2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、化石燃料的儲量有限性以及過度利用化石燃料所造成嚴(yán)重的溫室效應(yīng),迫使人類尋求化石燃料的替代品。生物質(zhì)能源由于兼具能源和環(huán)境效益受到了高度認可。木質(zhì)纖維素是生物質(zhì)的主要組成成分,同時也是生物質(zhì)利用的瓶頸。如何高效的實現(xiàn)木質(zhì)纖維素的水解酸化一直是困擾生物法利用生物質(zhì)資源的難題,為了提高木質(zhì)纖維素的降解效率,不同領(lǐng)域的研究學(xué)者已經(jīng)做了大量的科研工作,近年來隨著環(huán)境生物技術(shù)的發(fā)展,微生物的協(xié)同作用逐漸受到重視,利用復(fù)合菌系進行木質(zhì)纖維素降解成為研

2、究的熱點。本論文的主要研究內(nèi)容和研究結(jié)果如下:
   系統(tǒng)地研究了一組木質(zhì)纖維素降解復(fù)合菌系的形態(tài)特征、生長特性及生態(tài)條件。通過顯微觀察發(fā)現(xiàn),復(fù)合菌系主要由桿菌組成,普遍周生鞭毛,胞外分泌粘液,表面形貌多樣。在降解過程中復(fù)合菌系對氧的需求量較低,反應(yīng)體系的DO值的波動范圍很小,始終維持在0.07~0.25 mg/L范圍內(nèi)。體系的pH值呈現(xiàn)出先降低后上升的趨勢,表明復(fù)合菌系對發(fā)酵產(chǎn)物的反饋抑制有較強的緩沖能力。
   對復(fù)

3、合菌系的發(fā)酵特性進行了較為詳細的探討,其對木質(zhì)纖維素的降解表現(xiàn)出較強的能力,即在216 h內(nèi)稻草降解了75 %,纖維素降解了81 %,半纖維素降解了92 %,木質(zhì)素降解了46 %,并且前60 h為高效降解階段,期間對稻草、纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的降解量分別占總降解量的59.0 %、48.5 %、86.8 %、44.0 %。而從復(fù)合菌系的發(fā)酵類型分析,其屬于典型的乙酸型發(fā)酵,90%以上的代謝產(chǎn)物是乙酸,其次是少量的乙醇、丁酸和丙酸。發(fā)酵

4、108 h后,乙酸濃度達到最大值2.58 g/L,此時總揮發(fā)酸也達到最大值2.90 g/L,該發(fā)酵類型為下游兩相厭氧消化的產(chǎn)甲烷相的穩(wěn)定、高效運行提供重要物質(zhì)基礎(chǔ)。發(fā)酵體系的COD值呈現(xiàn)出先增加后降低的總體趨勢,說明了底物由固態(tài)的木質(zhì)纖維素轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的揮發(fā)酸,再轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)的CO2和H2的過程。總凱氏氮和氨態(tài)氮的變化趨勢表明,復(fù)合菌系的活性在降解后期降低的原因不是氨態(tài)氮的累積而是營養(yǎng)的耗盡。
   復(fù)合菌系的生長規(guī)律表明,其整個生

5、長發(fā)酵過程劃分為三個時期,即0~108 h的對數(shù)生長期、108~144 h的穩(wěn)定期、144~216 h的衰亡期。并利用變形梯度凝膠電泳(即DGGE)對復(fù)合菌系的菌群組成及動態(tài)進行了探討,結(jié)果表明,該復(fù)合菌系主要由14個微生物種群組成;隨著發(fā)酵降解的逐漸進行,復(fù)合菌系的菌群出現(xiàn)了一定的波動。DGGE指紋圖譜的聚類分析顯示,整個降解過程可以劃分為三個階段:0~12 h為降解初期,24~120 h為降解中期,144~216 h為降解末期,與生

6、長曲線大致吻合。
   在降解初期微生物菌群之間競爭激烈,其中,Proteolyticum ethanoligenes strain GW、Uncultured Acidobacteria bacterium clone RDM3-B02、Uncultured Bacillus sp. Clone 126、Aneurinibacillus danicus gene等種群數(shù)量相對較多,由于這些好氧菌的生長速率相對較快,引起反應(yīng)體系

7、的DO值和pH的迅速下降,從而為復(fù)合體系內(nèi)微好氧菌群的生長發(fā)酵提供了適宜的條件。隨著發(fā)酵的進行,這些種群的活性逐漸地受到抑制,從而轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)。
   降解中期是稻草水解的主要階段,數(shù)量較多的微生物種群主要有Clostridium sp. PML14、Clostridium islandicum strain AK1、Brevibacillus borstelensis clone US12、Ureibacillus sp. A

8、3.03、Uncultured bacterium tbr1-10、Bacillus sp. R-30914、Brevibacillus borstelensis strain U404。這些微生物都屬于內(nèi)生芽孢的革蘭氏陽性菌,對溫度和pH值變化的適應(yīng)性強,可以產(chǎn)生胞外水解酶。其中Uncultured bacterium tbr1-10、Bacillus sp. R-30914、Brevibacillus borstelensis st

9、rain U404、Clostridium islandicum strain AK1是功能微生物,多種微生物的協(xié)同作用可以解除木質(zhì)素降解過程中產(chǎn)生的有毒物質(zhì)對降解的抑制,這是復(fù)合菌系高效降解木質(zhì)纖維素的重要原因之一。
   進入降解末期后,隨著底物營養(yǎng)的逐漸耗盡,內(nèi)源性呼吸作用加強,從而導(dǎo)致部分功能菌群數(shù)量減少,如Clostridium islandicum strain AK1、Brevibacillus borstelen

10、sis clone US12、Ureibacillus sp. A3.03、Uncultured bacterium tbr1-10、Bacillus sp. R-30914;部分菌群數(shù)量出現(xiàn)了相反的趨勢,即在降解后期數(shù)量表現(xiàn)明顯增加的跡象,逐漸成為優(yōu)勢菌,如:Bacillales bacterium 01QDX、Uncultured Bacilli bacterium clone SHBZ1189和Aneurinibacillus d

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