NADH酶对电化学厌氧消化产甲烷代谢的影响

为了探究NADH酶对电化学厌氧消化产甲烷代谢的影响,文章以猪粪发酵后的厌氧活性污泥作为接种物,以葡萄糖为底物,用日产气量、气体含量、挥发性酸作为分析指标,研究NADH酶活性变化对EAD体系产甲烷代谢的影响。结果表明,NADH酶在EAD产甲烷途径中起到电子传递的作用,涉及产氢、甲酸发酵、丙酸发酵、丁酸发酵以及乙醇发酵等途径,从而影响EAD体系产甲烷量。

青藏高原三个盐碱湖的产甲烷菌群和产甲烷代谢途径分析

【目的】分析青藏高原不同类型盐碱湖中的优势产甲烷菌群和优势产甲烷代谢途径。【方法】以不同盐度和植被类型的公珠错、昆仲错和无植被的兹格塘错的沉积物为研究对象,通过高通量测序和q PCR定量古菌16S r RNA多样性分析优势古菌类群;模拟原位盐浓度及p H,比较不同产甲烷底物(甲醇、三甲胺、乙酸和H_2/CO_2)富集沉积物的产甲烷速率,分析其优势产甲烷菌代谢类型。通过添加产甲烷抑制剂(2-溴乙烷磺酸盐),检测沉积物中产甲烷底物积累,确定不同盐碱湖中主要的产甲烷途径。【结果】昆仲错的优势菌群包括甲基/乙酸型的甲烷八叠球菌科(Methanosarcinaceae,11%),乙酸型的甲烷鬃菌科(Methanosaetaceae,7.9%)和氢型甲烷菌甲烷杆菌目(Methanomicrobiales,7.4%);公珠错和兹格塘错的优势菌群为甲烷鬃菌科(Methanosaetaceae)分别占15%和15.3%,及甲烷杆菌属(Methanobacterium)和甲基型的甲烷叶菌属(Methanolobus)。公珠错和昆仲错分别以乙酸和甲醇产甲烷速率最高,而兹格塘错从不同底物产甲烷速率无差异。抑制甲烷产生后,公珠错主要积累乙酸,昆仲错主要积累甲醇;兹格塘错不仅甲烷排放低,也无产甲烷物质显著积累。【结论】昆仲错沉积物中的甲烷主要来自甲醇,公珠错中的甲烷主要来自乙酸,而兹格塘错产甲烷和底物积累不活跃。因而推测高原盐碱湖主要的产甲烷途径和菌群可能与周围植被类型的相关性更高,而与盐度的直接相关性较低。

乙酸型甲烷八叠球菌细胞工厂的设计与构建研究进展

在整个地球演化历史过程中,产甲烷古菌在生物地球碳循环中一直扮演着重要角色。据报道,约三分之二的地球生物甲烷通量来自乙酸型产甲烷途径,乙酸型甲烷八叠球菌(Methanosarcina acetivorans)是目前发现为数不多的可以进行乙酸型产甲烷途径的模式产甲烷古菌,对M.acetivorans代谢途径的解析、改造和应用可为温室气体甲烷的减排与其作为能源的合理利用提供新思路。本文综述了M.acetivorans的产甲烷代谢途径、遗传改造策略、细胞工厂构建3个方面的研究进展,分析了M.acetivorans与其他进行乙酸型产甲烷代谢的产甲烷古菌在以上三方面的异同,并对进一步设计和构建其作为微生物细胞工厂所面临的问题与挑战进行了展望。

1,4-丁炔二醇的厌氧降解性能评估

该研究首先利用批次实验评估了1,4-丁炔二醇(1,4-butynediol,BYD)在三种厌氧生化条件下的降解效果,发现在单纯厌氧颗粒污泥体系中BYD的降解较慢,厌氧颗粒污泥与活性污泥复配及添加SO_(4)^(2−)都可以提高BYD降解速率。之后以模拟BYD废水为处理对象,以厌氧颗粒污泥与活性污泥复配污泥作为种泥,研究了UASB反应器长期连续运行条件下BYD在厌氧产甲烷体系和硫酸盐还原体系下的降解情况。发现在厌氧产甲烷体系中BYD去除效果不佳,并且高浓度BYD(2980 mg·L^(−1))会络合微量金属元素,导致产甲烷古菌活性降低,长期运行会导致挥发性脂肪酸累积,通过补加微量元素可以恢复产甲烷菌活性。通过增加SO_(4)^(2−)浓度降低进水COD/SO_(4)^(2−)可以促进硫酸盐还原成为主导厌氧代谢途径,在进水COD/SO_(4)^(2−)(质量比)为1,硫酸盐浓度为10000 mg·L^(−1)时,BYD的去除率可提高至21.92%,硫酸盐还原菌Desulfovibrio和Desulforhabdus成为优势菌属,但此时高浓度游离硫化氢同时抑制了产甲烷古菌和硫酸盐还原菌,使得厌氧体系挥发性脂肪酸再度大量累积,即使停止进水,硫化氢的抑制在短时间内难以恢复。本研究表明BYD为一种厌氧难生物降解有机物,硫酸盐还原作用可以促进其降解,研究结果可为含BYD废水的处理工艺设计提供指导。