甲烷氧化菌甲烷氧化活性的影响因素和甲醇含量测定方法的研究

【摘要】：论述了甲烷氧化菌的概念、分类和代谢途径；概括了甲烷单加氧化酶的种类、结构、表达调控和作用机理；描绘了甲烷氧化菌及甲烷单加氧化酶在培养条件、化学物质合成、基因工程、大气甲烷监测和治理等方面的研究前沿；概述了甲烷氧化菌及甲烷单加氧化酶在环境污染治理、甲烷排放控制、煤矿瓦斯治理和催化生成化工原料等方面的应用；提出本文立题的意义和研究内容。 搭建实验装置,研究了温度、氮气、CO2和反应体系中气体成分对装置测量稳定性的影响。实验结果表明该装置可以用于“影响因子对甲烷氧化菌代谢甲烷活性影响的研究”。 以菌株Pseudomonas aeruginosa ME16为研究对象,采用上述实验装置,研究了温度、pH、NaCl浓度、CH4和O2体积比、Cu2+浓度、Pb2+浓度、EDTA浓度和甲醇浓度等因素对ME16甲烷代谢活性的影响。结果表明：ME16代谢甲烷的最适温度为30℃；最适pH值为7；最适NaCl浓度为0.5%；当CH4和O2体积比为1时,甲烷代谢活性最强；Cu2+或Pb2+在一定浓度范围抑制ME16静息细胞甲烷代谢活性,但是在ME16培养过程中添加Pb2+或Cu2+,可以提高其对ME16甲烷代谢活性的抑制浓度；EDTA只有在较高浓度时对ME16甲烷代谢活性有抑制作用,适量浓度的EDTA可以消除Cu2+或Pb2+对ME16甲烷代谢活性的抑制作用；不同浓度的甲醇对ME16甲烷代谢活性的影响效果不同：低浓度促进,高浓度抑制。 以固定化菌株Methylobacterium organophilium ME25为识别原件,搭建微生物测量体系用于甲醇含量的测定。该测量体系具有较宽的线性范围：0.01%～2%,检出限为3.4×10-4%；对甲醇的响应时间大约30 min。并且干扰试验结果表明该测量体系可以有效的避免其他醇类物质的干扰,对甲醇具有较高的选择性；该测量体系还具有较好的储存稳定性和重复性；对实际样品中的甲醇具有相对较好的灵敏性和选择性。 【关键词】：甲烷氧化菌 甲烷 影响因子 甲醇 生物传感器
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：Q93
【目录】：

• 中文摘要11-12
• ABSTRACT12-14
• 第一章 文献综述14-43
• 1 甲烷氧化菌的特性及分类14-16
• 1.1 甲烷氧化菌的特性14-15
• 1.2 甲烷氧化菌的分类15-16
• 2 甲烷单加氧化酶的种类,结构和调节16-20
• 2.1 甲烷单加氧化酶的种类和结构16-18
• 2.2 甲烷单加氧化酶表达的调控18-20
• 3 甲烷氧化菌及甲烷单加氧酶的研究前沿20-26
• 3.1 甲烷氧化菌培养条件的优化和研究20-21
• 3.2 甲烷氧化菌在甲醇和环氧丙烷制备方面的研究21-23
• 3.3 甲烷氧化菌在基因工程方面的研究23-25
• 3.4 甲烷氧化菌在生态学方面的研究25-26
• 4 甲烷氧化菌及甲烷单加氧酶的应用前景26-30
• 4.1 在环境污染治理中的应用27
• 4.2 在甲烷排放控制中的应用27-28
• 4.3 在煤矿瓦斯治理中的应用28-29
• 4.4 在催化生产化工原料中的应用29-30
• 4.5 在其他领域中的应用30
• 5 论文研究的意义和内容30-31
• 参考文献31-43
• 第二章 影响因子对甲烷氧化菌代谢甲烷活性影响的研究43-59
• 1 材料和方法43-47
• 1.1 菌株和培养基43-44
• 1.2 主要试剂和仪器44
• 1.3 实验装置和方法44-45
• 1.4 温度对甲烷氧化菌代谢甲烷的影响45
• 1.5 pH值对甲烷氧化菌代谢甲烷的影响45
• 1.6 NaCl对甲烷氧化菌代谢甲烷的影响45-46
• 1.7 甲烷气体和氧气不同体积比对甲烷氧化菌代谢甲烷的影响46
• 1.8 测量条件的选择46
• 1.9 Cu~(2+)对甲烷氧化菌代谢甲烷的影响46
• 1.10 Pb~(2+)对甲烷氧化菌代谢甲烷的影响46
• 1.11 EDTA对甲烷氧化菌代谢甲烷的影响46-47
• 1.12 EDTA与铜离子或铅离子共同作用对甲烷氧化菌代谢甲烷的影响47
• 1.13 CH_3OH对甲烷氧化菌代谢甲烷的影响47
• 2 结果与分析47-56
• 2.1 温度对甲烷氧化菌代谢甲烷的影响47-48
• 2.2 pH对甲烷氧化菌代谢甲烷的影响48
• 2.3 NaCl对甲烷氧化菌代谢甲烷的影响48-49
• 2.4 甲烷气体和氧气不同体积比对甲烷氧化菌代谢甲烷的影响49-50
• 2.5 测量条件的选择50
• 2.6 Cu~(2+)对甲烷氧化菌代谢甲烷的影响50-51
• 2.7 Pb~(2+)对甲烷氧化菌代谢甲烷的影响51-53
• 2.8 EDTA对甲烷氧化菌代谢甲烷的影响53
• 2.9 EDTA与Cu~(2+)或Pb~(2+)共同作用对甲烷氧化菌代谢甲烷的影响53-54
• 2.10 不同甲醇浓度对甲烷氧化菌代谢甲烷的影响54-56
• 3 结论56
• 参考文献56-59
• 第三章 压力传感法测定甲醇含量的研究59-71
• 1 材料方法59-62
• 1.1 菌种59-60
• 1.2 培养基60
• 1.3 主要试剂和仪器60
• 1.4 菌种的扩大培养60
• 1.5 固定化细菌制备60
• 1.6 测量装置及方法60-61
• 1.7 测量条件的选择61
• 1.8 响应时间的测定61
• 1.9 标准曲线的测定61-62
• 1.10 实际样品的测定62
• 1.11 回收率的测定62
• 1.12 固定化细菌的使用寿命实验62
• 1.13 干扰物浓度的测定62
• 2 结果与分析62-68
• 2.1 固定化细菌条件的选择62-63
• 2.2 测量工作条件的选择63-64
• 2.3 响应时间的测定64-65
• 2.4 甲醇测定的标准曲线65
• 2.5 实际样品的测定65
• 2.6 回收率的测定65-66
• 2.7 固定化细菌的使用寿命66
• 2.8 干扰物浓度的测定66-67
• 2.9 本实验方法与其他文献方法的比较67-68
• 3 结论68
• 参考文献68-71
• 第四章 实验装置及其稳定性的研究71-76
• 1 材料方法71-72
• 1.1 菌种71
• 1.2 主要试剂和仪器71
• 1.3 实验装置和方法71
• 1.4 温度对检测稳定性的影响71
• 1.5 氮气对检测稳定性的影响71-72
• 1.6 CO_2吸收剂(NaOH)对CO_2的吸收作用72
• 1.7 不同气体成分的测定72
• 2 结果与分析72-74
• 2.1 温度对检测稳定性的影响72-73
• 2.2 反应体系中氮气对检测稳定性的影响73
• 2.3 CO_2吸收剂(NaOH)对CO_2的吸收73-74
• 2.4 不同气体成分的测定74
• 3 结论74-75
• 参考文献75-76
• 第五章 小结与展望76-78
• 1 小结76-77
• 2 展望77-78
• 攻读学位期间取得的研究成果78-79
• 致谢79-80
• 个人简况及联系方式80-82

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