环境中［２］。产甲烷菌是厌氧消化过程的最后一个成员，甲烷的生物合成是自然界碳素循环的关键链条。由于产甲烷菌是严格的厌氧菌，对其研究需要较高的技术手段，所以，在２０世纪７０年代中期以前，产甲烷菌新种发现的不多，据《伯杰细菌鉴定手册》第八版记载，产甲烷菌只有一个科，即甲烷杆菌科，分三个属，有９个种。但是，随着其研究手段的飞速发展，和人们对产甲烷菌的关注，越来越多的产甲烷菌被人们发现，到目前为止，从系统发育来看，甲烷菌分成５个目，分别为甲烷杆菌目（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉａｌｅｓ）、甲烷球菌目（Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｃａｌｅｓ）、甲烷八叠球菌目（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａｌｅｓ）、甲烷微菌目（Ｍｅｔｈａｎｏｍｉｃｒｏｂｉａｌｅｓ）和甲烷超高温菌目（Ｍｅｔｈａｎｏｐ－ｙｒａｌｅｓ）［２］。Ｓｃｈｎｅｌｌｅｎ第一个从消化污泥中分离纯化得到甲酸甲烷杆菌（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍｆｏｒｍｉｃｉｕｍ）和巴氏甲烷八叠球菌（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａｂａｒｋｅｒｉ），到目前为止，分离鉴定的产甲烷菌已有２００多种［３］。２产甲烷菌生理生化特征在Ｈｕｎｇａｔｅ［４］厌氧分离培养纯化产甲烷菌的技２００６年１２月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｅａｓｔＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＤｅｃｅｍｂｅｒ２００６文章编号１００５－９３６９（２００６）０６－０８３８－０４第３７卷第６期东北农业大学学报３７（６）：８３８￣８４１

产甲烷菌的生态多样性

《微生物学》课程论文论文题目：产甲烷杆菌的研究和其利用前景工艺学学院：生命与地理科学学院专业：生物科学班级：S10A 学号：20101911131 姓名：刘韬成绩：

目录 1 产甲烷菌的分类................................................................................................................................ - 2 - 2.产甲烷菌的生态多样性.................................................................................................................... - 2 - 3．生长繁殖特别缓慢.......................................................................................................................... - 3 - 4.产甲烷菌代谢途径............................................................................................................................ - 3 - 5.甲烷合成的途径................................................................................................................................ - 3 - 6.沼气池中产甲烷杆菌和不产甲烷菌的关系.................................................................................... - 4 - 6.1不产甲烷细菌为产甲烷菌提供生长基质和产甲烷所需的底物 ......................................... - 4 - 6.2不产甲烷细菌为产甲烷菌创造适宜的厌氧环境................................................................. - 4 - 6.3不产甲烷细菌为产甲烷菌清除有毒物质............................................................................. - 4 - 6.4产甲烷菌为不产甲烷细菌生化反应解除反馈抑制............................................................. - 4 - 6.5共同维持沼气发酵环境中的适宜pH值............................................................................... - 5 - 6.6不产甲烷细菌构建了产甲烷菌的“古环境” ....................................................................... - 5 - 7.产甲烷杆菌的应用前景.................................................................................................................... - 5 - 7.1废水处理................................................................................................................................. - 5 - 7.2酿酒工业上的应用................................................................................................................. - 5 - 7.3产甲烷菌在煤层气开发中的应用......................................................................................... - 6 - 8. 结语................................................................................................................................................ - 6 - 参考文献................................................................................................................................................ - 6 -

产甲烷菌

产甲烷菌胡俊英 222010328210116 动医二班摘要：产甲烷菌（Methanogenus），是专性厌氧菌，属于古菌域，广域古菌界，宽广古生菌门。1974年《伯杰氏细菌鉴定手册》（第八版）中将其归属于1科、3属、9种。截至1992年已发展为3目、7科、19属、70种。截至2009年已发展为4目、12科、31属。 1979年，Balch和Wolfe通过16S rRNA测序将产甲烷菌发展为3目（甲烷杆菌目、甲烷球菌目、甲烷微菌目）4科7属14种。 1993年，Boone将甲烷八叠球菌科上升为一个目，建立了火热产甲烷菌目，至此产甲烷菌发展为5目10科25属59种。 2001年，Bergey's Manual of Systematic Bacteriology将产甲烷菌放在宽广古生菌门（Euryarchaeota）中，至此产甲烷菌发展为3纲，5目，10科，26属，78种。产甲烷菌属于古菌域（Archaea），广域古菌界（Euryarchaeon），宽广古生菌门（Euryarchaeota）。关键词：产甲烷细菌，厌氧分离技术，产甲烷作用产甲烷菌（Methanogenus），是专性厌氧菌，属于古菌域，广域古菌界，宽广古生菌门。1974年《伯杰氏细菌鉴定手册》（第八版）中将其归属于1科、3属、9种。截至1992年已发展为3目、7科、19属、70种。截至2009年已发展为4目、12科、31属。 1979年，Balch和Wolfe通过16S rRNA测序将产甲烷菌发展为3目（甲烷杆菌目、甲烷球菌目、甲烷微菌目）4科7属14种。 1993年，Boone将甲烷八叠球菌科上升为一个目，建立了火热产甲烷菌目，至此产甲烷菌发展为5目10科25属59种。 2001年，Bergey's Manual of Systematic Bacteriology将产甲烷菌放在宽广古生菌门（Euryarchaeota）中，至此产甲烷菌发展为3纲，5目，10科，26属，78种。产甲烷菌属于古菌域（Archaea），广域古菌界（Euryarchaeon），宽广古生菌门（Euryarchaeota）。已知产甲烷细菌约有10多种，主要有产甲烷杆菌、甲烷八叠球菌、产甲烷螺菌和瘤胃甲烷杆菌等。这类细菌常见于沼泽、池溏污泥中，在食草动物的盲肠、瘤胃中也有大量的产甲烷细菌，常随粪便排出，所以在沼气池中可用塘泥和牲畜粪便接种。我国农村不少地区已建起了许多小型沼气池，利用沼气做饭、照明，既解决了燃料困难，又减少了环境污染。分布在污泥、泥沼和哺乳动物消化道等的代谢产物为甲烷（甲烷发酵）的细菌。马氏甲烷球菌（Methanococcus）、甲烷甲烷八叠球菌（Me thano-sarcina）、反刍甲烷杆菌（Methanobacterium）等都是不生孢子的专性厌氧细菌。在核蛋白体RNA碱顺序、细胞壁成分及脂质种类方面与一般细菌有不同处

甲烷的应用研究进展

论文目录摘要 (1) 关键词 (1) 1甲烷在合成领域的应用 (1) 1.1甲烷的直接氧化制合成气 (1) 1.2甲烷催化裂解制氢 (2) 1.3甲烷部分氧化制合成气 (2) 1.4甲烷/CO2重整反应 (3) 1.5甲烷水蒸气转化 (3) 1.6甲烷自热重整技术 (4) 2甲烷在其它领域的应用 (5) 2.1 甲烷探测仪的开发利用 (5) 2.2 甲烷工艺在工业上的应用 (5) 2.3甲烷传感器研究进展 (5) 3甲烷的研究发展展望 (6) 4 致谢...................................................................... 错误！未定义书签。参考文献 (6) Application Research Progress Of Methane (7) 字数统计（7721字）

甲烷的应用研究进展摘要：本文简单介绍了我国天然气资源状况，系统阐述了近些年来其在合成及其它领域的应用研究，主要包括甲烷的直接转化制合成气，催化裂解制氢，部分氧化制合成气，与CO2重整反应，水蒸气转化和自热重整技术；甲烷探测器的研究利用。最后，提出了对甲烷应用研究的展望。关键词：甲烷转化应用进展甲烷在自然界分布很广，是天然气、沼气、油田气及煤矿坑道气的主要成分，但含量分布不均，根据我国第二轮油气资源调查评论结果，我国152个沉积盆地和地区的常规天然气资源量(不包括溶解气)为380400亿m3，其中陆上大约占78.60％，海上21.40％。我国天然气资源总量约占世界天然气资源总量的10％[1]，贮藏量占世界第17位，它集中分布在我国中部、西部和海域，埋深超过3500m和自然地理环境恶劣的黄土高原、山地和沙漠的天然气超过了总量的59％[2]。天然气的主要成分是甲烷，是人们生活中的主要燃料，其实甲烷的应用远不止简单的燃烧，它在很多领域都发挥着重要作用，因此对于甲烷应用的研究有着重大意义。 1甲烷在合成领域的应用甲烷的转化和利用包括以甲烷为原料合成燃料和基础化学品的一切过程，从已有的天然气化工利用技术来看，甲烷的转化包括直接转化和间接转化[3]。 1.1甲烷的直接氧化制合成气在甲烷的直接氧化利用中，研究较多的技术是甲烷直接氧化制甲醇，甲烷氧化偶联制烯烃等。甲醇是重要的基础化工产品和化工原料，由甲烷合成甲醇的方法有多相催化氧化法、均相催化氧化法、熔盐氧化法、等离子体转化法、酶催化氧化法和光催化氧化法等[4]。陈立宇等[5]以V2O5为催化剂，在发烟硫酸中进行了甲烷液相选择性氧化的研究工作，考察了V2O5催化剂用量、反应温度、反应时间、发烟硫酸浓度等工艺条件对反应收率的影响，进行了甲烷液相选择性氧化的催化机理探讨和宏观动力学推导。甲烷在部分氧化反应中首先转化为硫酸甲酯，后者进一步水解得到甲醇。甲烷转化率可达54.5％，选择性45.5％。桑丽霞等[6]在固定床环隙反应器中，150℃MoO3-TiO2/SiO2光催化气相甲烷和水合成了甲醇和氢，甲醇的选择性达到了87.3％。甲烷直接转化制烯烃是天然气直接转化利用中重要的方法之一，在关于制作工艺的研究之外，王凡，郑丹星等[7]在甲烷氧化偶联制烯烃时的热力学平衡限度有了一定研究，其实验结果表明，在甲烷氧化偶联制烯烃体系中，H2、CO的生成相对容易，C2产物（C2H4、C2H6）不容易生成。通过计算，得到了该体系有利于烯烃生成的反应条件，500℃-800℃、1.5MPa、烷氧摩尔比为7。魏迎旭等[8]合成了具有CHA结构的SAPO- 34和具有金属杂原子的MeAPSO-34(Me＝Mn，Co和Mg)分子筛。采用

产甲烷菌在厌氧消化中的应用研究进展

产甲烷菌在厌氧消化中的应用研究进展林代炎1,林新坚2,杨　菁1,叶美锋1 (1.福建省农业科学院农业工程技术研究所,福建　福州　350003;2.福建省农业科学院土壤肥料研究所,福建　福州　350013) 收稿日期:2007-07-26初稿;2007-12-21修改稿作者简介:林代炎(1963-),男,研究员,主要从事有机废弃物农业资源化利用研究(E 2mail :lindaiyan @1261com )。基金项目:福建省环保专项基金(1576);福建省财政专项(STIF -Y01) 摘　要:简述了产甲烷菌研究史,分析了厌氧消化领域研究进展以及产甲烷菌代谢机理和生理生化特征的关系。关键词:厌氧消化;产甲烷菌;厌氧反应器中图分类号:X 703 文献标识码:A Advance in utilization of methanobacteria for anaerobic digestion studies L IN Dai 2yan 1,L IN Xin 2jian 2,YAN G Jing 1,YE Mei 2feng 1 (1.A ricultural Engi neering I nstit ute ,Fuj ian A cadem y of A g ricultural S ciences ,Fuz hou ,Fuj ian 350003,China;2.S oil and Fertilizer I nstitute ,Fuj ian A cadem y of A g ricultural Sciences ,Fuz hou ,Fuj ian 350013,China ) Abstract :This article briefly introduces the progress in using methanobacteria for anaerobic digestion studies.It al 2so analyzes the relationship between the research development in anaerobic digestion and the metabolic mechanism and the physiological and biochemical characteristics of methanobacteria.K ey w ords :anaerobic digestion ;methanogens bacteria ;anaerobic reactor 随着人们认识到厌氧发酵技术在污水处理及生产沼气能源等方面的突出优势,对产甲烷菌在厌氧消化中的研究也越来越重视。厌氧发酵是极为复杂的生物过程,在参与反应的众多微生物中,产甲烷菌的优劣、密度以及它的生长环境条件是影响厌氧消化效率和甲烷产量的重要因素,因此,对产甲烷菌的代谢机理及生理生化特征,以及在厌氧消化过程中为产甲烷菌创造有利环境条件方面的研究成为该领域的重点。本文简述了产甲烷菌的研究历史,并分析了厌氧消化系统应用领域研究的快速发展与产甲烷菌代谢机理、生理生化特征研究进展的密切关系,望能为产甲烷菌在污水处理工程中发挥更大作用提供参考。 1　产甲烷菌研究历史产甲烷菌的研究开始于1899年,当时俄国的微生物学家奥姆良斯基将厌氧分解纤维素的微生物分为两类,一类是产氢的细菌,后来称为产氢、产乙酸菌,另一类是产甲烷菌,后来称奥氏甲烷杆菌(Met hanobacill us omel auskii )。由于研究条件的限制,1950年,Hungate 创造了无氧分离技术才使产甲烷菌的研究得到了迅速的发展[1-2]。由于产甲烷菌是严格的厌氧菌,对其研究需要较高的技术手段,据《伯杰细菌鉴定手册》第8版记载,到20世纪70年代中期,产甲烷菌只有1个科(甲烷杆菌科),分3个属、9个种。随着研究手段的发展以及人们对产甲烷菌的关注,据杨秀山等1991年报道,美国奥斯冈(Oregon )产甲烷菌保藏中心当时收藏的产甲烷菌有215株分属于3目、6科、55种,可能是当时最完备的目录[3]。从系统发育来看,到目前为止,产甲烷菌分成5个目,分别为甲烷杆菌目(Met hanohacteri ales )、甲烷球菌目(Met hanococcales )、甲烷八叠球菌目(M et hano 2 sarci nales )、甲烷微菌目(M et hanomicrobi ales ) 和甲烷超高温菌目(Met hanop y rales )[4],分离鉴定的产甲烷菌已有200多种[5]。在产甲烷菌分类方面,随着分子生物学的发展,人们利用不同物种间small 2subunit ribosomal RNA 的同源性进行分类取得了较为满意的结果;1996年伊利诺伊大学完成了第1个产甲烷菌福建农业学报23(1):106～110,2008 Fuj ian J ournal of A g ricultural Sciences 文章编号:1008-0384(2008)01-0106-05 本页已使用福昕阅读器进行编辑。福昕软件（Ｃ）２００５－２００７，版权所有，仅供试用。

产甲烷菌有何特点

产甲烷菌有何特点？甲烷菌的特点是：一、生长非常缓慢，如甲烷八叠球菌在乙酸上生长时其倍增时间为1至2天，甲烷菌丝倍增时间为4至9天;二、严格厌氧，对氧气和氧化剂非常敏感，在有空气的条件下就不能生存或死亡;三、只能利用少数简单的化合物作为营养;四、它们要求在中性偏碱和适宜温度环境条件;五、代谢活动主要终产物是甲烷和二氧化碳为主要成分的沼气。甲烷菌 1．是专性严格厌氧菌甲烷细菌都是专性严格厌氧菌，对氧非常敏感，遇氧后会立即受到抑制，不能生长、繁殖，有的还会死亡。 2．生长繁殖特别缓慢甲烷细菌生长很缓慢，在人工培养条件下需经过十几天甚至几十天才能长出菌落。据麦卡蒂（McCarty）介绍，有的甲烷细菌需要培养七八十天才能长出菌落，在自然条件下甚至更长。菌落也相当小，特别是甲烷八叠球菌菌落更小，如果不仔细观察很容易遗漏。菌落一般圆形、透明、边缘整齐，在荧光显微镜下发出强的荧光。甲烷细菌生长缓慢的原因，是它可利用的底物很少，只能利用很简单的物质，如CO2、H2、甲酸、乙酸和甲基胺等。这些简单物质必须由其它发酵性细菌，把复杂有机物分解后提供给甲烷细菌，所以甲烷细菌一定要等到其它细菌都大量生长后才能生长。同时甲烷细菌世代时间也长，有的细菌20分钟繁殖一代，甲烷细菌需几天乃至几十天才能繁殖一代。 3．都是原核生物能形成甲烷的细菌都是原核生物，目前尚未发现真核生物能形成甲烷。甲烷细菌有球形、杆形、螺旋形，有的呈八叠球状，还有的能联成长链状。 4．培养分离比较困难因为甲烷细菌要求严格厌氧条件，一般培养方法很难达到厌氧，培养分离往往失败。又因为甲烷细菌和伴生菌生活在一起，菌体大小形态都十分相似，在一般光学显微镜下不好判明。美国著名微生物学家——Hungate 50年代培养分离甲烷细菌获得成功。以后世界上有很多研究者对甲烷细菌进行了培养分离工作，并对Hungate分离方法进行了改良，能很容易地把甲烷细菌培养分离出来。甲烷细菌在自然界中分布极为广泛，在与氧气隔绝的环境都有甲烷细菌生长，海底沉积物，河湖淤泥，沼泽地，水稻田以及人和动物的肠道，反刍动物瘤胃，甚至在植物体内都有甲烷细菌存在。沼气发酵液中甲烷细菌的数量可用MPN法计数，测定接种的试管中有无甲烷存在，作为计数的数量指标。甲烷细菌数量与甲烷含量成正比，发酵装置运行越好，甲烷细菌数量越多。作者曾于1991年计数了东北制药总厂用UASB（上流式厌氧污泥床）处理制药废水消化液中甲烷细菌数量为4.2×105个·ml-1。另一方面产甲烷细菌利用乙酸、氢和二氧化碳合成甲烷，也消耗了酸和二氧化碳，甲烷细菌及其伴生菌共同作用使pH稳定在一个适宜范围内，不会使发酵液中的pH出现对沼气发酵不利的情况。但当发酵条件控制不好，如温度，进料负荷，原料中的C：N、pH等可能会出现酸化或液料过碱；前者较为多见，这样会严重影响甲烷细菌的活动，甚至使发酵中断。产甲烷作用

产甲烷菌的生理生化特性

2014 年秋季学期研究生课程考核（读书报告、研究报告）考核科目:微生物生理学学生所在院（系）:市政环境工程学生所在学科:环境工程学生姓名:丁达学号:14S127062 学生类别:工程硕士考核结果阅卷人

产甲烷菌的生理生化特性产甲烷菌是一类能够将无机或有机化合物厌氧发酵转化成甲烷和二氧化碳的古细菌，它们生活在各种自然环境下，甚至在一些极端环境中。产甲烷菌是厌氧发酵过程的最后一个成员，甲烷的生物合成是自然界碳素循环的关键链条。由于产甲烷菌在有机废弃物处理、沼气发酵、动物瘤胃中有机物分解利用等过程中的重要作用，同时甲烷是导致全球变暖的第二大温室气体,因此产甲烷菌和甲烷产生机理的研究备受关注。特别是近几年对产甲烷菌基因组的研究，使人们从基因组的角度、进化的角度对甲烷生物合成机理、甲烷菌的生活习性、形态结构等方面获得更深刻的理解。关键词：产甲烷菌；显著影响因子；生化特性一、引言目前能源与环境已成为影响人类社会可持续发展的重大问题，厌氧消化技术在能源生产和环境保护等方面具有突出的优势而倍受青睐。沼气发酵是自然界极为普遍而典型的厌氧消化反应，各种各样的有机物通过沼气发酵，不断地被分解代谢产生沼气，从而构成了自然界物质和能量循环的重要环节。厌氧消化是极为复杂的生物过程，在参与反应的众多微生物中，产甲烷菌的优劣和密度是影响厌氧消化效率和甲烷产量的重要因素，因此对产甲烷菌特征以及影响因子的研究成为重点。二、产甲烷菌概述产甲烷菌的研究开始于1899 年，当时俄国的微生物学家奥姆良斯基（Omelianski）将厌氧分解纤维素的微生物分为两类，一类是产氢的细菌，后来称产氢、产乙酸菌；另一类是产甲烷菌，后来称奥氏甲烷杆菌（Methanobacillus omelauskii)。1901年Sohzgen对产甲烷菌的特征及对物质的转化进一步作了详细的研究。1936年Barker对奥氏甲烷菌又作了分离研究。但这些研究，由于厌氧分离甲烷菌的技术尚不完备，均未取得大的进展。直到1950年Hungate 第一次创造了无氧分离技术才使甲烷菌的研究得到了迅速的发展。产甲烷菌是一类能够将无机或有机化合物厌氧消化转化成甲烷和二氧化碳的古细菌，它是严格厌氧菌，属于水生古细菌门（Euryarchaeota）。它们生活在各种自然环境下，如反刍动物的瘤胃、人类的消化系统、稻田、湖泊或海底沉积物、热油层和盐池，以及污泥消化和沼气反应器等人为环境中。产甲烷菌是厌氧消化过程的最后一个成员，甲烷的生物合成是自然界碳素循环的关键链条。由于产甲烷菌是严格的厌氧菌，对其研究需要较高的技术手段，所以，在20世纪70年代

产甲烷菌1

产甲烷菌产甲烷菌（Methanogenus），是专性厌氧菌，1974年《伯杰氏细菌鉴定手册》（第八版）中将其归属于1科、3属、9种。截至1992年已发展为3目、7科、19属、70种。人们对产甲烷菌的认识约有150年的历史。人们对产甲烷菌有极大的兴趣是在于产甲烷菌对天然气的形成，在自然界与水解菌和产酸菌等协同作用，使有机物甲烷化，产生有经济价值的生物能物质——甲烷。产甲烷菌的细胞结构产甲烷菌的细胞结构：细胞封套（包括细胞壁、表面层、鞘和荚膜）、细胞质膜、原生质和核质。产甲烷菌有革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌，它们的细胞壁结构和化学组分有所不同。也是与真细菌的区别点。细胞封套有四种： 1.大多数G+产甲烷菌的细胞壁在结构上与G+真细菌相似，细胞壁有一层和三层的，单层的厚度为10～20nm，如甲烷杆菌属与甲烷短杆菌属。巴氏甲烷八叠球菌的细胞壁只有一层，厚约200nm。它们化学成分与G+真细菌的不同，不含细胞壁（即不含二胺基庚二酸或细胞酸）而是假细胞壁质或是未化的异多糖。三层的细胞壁壁厚为20～30nm，有内层、中层和外层。外层在细胞分裂横隔形成时消失，如瘤胃甲烷短杆菌。 2.G+的炽热高温甲烷菌的细胞壁外有一层六角形的蛋白质亚基即S层覆盖。 3.G-产甲烷菌不具有球囊多聚物或外膜。只有一层六角形或四角形的，由蛋白质亚基或糖蛋白亚基组成的S层。 4.甲烷螺菌的细胞质膜外只有一层由蛋白纤维组成的鞘包裹几个细胞。其厚度为10nm。产甲烷菌的生理特性 1.营养特性：甲烷细菌的能源和碳源物质主要有5种，即H2/CO2、甲酸、甲醇、甲胺和乙酸。

2.特殊辅酶：F420：是黄素单核甘酸的类似物，分子量为630的低分子量荧光化合物。它是甲烷细菌持有的辅酶，在形成甲烷过程中起着重要作用。其特点：(1)当用420nm波长的紫外光照射时，能产生自发蓝绿荧光，这一现象可借以鉴定甲烷细菌的存在。（2）中性或碱性条件下易被好氧光解，并使酶失活。 CoM:2-硫基乙烷磺酸. 其特点：（1）它是甲烷细菌独有的辅酶，可借以鉴定甲烷细菌的存在。（2）它在甲烷形成过程中，起着转移甲基的重要功能。（3）其具有RPG效应.。即促进CO2还原为CH4的效应。 3.环境条件：氧化还原电位：参与中温消化的甲烷细菌要求环境中应维持的氧化还原电位应低于一350mV；对参与高温消化的甲烷细菌则应低于-500~-600mV。温度：低温菌的适应范围为20~25°C，中温菌为30~45°C，高温菌为45~75°C。 PH：大多数中温甲烷细菌的最适pH值范围约在6.8~7.2之间。毒物：凡对厌氧处理过程起抑制或毒害作用的物质，都可称为毒物。产甲烷菌的培养方法产甲烷菌是专性厌氧菌，它分离和培养等的操作均需要在特殊环境和用特殊的技术进行。一般要求不高的可用在液面加石蜡或液体石蜡的液体深层培养法、抽真空的培养法、在封闭培养管中放入焦性没食子酸和碳酸钾除去氧的培养方法（Berker）、Hungate的厌氧滚管法、Hungate的厌氧液体培养法、Balch的厌氧液体培养增压法等。目前最好的是厌氧手套箱，它由四部分组成： 1.附有手套的密闭透明薄膜箱 2.附有两个可开启的可抽真空的金属空气隔离箱 3.真空泵 4.氢和高纯氮的供应系统利用厌氧手套箱可做许多工作，如：分装厌氧培养基，倒制平板，离心厌氧微生物收集菌体，对氧敏感的酶和辅酶的分离纯化，进行电泳、厌氧性生物化学反应和遗传学研究等。