本文關鍵詞：利用光合細菌Z08處理大豆蛋白廢水效能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：光合細菌污水處理技術具有廢水處理的同時回收菌體資源再利用的優(yōu)勢。但是,在污水處理過程光合細菌菌體產(chǎn)量不高,限制了光合細菌污水處理過程中菌體資源化再利用的發(fā)展。因此,本研究以前期分離純化的一株光合細菌Rubrivivax gelatinosus Z08為試驗菌種,以大豆蛋白廢水為降解基質,通過優(yōu)化控制條件(培養(yǎng)條件,植物激素,微量元素)提高廢水處理中光合細菌Z08菌體產(chǎn)量,同時從代謝途徑及其關鍵酶角度探討控制條件調節(jié)光合細菌Z08處理大豆蛋白廢水的生物合成機制與能量代謝機制。光照供給對廢水處理中光合細菌Z08的菌體產(chǎn)量有促進作用。0-8000lux條件下,最優(yōu)光照強度為5000-7000lux,菌體產(chǎn)量為2300mg/L,COD和蛋白質去除率都達到80%左右。不同光照強度對光合細菌Z08生長的影響被分為三類:光限制(0-4000lux);光滿足(5000-7000lux);光抑制(8000lux以上)。光照通過提高光合作用產(chǎn)能代謝途徑中關鍵電子傳遞體菌綠素、類胡蘿卜素、細胞色素b6、細胞色素f的含量以及ATP產(chǎn)量,以及增加C3和脂類物質合成途徑中1,5-二磷酸核酮糖羧化酶和乙酰Co A羧化酶的活性促進光合細菌Z08的生長和有機物去除。光照能夠誘導并啟動光合基因的表達來控制菌綠素、類胡蘿卜素、細胞色素b6、細胞色素f的含量來提高光合作用中ATP的產(chǎn)量。溶解氧濃度對廢水處理中光合細菌Z08菌體產(chǎn)量有顯著影響。在無氧、微氧、好氧條件中,最優(yōu)溶解氧條件為微氧(0.3-0.9mg/L),菌體產(chǎn)量為2200mg/L,COD和蛋白質去除率都達到81%左右。實驗結果和機理分析表明,溶解氧通過調控呼吸產(chǎn)能代謝途徑中關鍵酶琥珀酸脫氫酶、NADH脫氫酶、細胞色素氧化酶活性與光合產(chǎn)能代謝途徑中關鍵電子傳遞體菌綠素、類胡蘿卜素、細胞色素b6、細胞色素f的含量提高ATP產(chǎn)量促進光合細菌Z08的生長和有機物去除。無氧和微氧條件下,光合基因表達沒有受到影響,但好氧條件下,過量的溶解氧抑制了光合基因的表達,進而降低了菌綠素、類胡蘿卜素、細胞色素b6、細胞色素f的含量。植物激素的投加促進廢水處理中光合細菌Z08菌體產(chǎn)量和有機物去除率。琥珀酸、三十烷醇、赤霉素最優(yōu)投加劑量分別為600mg/L、1mg/L和1.5mg/L。機理分析和實驗結果表明,琥珀酸通過調控呼吸產(chǎn)能代謝途徑中關鍵酶琥珀酸脫氫酶的活性提高ATP產(chǎn)量進而促進光合細菌Z08的生長和有機物的去除;三十烷醇通過提高光合產(chǎn)能代謝途徑中關鍵電子傳遞體菌綠素、類胡蘿卜素以及ATP產(chǎn)量來促進光合細菌Z08的生長和有機物的去除;赤霉素通過提高光合作用產(chǎn)能代謝途徑中關鍵電子傳遞體菌綠素、類胡蘿卜素以及ATP產(chǎn)量來促進光合細菌Z08的生長和有機物的去除。微量元素的投加促進廢水處理中光合細菌Z08菌體產(chǎn)量和有機物去除率。最優(yōu)鎂離子、鈷離子、鐵離子的投加劑量分別為10mg/L、5 mg/L和20mg/L。光合細菌Z08適應的胞內鎂、鈷、鐵離子范圍分別在3.6mg/g、1.8mg/g和5.3mg/g左右。機理分析和實驗結果表明,鎂離子通過提高光合產(chǎn)能代謝途徑中關鍵電子傳遞體菌綠素、類胡蘿卜素的含量進而提高ATP產(chǎn)量,同時增加C3和脂類物質合成途徑中關鍵酶果糖-1,6-雙磷酸酯酶和乙酰Co A羧化酶的活性促進了光合細菌Z08的生長和有機物的去除;鈷離子通過提高維生素B12含量來增加ATP產(chǎn)量進而促進光合細菌Z08的生長和有機物的去除;鐵離子通過提高光合途徑中關鍵電子傳遞體菌綠素、細胞色素b6、細胞色素f的含量和呼吸產(chǎn)能代謝途徑中關鍵酶琥珀酸脫氫酶、NADH脫氫酶、細胞色素氧化酶活性來促進了ATP的生產(chǎn),進而提高了光合細菌Z08的生長和有機物去除。本文探討了鐵離子作為誘導物啟動鐵硫簇組裝操縱子,合成鐵硫簇組裝蛋白,利用鐵和硫合成鐵硫簇,構成細胞色素b6、細胞色素f、琥珀酸脫氫酶、NADH脫氫酶活性中心,提高ATP產(chǎn)量。
【關鍵詞】：光合細菌 Rubrivivax gelatinosus 廢水處理 合成代謝 產(chǎn)能代謝 資源化
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-15
• 第1章 緒論15-33
• 1.1 課題背景15-17
• 1.2 大豆蛋白廢水處理與資源回收技術研究現(xiàn)狀17-21
• 1.2.1 技術研究進展17-18
• 1.2.2 廢水中資源回收技術研究現(xiàn)狀18-20
• 1.2.3 廢水資源化綜合處理技術存在的問題20-21
• 1.3 光合細菌處理廢水技術的發(fā)展與現(xiàn)狀21-30
• 1.3.1 光合細菌處理廢水的原理21-25
• 1.3.2 光合細菌處理廢水的技術研究進展25-30
• 1.4 課題的研究意義及主要研究內容30-33
• 1.4.1 課題來源30
• 1.4.2 課題的研究意義30-31
• 1.4.3 課題的主要研究內容31-33
• 第2章 試驗材料和方法33-41
• 2.1 試驗材料33-35
• 2.1.1 試驗菌種33-34
• 2.1.2 試驗用廢水34-35
• 2.2 試驗裝置及儀器35-36
• 2.2.1 試驗裝置35
• 2.2.2 試驗儀器35-36
• 2.3 試驗條件設置36-37
• 2.3.1 投加濃度的設置36-37
• 2.3.2 菌種的投加37
• 2.4 分析項目及檢測分析方法37-41
• 第3章 有機物去除效能與菌體產(chǎn)量的條件優(yōu)化41-70
• 3.1 引言41
• 3.2 光照條件的優(yōu)化41-45
• 3.2.1 光照與黑暗條件下有機物去除和菌體產(chǎn)量的比較41-42
• 3.2.2 光照強度的優(yōu)化42-45
• 3.3 溶解氧條件的優(yōu)化45-48
• 3.3.1 溶解氧濃度對有機物去除的影響45-47
• 3.3.2 溶解氧濃度對廢水中菌體產(chǎn)量的影響47-48
• 3.4 植物激素的促進作用與劑量優(yōu)化48-55
• 3.4.1 琥珀酸劑量優(yōu)化48-50
• 3.4.2 三十烷醇劑量優(yōu)化50-53
• 3.4.3 赤霉素劑量優(yōu)化53-55
• 3.5 微量元素的促進作用和劑量優(yōu)化55-69
• 3.5.1 鎂離子劑量優(yōu)化55-60
• 3.5.2 鈷離子劑量優(yōu)化60-64
• 3.5.3 鐵離子劑量優(yōu)化64-69
• 3.6 本章小結69-70
• 第4章 光合細菌Z08 處理大豆蛋白廢水的生物合成機制70-94
• 4.1 引言70
• 4.2 卡爾文循環(huán)關鍵酶的響應機制70-81
• 4.2.1 關鍵酶的確定70
• 4.2.2 對光照的響應70-72
• 4.2.3 對溶解氧的響應72-73
• 4.2.4 對植物激素的響應73-77
• 4.2.5 對微量元素的響應77-81
• 4.3 蛋白質和脂類合成途徑關鍵酶對控制條件的響應機制81-92
• 4.3.1 關鍵酶的確定81
• 4.3.2 對光照的響應81-83
• 4.3.3 對溶解氧的響應83-84
• 4.3.4 對植物激素的響應84-88
• 4.3.5 對微量元素的響應88-92
• 4.4 本章小結92-94
• 第5章 光合細菌Z08 處理大豆蛋白廢水的產(chǎn)能代謝機制94-129
• 5.1 引言94
• 5.2 產(chǎn)能代謝關鍵酶的確定94-96
• 5.3 產(chǎn)能代謝關鍵酶對光照條件的響應96-100
• 5.3.1 呼吸產(chǎn)能代謝關鍵酶96-97
• 5.3.2 光合產(chǎn)能代謝關鍵酶對光照的響應97-100
• 5.4 產(chǎn)能代謝關鍵酶對溶解氧改變的響應100-105
• 5.4.1 呼吸產(chǎn)能代謝關鍵酶100-102
• 5.4.2 光合產(chǎn)能代謝關鍵酶102-105
• 5.5 產(chǎn)能代謝關鍵酶對植物激素劑量的響應105-114
• 5.5.1 對琥珀酸劑量的響應105-108
• 5.5.2 三十烷醇的響應108-111
• 5.5.3 對赤霉素劑量的響應111-114
• 5.6 產(chǎn)能代謝關鍵酶對微量元素及其劑量的響應114-127
• 5.6.1 對鎂離子劑量的響應114-117
• 5.6.2 對鈷離子劑量的響應117-120
• 5.6.3 對鐵離子劑量的響應120-126
• 5.6.4 產(chǎn)能對菌體累積和有機物去除的影響126-127
• 5.7 本章小結127-129
• 結論129-131
• 參考文獻131-145
• 攻讀博士學位期間發(fā)表的論文及其它成果145-147
• 致謝147-148
• 個人簡歷148

  本文關鍵詞：利用光合細菌Z08處理大豆蛋白廢水效能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：290712