高效角质蛋白厌氧降解菌及其对产甲烷发酵影响的研究

【摘要】：针对角蛋白难降解的国际热点问题,采用厌氧生物技术,在高温条件下反复驯化,首次在实验室获得高效角蛋白厌氧降解复合菌系,应用DGGE技术和T/A克隆文库技术,分析微生物的群落结构。从该菌系中通过厌氧过膜法分到一株具有高效厌氧降解角蛋白的新菌,该菌是其所在属首次报道具有角蛋白降解能力的菌株,为探讨角蛋白厌氧降解机制提供新鲜微生物资源,为角蛋白降解菌(或角蛋白酶)在饲料,氨基酸肥料,皮革脱毛,医药等行业的综合利用打下理论和技术基础,使废弃的角蛋白变废为宝,对我国经济的绿色可持续发展具有重要意义。 试验所取得的结果如下:(1)采用厌氧操作技术,驯化了3个来自不同生境的高效角蛋白厌氧降解复合菌系。其中复合菌系M-18在55℃厌氧培养15-16h能将未预处理的羽毛完全降解,并对牛毛,猪毛,人发以及指甲也能较快降解。首次重点研究了复合菌系M-18在最适发酵条件下中间代谢产物如硫元素,蛋白质和氨基酸,以及有机酸和氨态氮含量的变化规律等,并应用DGGE技术解析了该复合菌系微生物组成,测序结果表明该复合菌系中微生物属于Clostridiales目中的Clostridiaceae和Incertae Sedis XI两科。(2)获得一株高效角蛋白厌氧降解菌18D-TA,测序结果与模式菌株Tepidimicrobium ferriphilum有最大相似度为94.5%。菌株18D-TA能在55℃,厌氧培养20h后将未预处理的羽毛完全降解,是Tepidimicrobium属中首次报道能降解角蛋白的菌株。因其生理生化和系统发育与模式菌株Tepidimicrobium ferriphilum有较大差别,菌株18D-TA可能为一个新种,还需DNA-DNA杂交等进一步鉴定。(3)角蛋白厌氧降解菌对不同基质发酵产沼气的试验,35℃下,角蛋白厌氧降解菌能大大提高猪粪中蛋白质的降解速率及生物转化率,对猪粪厌氧发酵产甲烷有很好的促进作用,但对鸡毛发酵还有副作用;55℃下,角蛋白降解菌能在较短时间内降解羽毛,提高羽毛的利用率和生物转化率,促进作用很显著,但是对猪粪发酵的作用较弱。角蛋白厌氧降解菌在不同温度下对不同基质有不同的作用效果,这一现象很有趣,需深入研究温度和基质对角蛋白降解菌的影响,以探索角蛋白厌氧降解的奥秘,为角蛋白厌氧降解菌的应用打好理论基础。 【关键词】：厌氧角蛋白降解菌 复合菌 沼气发酵 DGGE
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第一章 引言12-18
• 1.1 研究背景12
• 1.2 国内外研究进展12-17
• 1.2.1 角蛋白降解菌研究进展12-14
• 1.2.2 角蛋白生物降解机制研究14
• 1.2.3 角蛋白酶的理化性质研究14-15
• 1.2.4 角蛋白酶分子生物学研究进展15-16
• 1.2.5 角蛋白降解菌（角蛋白酶）应用前景16-17
• 1.3 研究目的和意义17-18
• 第二章 高效厌氧降解羽毛角蛋白复合菌系及代谢产物研究18-33
• 2.1 实验目的及技术路线18
• 2.1.1 实验目的18
• 2.1.2 技术路线18
• 2.2 试验材料和方法18-23
• 2.2.1 试验材料18-19
• 2.2.2 试验方法19-23
• 2.3 试验结果23-30
• 2.3.1 驯化三个高效的羽毛厌氧降解复合菌系M1-18，JD 和jf23-24
• 2.3.2 复合菌系M1-18 生理生化研究24-25
• 2.3.3 不同发酵时间降解羽毛的代谢产物研究25-29
• 2.3.4 复合菌系微生物群落结构29-30
• 2.4 讨论30-33
• 第三章 一株高效羽毛角蛋白厌氧降解菌的分离、鉴定和代谢特征分析33-44
• 3.1 样品来源33
• 3.2 分离纯化33
• 3.3 鉴定及特征分析33-35
• 3.3.1 革兰氏鉴定33
• 3.3.2 芽孢鉴定33
• 3.3.3 形态学研究33-34
• 3.3.4 生理生化鉴定34
• 3.3.5 电子受体试验34-35
• 3.3.6 吲哚产物鉴定35
• 3.3.7 16S rRNA 序列的扩增、测序及系统发育学分析35
• 3.4 实验结果35-42
• 3.4.1 菌株18D-TA 的生理生化特征和系统发育学分析36-42
• 3.5 结论与讨论42-44
• 3.5.1 菌株18D-TA 的描述42-43
• 3.5.2 讨论43-44
• 第四章 角蛋白厌氧降解菌在沼气发酵中的作用研究44-52
• 4.1 角蛋白厌氧降解菌对不同发酵基质的产甲烷影响44-50
• 4.1.1 试验材料44
• 4.1.2 试验方法44
• 4.1.3 试验结果44-50
• 4.2 结论与讨论50-52
• 第五章 全文总结及工作不足与展望52-55
• 5.1 全文总结52-53
• 5.1.1 高效角蛋白厌氧降解复合菌系的驯化52
• 5.1.2 高效角蛋白降解菌株的分离鉴定52-53
• 5.1.3 高效角蛋白降解菌在产甲烷代谢中的作用初步探讨53
• 5.2 存在的不足53-54
• 5.3 展望54-55
• 参考文献55-61
• 附录61-62
• 致谢62-64
• 作者简历64

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

氨基酸农药的新进展    范镇基

鸡羽毛制备复合氨基酸铁铵的研究    汪建伟,王德才,王永洪,李景银

第三代微量元素添加剂的研究进展    钟国清

羽毛粉生产加工技术    何天培;王玉江;

用鸡评定羽毛杆水解蛋白粉的营养价值    望丕县,朱月英,汪康民,朱国树,马承融,何武顺

角蛋白酶基因kerB的提取、克隆及表达    梁斌,邢述,付学奇,林祥

链霉菌分解角蛋白的生化机制研究 Ⅱ角蛋白分解过程中含硫化合物变化规律的初步探讨    涂国全,叶亚建,张宝,郭美锦,孙宇晖

链霉菌分解角蛋白的生化机制研究    涂国全,孙宇晖,郭美锦,叶亚建,张宝

羽毛粉的饲用价值及其应用    林金芳;

羽毛粉加工工艺的改进及肉鸡饲喂试验简报    姜瑞敏;王宝维;袁月莲;高庆霄;王作忠;

油藏发酵细菌的鉴定及石油烃厌氧生物代谢机理初探    冯一潇

温度和碳源对分解羽毛的枯草芽孢杆菌YYW-1生长特性的影响    岳寿松;尤升波;游银伟;王翠萍;邹晓凤;

微生物高温蛋白酶的研究和应用进展    谢承佳;

复合氨基酸铜螯合物的研究    张红漫,陈国松,仪明君,陆小华

利用羊胎盘下脚料制备复合氨基酸的研究    乌云

从鸡毛中提取复合氨基酸的研究    邓静,吴华昌,周健,方春玉

“增收宝－3”中氨基酸成分    李兰芳，张魁，吴树勋，徐涛，马瑞昆，蹇家利

活性氨基酸农药    汤家芳，周九元，刘芝兰，肖玉秀，吴正辉

抗植物病毒农药“病毒煞”的氨基酸成分分析    曹让,张林生,吴云峰

胱氨酸厂废水氨基酸含量分析及其利用价值评价    李新生,吴三桥,张鑫科

氨基酸微素络合物对水稻的生物效应初探    霍光华,郭成志,郭晶东

Nutritional Applications of Keratinase    Jason C.H.Shih;Jeng-Jie Wang;J.D.Garlich;

熔融法合成甘氨酸亚铁络合物及表征    张大飞;照日格图;乌云;萨嘎拉;嘎日迪;

降解丝素放线菌的分离鉴定、发酵条件优化及其降解机制研究    王冰

羊毛表面生物酶改性及机制研究    王平

Serratia sp.SYBC H发酵产蛋白酶，酶学性质，应用及其基因克隆研究    李桂英

氨基酸及其手性中间体纯化与合成研究    汤华钊

须癣毛癣菌角蛋白酶的表达及生物学作用    赵小东

短小芽孢杆菌（Bacillus pumilus）的碱性蛋白酶基因的表达研究    潘皎

角蛋白降解菌Streptomyces fradiae var.k-11中蛋白酶基因的克隆及表达    李江

受典型氨基甲酸酯农药污染土壤的生物修复及相关研究    刘宪华

嗜热毛壳菌热稳定蛋白酶的纯化、基因克隆与表达    李安娜

角蛋白酶生产菌株选育、发酵与分离纯化研究    蔡成岗

Bacillus pumilus CN8菌株高效降解猪血Hb酶的分离纯化与降解机制探讨    李浩丽

碱性蛋白酶产生条件和酶学性质及其基因克隆的研究    敬蔚然

弗氏链霉菌S.fradiae S-221角蛋白酶基因的异源表达及酶学性质研究    李明珠

家蚕丝胶蛋白、羽毛角蛋白降解细菌的分离与角蛋白酶发酵培养基的优化    张莎莎

酪蛋白磷酸肽螯合铁的制备    陈美姣

羊毛角蛋白酶—蛋白酶一浴法防毡缩整理    周雯

畜禽养殖污水中高效氨氮降解菌的分离、纯化及污水净化剂的初步研究    黄婧

嗜麦芽寡养单胞菌DHHJ固态发酵羽毛角蛋白的研究    梁田

Bacillus licheniformis NJU-1411-1固体发酵羽毛角蛋白生化机制研究    王玲

烃类厌氧降解过程中互营细菌的分布特征和系统发育研究    张文静

用猪血制备复合氨基酸及其应用的研究    王传怀;丁益;余宏;袁玉荪;

棉籽饼粕中氨基酸提取分离工艺研究    纪庆芳,祝洪山,韩勇,潘秋霞,张萍

鸭毛梗制备复合氨基酸工艺条件的研究    林瑞余,何海斌,杨桂娣,游秀花

微波水解制备鱼蛋白的研究    施文正,汪之和,徐红萍,林争艳

硫酸盐还原菌对原油降解作用的研究    马立安;向廷生;张敏;杨贵芳;

柴达木盆地石炭系烃源岩和煤岩生物标志物特征及其地球化学意义    孟仟祥,房嬛,徐永昌,沈平

实验室条件下微生物降解原油的地球化学特征研究    窦启龙,陈践发,薛燕芬,王杰,段文标,郭建军

塔河油田原油甾藿烷系列化合物地球化学再认识    南青云;刘文汇;腾格尔;范明;王晓锋;

生物降解作用对储层抽提物中多甲基取代萘分布的影响    黄海平,杨杰,Larter S R

采油微生物发酵液中有机酸(醇)的GC-MS分析    伍晓林,侯兆伟,陈坚,伦世仪

复合氨基酸螯合铁、铜、锰、锌在肉鸡生产中的应用研究    赵军

复合氨基酸锌对蛋鸡生产性能和蛋品质影响的研究    周海涛

复合氨基酸螯合铁与无机铁结合使用对断奶仔猪生产性能和血液理化指标的影响    郭海涛

废羽毛生物水解技术的研究    陈丽

氯代芳香族化合物的厌氧生物降解研究进展    吴云普;吴海珍;赵继纶;韦朝海;

氰化物对苯酚和废水中酚类厌氧降解产甲烷的影响    廖银章,李安明,刘克鑫

厌氧降解五氯酚过程中pH的影响和污泥性能研究    王利妮;刘洲亚;张云天;

多溴联苯醚的微生物降解研究    郭杨;王世和;

氯酚类化合物的微生物降解研究进展    姜梅,牛世全,展惠英,袁建梅,陈慧

酸性媒介黑T与派拉丁兰RRN的厌氧生物降解性能    杨琦,尚海涛,王慧,文湘华,施汉昌,钱易

温度对填埋垃圾渗滤液特征的影响    杨军;黄涛;张西华;

壬基酚在海河沉积物中的耗氧和厌氧降解    翟洪艳;于泳;孙红文;

浅谈制浆造纸漂白废水中AOX的处理方法    刘春;张安龙;

氯化钠抑制下乙酸厌氧降解的动力学模型    刘晓沙,张坤民,陶葆楷

六氯苯厌氧降解混合菌群群落结构分析    萨如拉;贾晓珊;杨小毛;

以单氯酚驯化的厌氧颗粒污泥降解2,4-二氯酚的试验研究    计军平;张文;黄爱群;陈玲;

一株具有铁还原与脱氯活性的产气肠杆菌    李晓敏;周顺桂;李芳柏;

铁离子和维生素B_(12)对六氯苯厌氧降解活性的影响    萨如拉;贾晓珊;

生物膜水解-好氧降解印染废水实验研究    王海涛;李清彪;卢英华;何宁;金璞;

污水生物除磷的糖控制(CHC)工艺    冯生华;刘延华;

Escherichia coli厌氧降解TNT的研究    金若菲;陈琛;周集体;

垃圾填埋场厌氧产气动力学模型的研究    马建立;赵由才;郭斌;牛冬杰;

培养基组成成分的改变可增强苯的生物降解    Ahmad Sabzali;Mitra Gholami;M.A.Sadati;马丽颖;

垃圾填埋场中有机污染物的生物降解    王文超;张华;

餐厨垃圾处理厂拟于明年开建    记者 陈镌娟

造纸废水处理技术的新进展    多力

印染废水生物处理方法的变革    中国印染行业协会 冯艾

围绕节能减排交流经验    记者 韦伟

城市污泥变身新型燃料    记者 李宏乾 杨扬

技改新项目耗水减七成    董海锋

民化公司：“龙头”带领“巨龙”飞　    李常浩

日产数百吨,市政污泥咋处理？    本报记者 周爱明

华药：领航中国ＶＢ_(12)    吕勇

石油烃厌氧降解菌的筛选及其降解特性研究    吴伟林

高温油藏微生物群落结构及石油烃厌氧降解产甲烷体系构建研究    Mbadinga Serge Maurice

烷烃厌氧降解产甲烷体系菌群结构与功能的研究    王立影

城市生活垃圾填埋处置中的温度—化学耦合作用研究    杨军

氯酚/硝基苯厌氧降解体系中微生物种群结构研究    黄爱群

嗜黑液菌的生物反应特性及应用研究    乔维川

排污河道沉积物复合污染及生物修复技术    李亚男

单体同位素分析技术在邻苯二甲酸酯降解中的应用研究    彭学伟

高盐染料废水的生物降解及介体强化作用研究    郭建博

TNT污染土壤的生物泥浆反应器修复机理研究    谯华

高效角质蛋白厌氧降解菌及其对产甲烷发酵影响的研究    孙颖杰

微囊藻毒素的厌氧降解及厌氧降解菌的分离    陈锦

长链烷烃厌氧降解产甲烷体系的菌群组成及变化    李凯平

烃类厌氧降解过程中互营细菌的分布特征和系统发育研究    张文静

中温条件下UASB反应器的启动及对苯酚厌氧降解的研究    彭朝辉

微囊藻毒素降解菌CJ5厌氧降解MCLR过程的研究    吴小燕

五氯酚厌氧降解菌的分离筛选及其在CSTR中的生物强化运行    许隽波

纤维素厌氧降解菌群的筛选及其降解性能分析    高霏

河岸渗滤系统中苯胺厌氧降解的实验研究    张文存

餐厨垃圾生物降解若干问题的实验研究    蒲红艳