代谢调控因子对厌氧体系产沼气影响

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1、学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖北工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有

2、关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日湖北工业大学硕士学位论文第1章引言1.1选题背景人类社会的生存和发展，是离不开优质能源的出现和先进的能源技术的应用。每一次能源时代的变迁，都伴随着生产力的巨大飞跃。如何认识能源发展趋势，选择什么样的能源发展战略，采用什么样的政治措施，是一个十分重要的问题[1]。面对日益严重的能源和环境问题，加强可再生能源的开发和利用时我国经济发展的必由之路。而从目前世界能源的消费趋势，我们能够很明显的发现，世界能源利用过程已然进入了一个

3、新的纪元，能源消费结构的多元化和多极化开辟了未来人类社会能源发展的新方向[2]。随石油、煤炭、天然气等化石能源的日益枯竭，生物沼气能源作为人类历史上最古老的能源之一再次引起人们的关注。沼气作为绿色能源，完全燃烧后只产生水和CO2，而产生的CO2原本便来源于绿色植物光合作用固定的本来就存在于环境中的CO2，可以说是CO2的零排放。而且1立方米沼气完全燃烧后，能产生相当于0.7千克无烟煤所提供的热量。因此，与石油、煤炭、天然气等矿质能源比较，生物沼气是一种更为洁净且可再生，可以很好的解决能源危机问题的能量资源[3]。凡是有生物的地方都有可能获得制取沼气

4、的原料，所以沼气是一种取之不尽，用之不竭的可再生能源。而我国地广人多，生物资源非常丰富，潜力很大，而且沼气在我国农村分布广泛，所以在我国，用沼气作为一种主要能源物质是非常有可行性的。研究表明，21世纪无论在农村还是在城镇，都可以根据本地实际情况[4]《可再生能源法》等相关法律条例的颁布及越远越多人对可再生资源的关注，有了更好的发展平台和空间[5]。1.2甲烷菌概述人类对甲烷菌的认识有大约150年的历史，而对甲烷菌的研究始于1899年，直到51年后的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[6]。到目前为止，从

5、系统发育来看，甲烷菌分为5个目，分别为甲烷杆菌目(Methanobacteriales)、甲烷球菌目(Methanoco-ccales)、甲烷八叠球菌目(Methanosarcinales)、甲烷微菌目(Methanomicrobiales)、甲烷超高温菌目1就地利用生物资源产生沼气作为能源。而我国生物质能源的开发和利用随着国内湖北工业大学硕士学位论文(Methanopyrales)[7]。甲烷菌分布自然界中各种极端厌氧环境中，不论是在稻田，沼泽地、河湖淤泥、海洋沉积物中，人和动物的肠道，瘤胃动物的胃液中，还是在废水处理、堆肥和污泥消化等自然或者非

6、自然的生态系统中都有其存在着[8]。只要是甲烷菌就一定是专性严格厌氧菌，对氧极度敏感，一旦遇氧会立即受到抑制，不但不能生长繁殖，更严重的甚至还会死亡[9]。甲烷菌能正常生长的氧化还原电位在-320mv以下。而拥有这样低的氧化还原电位的环境实际上是绝对无氧的。据试验证明，甲烷菌可以在氧化还原电位-150mv下生长，但生长十分缓慢[10]。甲烷菌生长极度缓慢，在人工培养条件下，要经过十几天甚至几十天才能长出菌落，而在自然条件下则更长。其原因在于可利用的底物很少，只能利用很简单的物质，如二氧化碳、氢、甲酸、乙酸等，而这些简单的物质必须依靠其他水解菌和产酸

7、菌把复杂有机物分解后提供给甲烷菌，因此甲烷菌要等到其它细菌都大量生长以后才能生长，所以它的世代时间相对较长[11]。甲烷菌体中有七种辅酶因子与所有微生物及动植物都不同。而上述这七种辅酶或因子分别是：辅酶M(CoM)，辅酶F420，F430，F342，B因子，CDR因子和运动甲烷杆菌因子。这些在甲烷菌中发现的辅酶或因子，经过无数次的检查和分析，都是在其它生物和真核生物中均不存在的物质。例如辅酶F420在形成甲烷过程中起着重要作用，是一种低分子量荧光化合物，在420nm波长的紫外光照射下，能产生自发的蓝绿色荧光，这一现象被普遍使用来鉴定甲烷菌的存在。1

8、.3甲烷菌代谢的研究甲烷菌是一种古老的细菌，一直以来都为人类所关注和利用。近年来随着厌氧技术的飞速发展，亨盖特技术、厌氧培