《环境工程微生物学》PPT课件

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1、第二章微生物在环境物质循环中的作用下篇本章的重点内容主要物质的循环(碳氮磷)微生物对有机物的降解过程本章的主要内容氧循环(自学)碳循环(1.5学时)氮循环(1.5学时)硫循环磷循环(1学时)铁锰的循环第二节碳循环一、碳源污染物的转化包括:糖类、脂类、烃和人工合成的有机化合物等。（一）糖类污染物提问：哪些糖类会成为污染物？难溶的多糖，且当一些难溶解的多糖数量较大时才会使自净时间大大增加，从而对环境造成污染。这类多糖主要是纤维素、半纤维素、果胶质、淀粉。1．纤维素的转化β葡萄糖高聚物，每个纤维素分子含1400~10000个葡萄糖基（β1-

2、4糖苷键）。来源：棉纺印染废水、造纸废水、人造纤维废水及城市垃圾等，其中均含有大量纤维素。A．微生物分解途径三羧酸循环酒精的研究B．分解纤维素的微生物好氧性纤维素分解菌：粘细菌居多，有生孢食纤维菌、食纤维菌和堆囊粘菌，为G－。此外还有镰状纤维菌与纤维弧菌。厌氧性纤维素分解菌：主要是芽孢梭菌属，如产纤维二糖芽孢梭菌、嗜热纤维芽孢梭菌。放线菌：土壤中有2.0％～4.4％的放线菌能分解纤维素，如白色、灰色及红色链霉菌，分解能力较细菌和真菌弱。真菌：许多真菌具有很强的纤维素分解能力，如木霉、镰刀霉、青霉、曲霉及毛霉等。需要时可以向有菌种库的研究

3、机构购买或自行筛选。细胞表面酶：如细菌的纤维素酶,结合在细胞质膜上细胞胞外酶：如真菌和放线菌的纤维素酶,可分泌到培养基中。C．分解纤维素的酶秸秆饲料化利用是将秸秆经微生物发酵转化生产饲料，该种饲料适口性好，易消化，含丰富营养价值，可作为畜、禽、鱼等的尚好饲料。秸秆制酒精技术秸秆制取酒精的工艺为：洗涤、蒸煮软化、糖化发酵、蒸馏取酒等工序。D．应用秸秆发酵制酒精的研究1、直接发酵法本方法的特点是基于同一微生物糖化发酵纤维素生产乙醇，不需要经过酸解或酶解前处理过程。直接发酵法中常用的微生物是热纤维梭菌，它能分解纤维素并使产生纤维二糖、葡萄糖、

4、果糖等发酵，水解发酵的最适温度为56～64℃，最是PH值为6.4～7.4。吕福英等分离出能直接发酵纤维素生产乙醇的高纯富集物，利用其能直接将木质纤维素材料发酵成乙醇。2、间接发酵法间接发酵法即糖化、发酵二段发酵法，该法是目前研究最多的一种方法，首先利用纤维素酶水解纤维素，酶解后的糖液作为发酵碳源，利用酵母或细菌发酵生产乙醇。研究内容①从学校附近长期被腐烂稻草覆盖的地方采集土样，然后通过一系列的方法，分离出若干株纤维素降解菌。②从分离出的菌株中筛选出一株活性最高的菌株。③对这株菌进行单影响因素的研究。④通过单影响因素研究，以正交实验

5、的方法，确定这株菌的最优培养基（氮源、起始PH、无机盐）。采样富集培养目的菌种的分离与筛选酶活力初步测定单影响因素研究正交实验总结技术路线2．半纤维素的转化存在于植物细胞壁的杂多糖。造纸废水和人造纤维废水中含半纤维素。A．微生物分解途径TCA循环聚糖酶CO2+H2O半纤维素单糖+糖醛酸H2O各种发酵产物厌氧分解。许多芽孢杆菌、假单胞菌、节细菌及放线菌能分解半纤维素。霉菌有根霉、曲霉、小克银汉霉、青霉及镰刀霉。A．微生物分解途径B．分解半纤维素的微生物C．分解半纤维素的酶水中来源：毛纺、毛条厂废水、油脂厂废水、肉联厂废水、制革厂废水含有大

6、量油脂降解油脂较快的微生物：细菌——荧光杆菌、绿脓杆菌、灵杆菌丝状菌——放线菌、分支杆菌真菌——青霉、乳霉、曲霉途径：水解+β氧化（二）脂肪的转化脂肪的水解甘油的转化脂肪酸的β－氧化1mol硬脂酸含18个C，需要经过8次β－氧化作用，全部降解为9mol乙酰辅酶A，总共可产生147molATP。TCA循环（二）脂肪的转化1．烃的降解机理A．链烷烃的降解+O2R-CH2-CH2-CH3R-CH2-CH2-COOHβ-氧化CO2+H2OCH2-COOH+R-COOHB．无支链环烷烃的降解：以环己烷为例（三）烃类物质的转化苯、萘、菲、蒽的降解为

7、如下图所示苯的代谢C．芳香烃萘的代谢菲的代谢蒽的代谢酚也是先被氧化为邻苯二酚，这样各类芳香烃在降解的后半段是相同的，可表示如下各类芳香烃在降解过程中的共同点是什么?2．降解烃的微生物降解烃的微生物很多，据报道有200多种细菌——假单胞菌、棒杆菌属、微球菌属、产碱杆菌属放线菌——诺卡氏菌酵母菌——假丝酵母霉菌——青霉属、曲霉属藻类——蓝藻和绿藻（三）烃类物质的转化芳香烃普遍具有生物毒性，但在低浓度范围内它们可以不同程度的被微生物分解。已知降解不同芳香烃的细菌类别Lignin木质素木质素空腔纤维素木质素存在于除苔藓和藻类外所有植物的细胞壁中

8、，（四）木质素的转化木质素模式图木质素的转化木质素是植物体的重要组分，含量仅次于纤维素和半纤维素。占植物干重的15～20％，木材的木质素含量高达30％左右。木质素的结构是以苯环为核心带有丙烷支链的一种或多种