微生物工程论文范文参考关于微生物工程的优秀论文范文【10篇】

微生物工程论文范文参考关于微生物工程的优秀论文范文【10篇】 本论文以海洋环境中主要腐蚀微生物硫酸盐还原菌(SRB)和铁还原菌(IRB)为研究对象,采用丝束电极(WBE)技术、电化学方法和表面分析技术探索微生物在海洋工程典型金属材料(Q235碳钢、304不锈钢和铜)表面吸附成膜的特点,以及对其腐蚀电化学行为,腐蚀形貌和腐蚀产物组成的影响等.基于以上研究提出了相应的腐蚀机理模型.为海洋微生物腐蚀(MIC)防治提供了重要的理论依据,主要的研究发现如下:(1)研究了SRB对铜海水腐蚀行为的影响.结果表明,SRB通过一些自我保护措施抵抗铜离子的毒性,在铜的表面吸附成膜.铜的腐蚀速率与SRB代谢活性有关,在对数期和稳定期铜的腐蚀加速,在衰亡期腐蚀速率降低.在对数期和稳定期,SRB存在导致铜表面阳极区面积减少,局部腐蚀发生.局部表面分析结果发现,在对数期SRB能够产生一种纳米线直接吸附在铜表面,这种纳米线可能具有导电功能并从铜表面直接获取电子,促进阴极过程的进行,加速局部腐蚀的发展.此外,分离提纯了SRB代谢产生的胞外多聚物(EPS).结果表明短期浸泡EPS能够抑制铜的腐蚀,长期浸泡EPS能够破坏铜表面的保护性膜,导致铜发生孔蚀.(2)通过采用WBE技术结合电化学交流阻抗谱(EIS)、扫描电子显微镜(SEM)和X-射线光电子能谱(XPS)等分别研究了SRB所致Q235碳钢和304不锈钢不均匀腐蚀机理.结果发现,Q235碳钢在浸泡初期不均匀腐蚀是主要的腐蚀形式,随着浸泡时间的增加,由于腐蚀产物的积累电流均匀分布.在SRB介质中,初期浸泡由于EPS等有机物在电极表面的附着导致电流分布均匀,随着浸泡时间的增加,电极表面出现大阴极小阳极的电化学分布特征,局部腐蚀被促进.阴阳极区表面分析结果表明,疏松多孔生物膜在阳极区的吸附是导致局部腐蚀发生的主要因素.304不锈钢在SRB介质中浸泡30天之后,电极表面的电流不均匀分布,出现阳极区固定现象.阴阳极区表面分析发现,致密的生物膜吸附在阴极区促进了阴极过程的进行,不均匀的生物膜吸附在阳极区,导致阳极区钝化膜局部被破坏.(3)WBE技术、EIS、SEM和X-射线衍射(XRD)等应用于研究IRB所致Q235碳钢腐蚀机理.结果发现,IRB能够在Q235碳钢表面形成一层不均匀的生物膜,加速Q235碳钢的腐蚀.当除去腐蚀产物膜和生物膜之后,局部腐蚀是主要的腐蚀形式.这是由于生物膜内IRB代谢活动将固体Fe(III)的氧化物还原为可溶性的Fe(II)离子,破坏了Q235碳钢表面保护性膜,导致电极表面出现显著的大阴极小阳极的电化学分布特征,促进了局部腐蚀的发生. 生物能源作为一种可再生能源,能够有效地解决能源危机、环境污染和经济的可持续发展等诸多问题.丁醇包括正丁醇和异丁醇,因其较高的能量密度、在运输与储存方式上的安全性与便利性、与乙醇相比的低吸湿性和低腐蚀性、与汽油相近的理化特性以及其作为化工原料的广泛应用前景,得到了世界各国的广泛关注与重视.现阶段生物发酵丁醇生产中面临的主要问题是发酵生产成本居高不下,利用丰富的、廉价的可再生的纤维素生物质生产丁醇是当前的研究热点.本研究针对目前制约纤维原料生物转化正/异丁醇研究中纤维素酶成本高,转化效率低的主要技术瓶颈,考察了粗酶液水解秸秆发酵产正丁醇的效能以及利用微生物的协同作用构建了纤维素直接生物转化正丁醇的共培养体系,同时结合合成生物学的指导思想,构建了纤维素直接生物转化异丁醇的基因工程菌,并对其稳定性及效能进行了分析,论文取得主要研究成果如下:针对纤维素糖化发酵生产正丁醇过程中纤维素酶的高成本、低活性问题,采用绿色木霉(Trichoderma viride)的胞外粗酶液进行纤维素基质的酶解糖化.通过中心组合响应面法优化粗酶液水解纤维素条件,在p H 5.1、水解温度50.7,C、纤维素酶添加量41.1 U/g、底物浓度38.1 g/L条件下,粗酶水解液中还原糖含量为17.32g/L,糖化率为62.42%,其糖化效率达到了商品酶R10的82.3%.利用丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicium)ATCC824对粗酶水解液进行发酵生产正丁醇,研究表明在分步糖化发酵工艺中正丁醇产量,产率和生产速率分别为7.05 g/L、0.155g/g底物和0.141 g/L,h,在同步糖化发酵工艺中正丁醇终浓度为5.05 g/L,产率和生产速率分别为0.127 g/g底物与0.080 g/L,h.该结果证实低成本的纤维素酶粗酶液替代商品酶进行高效纤维素水解糖化及正丁醇的发酵生产具有可行性,为纤维素基质转化正丁醇发酵生产过程的成本降低提供了一个新思路.根据微生物间的协同效应的原理,并结合现有共培养体系研究中各组分菌株生长及作用条件不匹配问题,分别选用本实验室前期富集筛选得到的中温厌氧纤维素降解菌系N3和速生梭菌(Clostridium celevecrescens)N3-2,建立了复合菌系N3和速生梭菌(C.celevecrescens)N3-2与产正丁醇菌株丙酮丁醇梭菌(C.acetobutylicium)ATCC824的共培养体系.在37,C中温培养条件下共培养体系N3+ATCC824和N3-2+ATCC824降解纤维素产正丁醇能力分别为3.73 g/L和2.69 g/L,正丁醇产率分别为0.145 g/g底物和0.134 g/g底物.该研究结果为在中温厌氧条件下实现纤维素直接生物转化生产正丁醇提供重要的理论依据和参考价值.针对目前尚未发现有原始菌株可以直接合成异丁醇以及现有异丁醇基因工程菌株无法利用纤维素基质直接转化异丁醇的研究现状,构建了一株能够高效降解纤维素发酵生产异丁醇的工程菌株.首先通过纤维素降解菌株的筛选,得到一株能够高效降解纤维素的蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)W12.异丁醇耐受性分析发现W12菌株较其他常见基因工程宿主菌株具有更高的异丁醇耐受能力.在此基础上,利用大肠杆菌-芽孢杆菌穿梭质粒p MA5,将aro10与adh2两个基因转入W12菌株中得到工程菌株W12-RD,发酵试验检测其异丁醇产量为0.126 g/L,初步实现了利用Ehrlich途径合成异丁醇的能力.研究发现不同的基因连接顺序会影响特定基因的相对表达量,进而影响了异丁醇产量.通过在发酵体系中添加不同的Ehrlich途径前体物质,W12-RD菌株能够合成对应的醇类,验证了该方法的普适性,同时研究发现Ehrlich途径的合成具有竞争性.为了进一步提高异丁醇的产量,我们对异丁醇合成前体2-酮异戊酸合成关键基因als S进行过表达,并敲除pta与pfl B基因,以阻断丙酮酸旁路消耗.得到工程菌株W12-C2B,采用联合生物加工工艺进行纤维素基质转化异丁醇的一步法发酵生产,最终异丁醇产量为1.310 g/L、异丁醇产率及最高生产效率分别为0.074 g/g底物和0.007 g/L,h. 钻井混合废弃物是指在油气开采过程中所有固液废弃物的混合体.主要由钻井废弃泥浆、废弃钻井液、钻井废水、钻屑及压裂作业返排液等组成,是一种含粘土、加重材料、各种化学试剂、污水、污油及钻屑等的多相稳定悬浮胶体体系,是石油天然气勘探开发过程中影响生态环境的主要废弃物之一. 本研究采用现代微生物工程技术原理,针对陕北地区油气田钻井混合废弃物中有害成分,选育具有高效降解转化能力的微生物复合菌群,研究开发出复合固体菌剂对混合废弃物进行微生物原位修复.通过微生物菌群的生长代谢作用,创新的解决了混合废弃物的脱毒、脱胶、固液分离、降低酸碱度等难题,使钻井混合废弃物达到无害化处理的目的,保护了油气田井场的生态环境. 从各类石油污染物和钻井混合废弃物样品中分离出30余种微生物菌株,通过分离筛选、培养驯化和激光诱变等技术手段,选育出5种在钻井混合废弃物中能够迅速生长的优良菌株,并对此5株菌株通过形态学、生理生化、分子鉴定等手段进行了分类鉴定(鉴定到属). 针对陕北地区油气田钻井混合废弃物的主要污染物成分,根据5种菌株各自的生理生化特征和作用特点,通过科学复配的方法开发出微生物复合固体菌剂.菌剂中各种微生物能够利用含不同有害成分的油气田钻井混合废弃物作为唯一营养源迅速繁殖、互利生长. 将微生物复合固体菌剂按比例接入钻井混合废弃物中,在10的温度条件下,钻井混合废弃物中微生物能够迅速增殖至10(10)个/g以上,各类菌在钻井混合废弃物中互利生长,通过复合菌群的生长代谢作用可使钻井混合废弃物转化形成适宜各类生物生长的良好微生态环境. 钻井混合废弃物经微生物复合固体菌剂作用后全方位高效降解转化了各类污染物成分,大大降低了钻井废弃物对自然生态环境的危害.经处理后钻井混合废弃物的破胶、分层、脱水效果极为显著,pH值可由强碱性恢复至中性,表面出现固化,深度龟裂,钻井混合废弃物中石油烃类物质降解率可以达到95%以上,六价铬的转化率可以达到99%,pH值降至6.5-7.5,活菌数达10(10)个/g以上,水分含量降至40-60%,有机质含量与周边土壤相比增加300%以上,达到脱毒、脱胶、固液分离、降低酸碱度的目的. 通过58个不同地域、不同环境、不同类型油气田井场泥浆池原位修复示范应用实验,证明了在陕北自然条件下微生物复合固体菌剂可以对钻井混合废弃物进行有效的原位生物修复.在接种量0.3%-0.8%、温度10的条件下,复合菌剂中微生物能够以钻井混合废弃物作为唯一营养源迅速生长繁殖,有效地降解、利用、转化废弃物中各类有害成分.钻井混合废弃物的破胶、分层、脱水极为明显,pH值可由强碱性恢复至中性,使钻井混合废弃物迅速转化形成适宜各类生物生长的良好微生态环境,大大降低和消除钻井混合废弃物对自然生态环境的危害.实验所处理的58个油、气井场的泥浆池30-60天后完全达到生物修复处理效果,均通过当地环保部门和油田相关部门按国家环保标准和油田工程管理规定的现场达标验收. 亚麻(拉丁学名：Linum usitatissimum),数千年以来一直是人类优质纤维的,如今不仅能用于纺纱织造,也被广泛应用于高性能复合材料等前沿领域.在亚麻纤维的纺纱过程中,存在着一道工序：亚麻粗纱湿纺细纱过程前,需要对粗纱进行脱胶.传统上,亚麻粗纱脱胶使用一种高温碱煮的方法.这种方法,不仅消耗了大量热能,更产生了化学污染的排放.本研究基于现代微生物工程理论,考虑利用生物菌株发酵液或提纯酶液进行亚麻粗纱脱胶的微生物方法,为替代传统化学方法,提供了一种可能. 目前苎麻的生物脱胶工艺已经比较成熟而亚麻的生物脱胶手段包括细菌和酶脱胶的研究都相对不够成熟.本研究在前人的基础上,构建技术路线涉及微生物学研究和脱胶工艺研究两部分.传统的微生物培养法,通过稀释梯度涂布和划线分离法,可以获得部分脱胶优势菌种,利用分子生物学手段和生理生化测试对其进行鉴定,同时利用酶学性质进行评价.脱胶工艺研究则揭示了在菌株发酵液深层发酵状况下的脱胶液生理生化变化,为最终工业级发酵水平提供理论基础. 首先以亚麻粉为唯一碳源,东海腐烂海草作为微生物从富集培养液中分离纯化得10株海洋细菌,10种细菌菌种纤维素酶活较低,木聚糖酶活及果胶酶活较高,都比较适用于亚麻生物煮漂；利用生理生化分析和分子生物学手段,鉴定出10种细菌菌种所属种系.进一步分析表明10株菌株中D3、D4、D8、D10用于亚麻粗纱脱胶,残胶率比较低,并且这几株菌种的脱胶能力都好于现有的商品果胶酶,有进一步研究的潜力.另分离出4株海洋真菌,利用显微镜镜检结果和分子生物学手段,鉴定出4种真菌菌种所属种种系.初步测定真菌发酵液酶活,分析其具有脱胶能力,有待进一步研究. 在筛选菌种的基础上构建并优化了亚麻粗纱微生物脱胶的工艺.在摇瓶水平下构建亚麻粗纱的细菌脱胶工艺为：细菌种子摇瓶活化细菌种子细菌脱胶液发酵发酵液粗纱脱胶湿热灭活后处理.在此基础上聚焦发酵条件和脱胶条件的优化过程.对从海洋环境中筛选到的D3和D4两株菌种的细菌发酵液进行了发酵条件优化.同时对D3和D4两株菌种在得到最优纤纤维性能的发酵条件下制成发酵液的脱胶粗纱进行了纤维性能分析.结果表明生物脱胶效果明显并且柔和.对D3菌种发酵液的脱胶条件进行了优化.在脱胶过程中使得酶活较高的优化条件与使纤维性能较优的优化条件并不相同.要获得较为优化的脱胶后纤维性能,在适当的脱胶基础上,需要一定的高碱性环境和高温环境. 细菌脱胶液的酶学性质也在本文中被着重分析.首先对不同发酵水平下D3菌种发酵过程中的生长曲线和酶活曲线进行了测定,发现菌种生长曲线符合微生物典型生长曲线的四期模型,酶活在此过程中存在多个顶峰.进一步分析发现摇瓶水平的菌种浓度和酶活要比发酵水平提前到达顶峰,说明在摇瓶水平条件下发酵液产酶活速率较快.酶活曲线结果说明菌种发酵液的酶活存在好几个顶峰,说明菌种发酵液在脱胶过程中可以被反复利用.进一步研究表明,亚麻粗纱脱胶效果与发酵液酶活力成正相关,与发酵液所含总酶含量也成正相关.相同发酵条件下,使用粗提冻干混合酶与使用发酵脱胶的效果相当.酶量加倍脱胶效果有所提高,但各项物理参数非成倍提高,效果不显著.对于亚麻粗纱生物脱胶的总体效果来说,从发酵液中提取的果胶与木聚糖混合酶,其应用效果要比单一酶效果要好,接近并达到化学脱胶的效果.但如果考虑生产成本,则单纯细菌发酵液也已经能满足生产要求. 在实验室的研究基础上,进行了工厂放大实验的研究.放大实验选择了两家工厂进行实验并重复验证实验结果.在浙江金鹰亚麻集团有限公司进行的生物脱胶方案工厂试验,方案在总脱胶时间上优于传统化学脱胶,同时还具备了化学品损耗小、化学污染小和能耗小等优点.从细纱成纱质量看,生物脱胶的纱线质量也不亚于化学脱胶.这说明生物脱胶是完全可以替代传统化学脱胶方法的.在湖北精华纺织集团有限公司实验的结果表明生物脱胶方案在这次试验中也能够用来替代传统化学脱胶,同时生物脱胶在化学灭活前的生物脱胶工艺路线是未来较为适合的生物脱胶放大设计工艺方案.酶与生物发酵液效果差异不大,可以考虑在未来生产中在不适合发酵液的生产工艺中使用生物粗酶.此外在增加化学助剂的基础上,脱胶时间3小时就能满足生产要求. 最后总结本研究的结果,展望今后的研究方向.如果能在目前的工作基础上,筛选或通过基因工程手段构建到具有分泌更高活性脱胶酶的菌株,选择到更有利于生物脱胶的脱胶助剂并进一步优化工艺参数,则亚麻粗纱的生物脱胶方法必将得到长足的进步,最终用于工厂生产. 污染土壤的微生物修复技术具有费用低、处理效果好、无二次污染等优点,可用于被石油烃、重金属等污染物污染的土壤治理,但该技术存在修复周期长和特定高效降解菌难以获得等不利因素.土壤通气（Soil Venting,SV）技术是用于修复不饱和区域土壤中挥发性有机物的新兴修复技术,该技术包括土壤气相抽提（Soil Vapor Extraction,SVE）及其衍生技术如生物通风技术（Bioventing,BV）等,土壤通气技术对于土壤渗透性要求较高并且后期存在拖尾效应.实际修复工程中单一修复技术往往不能解决土壤的石油烃污染问题,因此对土壤通气（SVE/BV）-微生物降解耦合修复技术进行深入研究是十分必要的. 对辽河油田污泥和天津开发区某现场被轻质油污染的土壤中的微生物进行了筛选、分离,得到了四株能够对原油和轻质油降解的高效微生物菌株,并确定了优势菌种适宜的生长条件.同时对石油降解菌株固定化载体的选择进行研究,综合考虑载体的吸菌量、持水能力及密度等特性,确定了实验条件下固态菌剂的最佳载体. 以天津开发区现场具有代表性的粘性土壤-淤泥质粉质粘土夹粉砂为研究对象,通过吸附平衡实验和原油降解实验探讨了该类型土壤对原油的吸附性能以及高效石油降解菌对该土壤中原油的降解规律.通过吸附实验确定吸附常数等参数,探讨原油在土壤中的吸附机理.采用生物泥浆法考察了原油在现场粘性土壤中的降解规律,并且对一级降解动力学模型进行了改进.本文同时考察了表面活性剂对土壤中原油降解的影响,发现鼠李糖脂在降解初期能明显促进土壤中原油的降解. 基于高效石油降解菌剂的自然通风技术在辽河油田的应用研究中,采用土壤自然通风（辅助以定期深翻）-微生物降解的异位修复方法,验证了添加微生物菌剂在油田油泥中的应用效果,该固态菌剂对土壤中原油的降解效果明显优于自然降解.现场试验条件下,微生物生长相对生长缓慢,仍符合一级生长动力学,但没有明显的延迟期及对数生长期等阶段. 在天津开发区某轻质油污染场地建立原位修复试验体系,系统