甲烷氧化菌及混合菌群利用甲烷合成聚羟基烷酸酯的研究
发布时间：2021-06-17 17:31
聚羟基烷酸酯（PHA）是一类由微生物合成的热塑性线性高分子聚合物,因其具有良好生物可降解性、生物相容性和与石化塑料相似的机械性能,是一种非常具有前景的石化塑料的替代品,对于解决石化塑料引起的环境问题有很重要的意义,其中,聚-β-羟基丁酸酯（PHB）是存在最广泛的一种PHA均聚物。然而,PHA的生产成本较高,阻碍了 PHA的广泛应用。PHA的生产成本主要来自底物成本,廉价底物的开发是降低PHA生产成本的重要途径之一。甲烷是全球第二大温室气体,具有丰富的来源,若以甲烷为底物合成PHA,不仅能实现PHA生产成本的降低,同时能够减少温室气体的排放,而且废弃的PHA产品在厌氧条件下可以被微生物分解转化为甲烷,重新进入PHA合成过程。目前,利用甲烷合成PHA的研究多以纯菌为菌种,以混合菌群代替纯菌可进一步降低PHA生产成本,但对于非无菌条件下具有稳定的高PHA合成能力的甲烷氧化混合菌群的驯化条件尚不清楚,而且甲烷氧化菌PHA合成特性的调控因素也尚未探明。针对这些问题,本论文,首先以MethylosinustrichosporiumOB3b为菌种,探究了甲烷氧化菌PHB合成特性的调控因素和代谢机理,...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２?ｓＭＭＯ的模型图＿??
研宄者也己经对?Ｍ?ｃｃｉ／ｗｗ／ａｔｏｍ?Ｂａｔｈ，?ｓｐ？和?Ｍ?切ｏｒｆｗｗ?０Ｂ３ｂ?编码??ｐＭＭＯ的基因进行了克隆和测序。如图１．３所示，ｐＭＭＯ含有三个基因操纵子，ｐｗｏＣ４５，??它们分别编码三个膜多肽［６８，６９］。??／?ｐｍｏＢ?Ｉ?ｐＭＭＯ??图１．３?ｐＭＭＯ的模型图［７０］??Ｆｉｇ．?１．３?Ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ?ｍｅｔｈａｎｅ?ｍｏｎｏｏｘｙｇｅｎａｓｅ??在同时含有ｓＭＭＯ和ｐＭＭＯ的甲烷氧化菌细胞内，ｓＭＭＯ和ｐＭＭＯ的表达受铜??离子浓度控制，当Ｃｕ２＋浓度低于０．８９?ｐｍｏｌ／ｇＤＣＷ时，编码ｓＭＭＯ的基因表达，当Ｃｕ２＋??浓度高于０．８５－１?ｐｍｏｌ／ｇＤＣＷ时，编码ｐＭＭＯ的基因表达。在有足量Ｃｕ２＋条件下，会??促进细胞质内膜的合成，并出现附着在膜上的ｐＭＭＯ。但编码ｓＭＭＯ的??基因，在高浓度的铜离子条件下依然可以表达。ｓＭＭＯ的底物范围比较宽，可以氧化烷??烃、烯烃、卤代烃、环烷烃、芳香烃等有机物，但ｐＭＭＯ仅能氧化５－Ｃ以下的烯烃和??烷烃［７１］。??ＭＭＯ催化甲烷氧化的过程中需要还原当量
术的商业化应用，提供基础性资料。??１．７．２研究内容??本论文的技术路线如图１．８所示，具体研宄内容包括以下几个方面：??ｒ?１１?Ｎ??甲烷氧化菌及混合菌群利用甲烷合成聚羟基烷酸酯的研宄??Ｉ??＼?纯菌体系?／?活性污泥体系?、??Ｉ?Ｌ?■?ｌｌ?＾?｜?」??■?Ｖ?；■?ｉ??＊?｜??；（氮源和１?ｆ气相底物和＾驯化条件?ｆ?■＿?１；??１?ＭＭＯ?含硫化合物卩?’、?氮源?＿??ＩＶ???／?Ｖ?｜１?Ｖ???／?Ｖ???／?Ｉ??Ｉ?１?１?■；?■—?？?１?！??＇（？甲烷氧化菌生长特性ｆ?＊混合菌群驯化方法?！??！?？?ＰＨＢ合成特性?！?？微生物群落分析?｜??！籲影响机制?ｊ?？?ＰＨＡ合成特性调控??ｖ?Ｖ?Ｊ?，、＾??、???Ｚ??Ｚ???￡???ｉ???＾?ＰＨＢ合成特性调控因素１１混合菌群驯化和ＰＨＡ?＾??和代谢机理?合成特性调控??＼???／?Ｖ?／??图１．８技术路线??Ｆｉｇ．?１．８?Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ?ｒｏａｄｍａｐ??（１）不同ＭＭＯ条件Ｆ氣源对Ｍ?ａ／ｃ／ｊｆｗｐｏｒ／ｗｍ?ＯＢ３ｂ生长和ＰＨＢ合成影响??分别以ＮＨ４＋、ＮＣＶ和Ｎ２为氮源，对表达不同ＭＭＯ的甲烷氧化菌的生长和ＰＨＢ??合成特性进行考察，并对氮同化过程的中间产物进行测定，推测不同ＭＭＯ条件下氮源??的影响机制；构建１＾０３＿＾２循环培养的模式，以进一步解析持续Ｎ２培养的影响机制。??⑵气相底物和含硫化合物对Ｍ?／ｎ＿ｃＡｃｗｐｏｒ／ｗＷ?ＯＢ３ｂ生长和ＰＨＢ合成影响??分别在存在和不存在Ｎ２的条件下
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤矿井下硫化氢气体的快速控制实验研究[J]. 林海,韦威,王亚楠,余玉江. 煤炭学报. 2012(12)
[2]甲基弯菌IMV3011生物催化合成聚β-羟基丁酸酯途径中关键作用酶的活性（英文）[J]. 宋昊,张颖鑫,孔维宝,夏春谷. 催化学报. 2012(11)
[3]Biosynthesis of poly-3-hydroxybutyrate with a high molecular weight by methanotroph from methane and methanol[J]. Yingxin Zhang~(1,3) Jiaying Xin~(1,2) Linlin Chen~2 Hao Song~1 Chungu Xia~(1*) 1.State Key Laboratory for Oxo Synthesis & Selective Oxidation,Lanzhou Institute of Chemical Physics,Chinese Academy of Sciences Lanzhou 730000,China 2.College of Food Engineering,Harbin University of Commerce,Harbin 150076,China 3.Graduate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 10039.China. Journal of Natural Gas Chemistry. 2008(01)
博士论文
[1]氮素影响土壤甲烷氧化及其微生物学机理[D]. 谢林.中国农业大学 2016
[2]氮素和氧气对水稻土中甲烷氧化的调控机理[D]. 胡盎.中国农业大学 2015
[3]利用活性污泥混合菌群合成聚羟基烷酸脂的研究[D]. 陈玮.哈尔滨工业大学 2010
[4]甲烷氧化混合菌群的富集培养及其治理瓦斯工艺研究[D]. 江皓.清华大学 2010
[5]剩余活性污泥中的微生物利用实际废液合成聚羟基烷酸酯[D]. 蔡萌萌.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：3235618
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２?ｓＭＭＯ的模型图＿??
研宄者也己经对?Ｍ?ｃｃｉ／ｗｗ／ａｔｏｍ?Ｂａｔｈ，?ｓｐ？和?Ｍ?切ｏｒｆｗｗ?０Ｂ３ｂ?编码??ｐＭＭＯ的基因进行了克隆和测序。如图１．３所示，ｐＭＭＯ含有三个基因操纵子，ｐｗｏＣ４５，??它们分别编码三个膜多肽［６８，６９］。??／?ｐｍｏＢ?Ｉ?ｐＭＭＯ??图１．３?ｐＭＭＯ的模型图［７０］??Ｆｉｇ．?１．３?Ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ?ｍｅｔｈａｎｅ?ｍｏｎｏｏｘｙｇｅｎａｓｅ??在同时含有ｓＭＭＯ和ｐＭＭＯ的甲烷氧化菌细胞内，ｓＭＭＯ和ｐＭＭＯ的表达受铜??离子浓度控制，当Ｃｕ２＋浓度低于０．８９?ｐｍｏｌ／ｇＤＣＷ时，编码ｓＭＭＯ的基因表达，当Ｃｕ２＋??浓度高于０．８５－１?ｐｍｏｌ／ｇＤＣＷ时，编码ｐＭＭＯ的基因表达。在有足量Ｃｕ２＋条件下，会??促进细胞质内膜的合成，并出现附着在膜上的ｐＭＭＯ。但编码ｓＭＭＯ的??基因，在高浓度的铜离子条件下依然可以表达。ｓＭＭＯ的底物范围比较宽，可以氧化烷??烃、烯烃、卤代烃、环烷烃、芳香烃等有机物，但ｐＭＭＯ仅能氧化５－Ｃ以下的烯烃和??烷烃［７１］。??ＭＭＯ催化甲烷氧化的过程中需要还原当量
术的商业化应用，提供基础性资料。??１．７．２研究内容??本论文的技术路线如图１．８所示，具体研宄内容包括以下几个方面：??ｒ?１１?Ｎ??甲烷氧化菌及混合菌群利用甲烷合成聚羟基烷酸酯的研宄??Ｉ??＼?纯菌体系?／?活性污泥体系?、??Ｉ?Ｌ?■?ｌｌ?＾?｜?」??■?Ｖ?；■?ｉ??＊?｜??；（氮源和１?ｆ气相底物和＾驯化条件?ｆ?■＿?１；??１?ＭＭＯ?含硫化合物卩?’、?氮源?＿??ＩＶ???／?Ｖ?｜１?Ｖ???／?Ｖ???／?Ｉ??Ｉ?１?１?■；?■—?？?１?！??＇（？甲烷氧化菌生长特性ｆ?＊混合菌群驯化方法?！??！?？?ＰＨＢ合成特性?！?？微生物群落分析?｜??！籲影响机制?ｊ?？?ＰＨＡ合成特性调控??ｖ?Ｖ?Ｊ?，、＾??、???Ｚ??Ｚ???￡???ｉ???＾?ＰＨＢ合成特性调控因素１１混合菌群驯化和ＰＨＡ?＾??和代谢机理?合成特性调控??＼???／?Ｖ?／??图１．８技术路线??Ｆｉｇ．?１．８?Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ?ｒｏａｄｍａｐ??（１）不同ＭＭＯ条件Ｆ氣源对Ｍ?ａ／ｃ／ｊｆｗｐｏｒ／ｗｍ?ＯＢ３ｂ生长和ＰＨＢ合成影响??分别以ＮＨ４＋、ＮＣＶ和Ｎ２为氮源，对表达不同ＭＭＯ的甲烷氧化菌的生长和ＰＨＢ??合成特性进行考察，并对氮同化过程的中间产物进行测定，推测不同ＭＭＯ条件下氮源??的影响机制；构建１＾０３＿＾２循环培养的模式，以进一步解析持续Ｎ２培养的影响机制。??⑵气相底物和含硫化合物对Ｍ?／ｎ＿ｃＡｃｗｐｏｒ／ｗＷ?ＯＢ３ｂ生长和ＰＨＢ合成影响??分别在存在和不存在Ｎ２的条件下
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤矿井下硫化氢气体的快速控制实验研究[J]. 林海,韦威,王亚楠,余玉江. 煤炭学报. 2012(12)
[2]甲基弯菌IMV3011生物催化合成聚β-羟基丁酸酯途径中关键作用酶的活性（英文）[J]. 宋昊,张颖鑫,孔维宝,夏春谷. 催化学报. 2012(11)
[3]Biosynthesis of poly-3-hydroxybutyrate with a high molecular weight by methanotroph from methane and methanol[J]. Yingxin Zhang~(1,3) Jiaying Xin~(1,2) Linlin Chen~2 Hao Song~1 Chungu Xia~(1*) 1.State Key Laboratory for Oxo Synthesis & Selective Oxidation,Lanzhou Institute of Chemical Physics,Chinese Academy of Sciences Lanzhou 730000,China 2.College of Food Engineering,Harbin University of Commerce,Harbin 150076,China 3.Graduate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 10039.China. Journal of Natural Gas Chemistry. 2008(01)
博士论文
[1]氮素影响土壤甲烷氧化及其微生物学机理[D]. 谢林.中国农业大学 2016
[2]氮素和氧气对水稻土中甲烷氧化的调控机理[D]. 胡盎.中国农业大学 2015
[3]利用活性污泥混合菌群合成聚羟基烷酸脂的研究[D]. 陈玮.哈尔滨工业大学 2010
[4]甲烷氧化混合菌群的富集培养及其治理瓦斯工艺研究[D]. 江皓.清华大学 2010
[5]剩余活性污泥中的微生物利用实际废液合成聚羟基烷酸酯[D]. 蔡萌萌.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：3235618
本文链接：https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/3235618.html
