halothiobacillus neapolitanus cyjn-1筛选、耐盐机理及其脱硫性能研究

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1、分类号密级硕士学位论文题目：HalothiobacillusneapolitanusCYJN-1筛选、耐盐机理及其脱硫性能研究英文并列题目：Salt-tolerantMechanismandBiodesufurizationFunctionofScreenedHalothiobacillusneapolitanusCYJN-1研究生：陈金才专业：发酵工程研究方向：发酵工学导师：杨海麟副教授指导小组成员：冯守帅讲师学位授予日期：二○一五年六月十九日答辩委员会主席：王小元教授江南大学地址：无锡市蠡湖大道1800号二○一五年

2、六月摘要摘要生物脱硫被认为是一种绿色脱硫技术，受到广泛关注，其优点是反应条件温和、无二次污染。微生物是生物脱硫过程的主要媒介，筛选高效的脱硫菌至关重要。本研究从生物脱硫菌的筛选着手，从生理和分子特性方面对筛得菌种进行了系统鉴定，并探索了该菌耐盐特性和耐盐机理，最后对菌株生物脱硫特性进行详细研究。主要内容如下：(1)耐盐脱硫菌CYJN-1的筛选及其生理和分子特性鉴定。从上海某发电厂冷却水池污泥中筛选到一株耐盐硫氧化细菌，经生理和分子特性鉴定为嗜盐硫杆状菌属(Halothiobacillus）的那不勒斯菌(neapolit

3、anus)，命名为Halothiobacillusneapolitanus(H.neapolitanus)CYJN-1。该菌为严格化能自养型细菌，可氧化还原态硫维持细胞生长，最适生长温度和pH分别为30°C和7.0。该菌对甲酸、乙酸等低碳有机物的耐受性较差，对Zn2+、Mn2+和Pb2+离子表现出较强的抗性。中短期保藏CYJN-1菌株采用新鲜培养基悬浮4°C保藏效果较佳，保藏1-3月存活率仍可维持90%左右。(2)H.neapolitanusCYJN-1耐盐特性研究。CYJN-1菌株具有一定耐盐特性，可在1-5%浓度的

4、NaCl溶液中生长，最适生长盐度为1%，当盐度继续增加时其生长受到抑制。分别研究不同盐度下细胞形态、蛋白总量、胞内游离氨基酸差异性及外加相容性物质对菌株生长影响，初步分析了CYJN-1耐盐机制。盐度较低时细胞可通过荚膜增厚来抵御外界环境，而高盐环境则会诱使细胞体内产生调节生理功能的嗜盐蛋白质，但合成的嗜盐蛋白也需要不断的水解形成氨基酸来参与细胞的生理活动，从而适应新的环境。外源添加相容性物质时，CYJN-1可以直接获取溶液中的海藻糖来抵御外界高盐环境，而不能直接利用溶液中的谷氨酸、甘氨酸、脯氨酸和甜菜碱等物质。(3)H

5、.neapolitanusCYJN-1脱硫特性研究。CYJN-1菌株最适生长条件与单质硫累积最佳条件一致，该条件下脱硫36h硫代硫酸钠中64.84%的还原态硫氧化生成单质硫，累积量为0.83g·L-1。当硫代硫酸钠为20.0g·L-1时，单质硫的产率最高，可达68.84%，脱硫效果最为显著。通过摇瓶和气升式反应器脱硫实验，发现24h内硫代硫酸钠转化率分别为94.65%和98.78%。将生成的单质硫干燥收集，固体呈淡黄色、有较强硫磺味且易结块。通过扫描电镜观察，发现单质硫颗粒大小不均匀，直径约在5-10µm之间且形状不规

6、则。通过XRD和FTIR技术分析单质硫成分，发现其主要特征与硫磺类似。但由于微生物的作用，单质硫表面有较多细小沟壑，结构也更复杂多样，并含有部分杂质。上述研究结果表明，该耐盐菌株CYJN-1具有一定的脱硫工业化应用潜力。关键词：硫氧化菌；Halothiobacillusneapolitanus；耐盐机理；生物脱硫；单质硫IAbstractAbstractBiologicaldesulfurizationiswidelyconcernedasgreendesulfurizationtechnologywiththeadv

7、antagesofmildreactionconditionsandnonesecondarypollution.Microorganismisthemaincarrierofbiologicaldesulfurization.Itiscricualtoscreenefficientdesulfurizationbacterium.Inthestudy,biologicaldesulfurizationbacteriumisfirstlyscreenedandidentifiedfromphysiologicaland

8、molecularcharacterization.Thensalt-tolerantcharacteristicandmechanism.Finally,thetraitsofbiologicaldesulfurizationwasalsodetailedlystudied.(1)Isolationandidentificati