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聚磷菌的筛选及其体内聚磷酸盐推动PHB积累的研究

作　者: 孙艺萍
导　师: 赵敏
学　校: 东北林业大学
专　业: 微生物学
关键词: 聚磷菌 聚磷酸盐 PHB 优化
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 294次
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内容摘要


PHB是细菌在不利于生长和营养失衡的条件下胞内大量积累的聚羟基酯。其作为合成聚合物的替代品具有很多优点,它不仅具有可生物降解性和生物相容性,而且还能以可再生资源作为生产原料。本研究以污水处理厂的活性污泥为样品,从中筛选出三株高效聚磷菌。对此三株菌从形态特征、生理生化指标、16SrDNA三方面进行鉴定,确认此三株聚磷菌分别为鲍氏不动杆菌（Acinetobacter baumannii）、Pseudochrobactrum saccharolyticum、荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens）,并将三株菌分别编号为YPS-1、YPS-2和YPS-3。选取聚磷菌YPS-2进行聚磷培养基及培养条件的优化。本试验设计好氧/厌氧两段式工艺进行微生物胞内合成与积累聚-β-羟基丁酸（PHB）。以菌体生长和聚磷能力为指标,通过摇瓶培养发酵,对培养基中碳源、氮源和磷源进行优化,试验确定的碳源为CH3COONa、氮源为（NH4）2SO4、磷源为KH2PO4。通过单因子试验、正交试验对好氧阶段菌体生长及聚/释磷条件进行优化,得到对聚磷菌YPS-2聚磷的最适培养基成分及其浓度为:碳源浓度1%、氮源浓度0.1%、磷源浓度100 mg/L;最佳条件为:培养基初始pH值为7、培养温度为30℃、接种量为10%、培养时间为72h。优化的聚磷条件为典型周期的研究提供了理论基础。厌氧培养营养成分对菌体释磷及PHB的积累有重要影响,通过对四种营养条件（缺N、缺P、缺N、P、全营养）下,菌体生长、释磷率、PHB积累情况的研究,发现营养均衡有利于菌体生长,但缺少氮源和磷源的培养有利于菌体释磷和PHB的积累,充分说明PHB需在不平衡生长条件下得以积累。好氧/厌氧典型周期中菌体在好氧阶段生长旺盛,厌氧阶段基本不生长;聚磷量和释磷量则随时间的增加而增加,但厌氧释磷需时较长。聚磷量、释磷量、单位质量干细胞中PHB所占比重与时间均存在一定的线形关系,随时间的增加而增加,但其增加幅度各有不同。在最佳发酵条件下,经好氧/厌氧交替培养后菌体聚磷量超过70mg/L、释磷量超过45mg/L、单位质量干细胞中PHB所占比重达55%以上。较好地实现了生物除磷与PHB的积累。为了提高PHB产率,对收集的菌体进行预处理发现SDS/EDTA混合液具有较好的破壁效果。通过正交试验优化PHB提取条件,优化结果为:NaClO浓度为30%、NaClO/CCl4（V/V）=3:1、温度为40℃、时间为24h。与未优化前的PHB产率相比,优化后PHB大幅提高,大约为优化前的2倍。样品与标准品的红外分析光谱表明,样品中含有PHB,为进一步PHB的提取与定性分析提供了参考。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
1 绪论  10-17
  1.1 课题背景  10
  1.2 聚磷菌的研究  10-12
    1.2.1 聚磷菌与聚羟基丁酸  10-11
    1.2.2 聚磷菌胞内多聚物的研究  11-12
  1.3 微生物合成PHB及其提取的研究  12-16
    1.3.1 PHB的结构与性质  12-13
    1.3.2 细菌合成PHB的研究  13-14
    1.3.3 PHB的提取与检测  14-15
    1.3.4 PHB的应用  15-16
  1.4 研究目的与意义  16-17
2 聚磷菌的筛选与鉴定  17-29
  2.1 材料  17-18
    2.1.1 样品来源  17
    2.1.2 药品  17
    2.1.3 仪器  17
    2.1.4 试剂配制  17-18
  2.2 分析方法  18-20
    2.2.1 聚磷颗粒(异染粒)染色方法  18
    2.2.2 PHB颗粒染色  18-19
    2.2.3 磷含量测定方法  19-20
  2.3 试验方法  20-25
    2.3.1 聚磷菌的筛选  20-21
    2.3.2 菌种的鉴定  21-25
  2.4 结果与分析  25-28
    2.4.1 聚磷菌筛选结果  25-26
    2.4.2 聚磷菌鉴定结果  26-28
  2.5 本章小结  28-29
3 好氧/厌氧典型周期聚磷酸盐推动PHB积累的研究  29-50
  3.1 材料  29
    3.1.1 供试菌株  29
    3.1.2 药品  29
    3.1.3 仪器  29
    3.1.4 培养基  29
  3.2 分析方法  29-31
    3.2.1 磷含量测定方法  29-30
    3.2.2 PHB含量测定方法  30
    3.2.3 菌体生物量测定方法  30-31
  3.3 试验方法  31-34
    3.3.1 好氧聚磷培养基及培养条件的优化  31-33
    3.3.2 厌氧培养基营养条件对聚磷酸盐及PHB的影响  33-34
    3.3.3 好氧/厌氧典型周期聚/释磷及PHB积累的研究  34
  3.4 结果与分析  34-48
    3.4.1 好氧聚磷培养基及培养条件的优化  34-45
    3.4.2 厌氧培养基营养条件对聚磷酸盐及PHB的影响  45-47
    3.4.3 好氧/厌氧典型周期聚/释磷及PRB积累的研究  47-48
  3.5 本章小结  48-50
4 PHB提取条件的优化研究及定性分析  50-56
  4.1 材料  50
    4.1.1 供试菌体  50
    4.1.2 药品  50
    4.1.3 仪器  50
    4.1.4 培养基  50
  4.2 分析方法  50-51
    4.2.1 PHB含量测定方法  50
    4.2.2 PHB提取方法  50-51
  4.3 试验方法  51-52
    4.3.1 预处理方法对PHB产率的影响  51
    4.3.2 PHB提取条件正交优化试验  51-52
    4.3.3 聚磷菌透射电子显微镜观察  52
    4.3.4 红外光谱分析  52
  4.4 结果与分析  52-55
    4.4.1 预处理方法对PHB产率的影响  52
    4.4.2 PHB提取条件正交优化试验  52-54
    4.4.3 聚磷菌透射电子显微镜观察结果  54
    4.4.4 红外光谱分析结果  54-55
  4.5 本章小结  55-56
结论  56-58
参考文献  58-63
攻读学位期间发表的学术论文  63-64
致谢  64-65

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