甲烷利用菌培养条件的优化及其初步应用.PDF

中国生物工程杂志　ＣｈｉｎａＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００７，２７（１２）：８０～８３ 甲烷利用菌培养条件的优化及其初步应用 郑　军　程红兵　刘尚俊　赵艮贵 （山西大学生物技术研究所 化学生物学与分子工程教育部重点实验室　太原　０３０００６） 摘要　利用统计学实验设计对能够利用甲烷的假单胞菌菌株 ＭＥ１６主要培养条件进行了优化。 以液体无机盐和甲烷气体作为培养基分别进行了温度、接种量、甲烷含量和培养ｐＨ对细菌生长 影响的研究，并在此基础上，利用响应面法（ＲＳＭ）分析优化了ＭＥ１６菌株的主要培养条件，得到最 佳培养条件为：温度２９．４℃，接种量１．８％，甲烷含量２５％。采用优化培养条件进行培养，细菌生 物量增大０．８倍，达到稳定期的培养时间缩短了５０ｈ。该菌株初步应用于甲烷气体的脱除，脱除 率达６５．７％，表明该菌株能良好地脱除空气中的甲烷。 关键词　假单胞菌　响应面法　甲烷 中图分类号　Ｑ９３９．９ 　　甲烷（ＣＨ）是煤矿瓦斯、煤层气和垃圾堆放产生的 评估各参数之间的交互作用，已广泛地用于农业、生 ４ 主要气体，易燃易爆，也是造成温室效应的主要成分， 物、食品、化学等领域。因此，本文以无机盐为培养基， ［１，２］ 采用响应面法（ｒｅｓｐｏｎｓｅｓｕｒｆａｃｅｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ，ＲＳＭ）优化 等量甲烷造成的温室效应约是二氧化碳的２１倍 。 甲烷理化性质极不活泼，如何对环境中的甲烷进行检 了ＭＥ１６菌株利用甲烷培养条件，并测定该菌株去除空 测和治理已成为世界性难题。甲烷利用菌是一类能利 气中甲烷的能力，为其进一步应用于煤矿瓦斯气体、垃 用甲烷作为碳源和能源进行生长繁殖的细菌，广泛分 圾和水域环境中甲烷气体的控制奠定基础。 布于自然环境中［３］，关于甲烷氧化菌的研究目前主要 １　材料与方法 集中在该类微生物特性、氧化作用机理等方面，也有利 ［４，５］ １．１　材　料 用甲烷氧化菌的甲烷微生物传感器 、降解苯胺类和 ［３，６］ 　　供试菌株：假单胞菌（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓａｅｒｕｇｉｎｏｓａ） 转化煤矿瓦斯气体等研究报道 ，但在指导设计与优 化应用工艺，充分发挥微生物在环境保护和资源开发 ＭＥ１６，由本实验室分离。该菌株在以甲烷为唯一碳源 ［７］ 的无机盐培养基上生长良好，菌落直径 ０．５ｍｍ～１ 等方面的作用还缺乏研究 。因此对甲烷利用细菌进 行更深入的研究，不断发掘细菌资源，使其应用于环境 ｍｍ，黄色，圆形，稍隆起，边缘光滑，较湿润，不透明。 细胞短杆状，０．８～１．１ｍ×１．７～２．１ｍ，革兰氏阴性， 保护、资源开发等方面具有重要的意义。 μ μ 　　本实验室从山西太原晋阳湖分离到一株能以甲烷 无荚膜和芽孢，能运动。其１６ＳｒＤＮＡ序列ＧｅｎＢａｎｋ登 为唯一碳源生长的假单胞菌菌株 ＭＥ１６。经研究该菌 陆号ＥＦ６５００８９。 　　无机盐培养基（ｇ／Ｌ）：ＫＨＰＯ０．５，ＮａＨＰＯ０．５， 株能较好地利用甲烷，为了进行甲烷传感器、转化煤矿 ２ ４ ２ ４ ＮａＣｌ０．４，ＫＮＯ １．０，ＮＨＣｌ０．５，ＭｇＳＯ ·７ＨＯ１．０， 瓦斯气体和控制垃圾处理甲烷气体等方面的应用研 ３ ４ ４ ２