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同型产乙酸菌是兼具自养和异养两种代谢方式的严格厌氧微生物,既能以H2还原CO2合成乙酸,也能发酵有机物产生乙酸等小分子有机物,是乙酸生物生产的优良菌种资源,在生物发酵气(富含CO2/H2)、工业合成气(CO/CO2/H2)和木质纤维素等资源化方面展现出了很好的发展前景和应用潜力。然而,目前获得的同型产乙酸菌纯培养物还十分有限,对其生理生态特征的了解也不够深入和全面,严重制约着其应用技术的研发进程。
本文以有机废水厌氧处理反应器中的活性污泥为菌源,以CO2为唯一碳源,采用连续传代方式对同型产乙酸菌进行富集,并从中分离得到12个菌株。通过12个纯培养物的耗氢速率和产乙酸速率比较,从中优选出具有优良同型产乙酸特性的菌株ZX。该菌株严格厌氧杆菌,长4~10μm,革兰氏阳性(G+),不运动,产芽孢,芽孢卵圆形,端生;可发酵葡萄糖、果糖、纤维二糖和乳糖等单糖和二糖,也可以利用H2/CO2自养生长。基于16SrRNA基因测序的分子生物学鉴定结果表明,菌株ZX隶属于菌属Lysinibacillus。而进一步的形态学和生理生化特征研究表明,菌株ZX在分类学上是Lysinibacillus属的一个新种,将其命名为Lysinibacillus.sp.ZX。
生理生态学研究表明,Lysinibacillus.sp.ZX在发酵单糖和二糖,或利用CO2合成乙酸时,只能以酵母粉和蛋白胨等有机物为氮源生长,适宜生长的温度、pH和盐浓度(以Na+计)范围分别为30℃~45℃、6.0~9.0和~3.32g/L。自养生长代谢研究表明,Lysinibacillus.sp.ZX以CO2为唯一碳源时,其乙酸是其唯一液相产物,在35℃和pH7.0~8.0等条件下,最大生长速率、耗氢速率和乙酸生成速率分别为1.82×106个/(mL·h)、0.357mmol/(L·h)和165.15mg/(L·h)。异养生长代谢研究表明,Lysinibacillus.sp.ZX的异养代谢,只有在CO2或HCO3-存在时才能启动,发酵葡萄糖和木糖时(NaHCO3的剂量为1g/L),其最大产乙酸速率分别为829.01和84.56mg/(L·h),乙酸转化率分别高达0.89和1.15g/g;在发酵水稻秸秆糖化液时,其最大乙酸生成速率可达253.95mg/(L·h)。经计算,每克秸秆可以产生0.202g的乙酸。
综上所述,Lysinibacillus.sp.ZX具有较强的自养和异养生长和产乙酸能力,且具有良好的环境适应性,易于培养,是一株颇具应用前景的优良同型产乙酸菌。
本文以有机废水厌氧处理反应器中的活性污泥为菌源,以CO2为唯一碳源,采用连续传代方式对同型产乙酸菌进行富集,并从中分离得到12个菌株。通过12个纯培养物的耗氢速率和产乙酸速率比较,从中优选出具有优良同型产乙酸特性的菌株ZX。该菌株严格厌氧杆菌,长4~10μm,革兰氏阳性(G+),不运动,产芽孢,芽孢卵圆形,端生;可发酵葡萄糖、果糖、纤维二糖和乳糖等单糖和二糖,也可以利用H2/CO2自养生长。基于16SrRNA基因测序的分子生物学鉴定结果表明,菌株ZX隶属于菌属Lysinibacillus。而进一步的形态学和生理生化特征研究表明,菌株ZX在分类学上是Lysinibacillus属的一个新种,将其命名为Lysinibacillus.sp.ZX。
生理生态学研究表明,Lysinibacillus.sp.ZX在发酵单糖和二糖,或利用CO2合成乙酸时,只能以酵母粉和蛋白胨等有机物为氮源生长,适宜生长的温度、pH和盐浓度(以Na+计)范围分别为30℃~45℃、6.0~9.0和~3.32g/L。自养生长代谢研究表明,Lysinibacillus.sp.ZX以CO2为唯一碳源时,其乙酸是其唯一液相产物,在35℃和pH7.0~8.0等条件下,最大生长速率、耗氢速率和乙酸生成速率分别为1.82×106个/(mL·h)、0.357mmol/(L·h)和165.15mg/(L·h)。异养生长代谢研究表明,Lysinibacillus.sp.ZX的异养代谢,只有在CO2或HCO3-存在时才能启动,发酵葡萄糖和木糖时(NaHCO3的剂量为1g/L),其最大产乙酸速率分别为829.01和84.56mg/(L·h),乙酸转化率分别高达0.89和1.15g/g;在发酵水稻秸秆糖化液时,其最大乙酸生成速率可达253.95mg/(L·h)。经计算,每克秸秆可以产生0.202g的乙酸。
综上所述,Lysinibacillus.sp.ZX具有较强的自养和异养生长和产乙酸能力,且具有良好的环境适应性,易于培养,是一株颇具应用前景的优良同型产乙酸菌。