兼性產(chǎn)氫菌及其復(fù)配菌群發(fā)酵產(chǎn)氫研究的開題報(bào)告

兼性產(chǎn)氫菌及其復(fù)配菌群發(fā)酵產(chǎn)氫研究的開題報(bào)告開題報(bào)告一、選題背景及意義產(chǎn)氫技術(shù)是目前全球生物能源領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究方向，是一種可以利用低價(jià)廢棄物和可再生資源進(jìn)行生物質(zhì)轉(zhuǎn)化的環(huán)境友好型技術(shù)。在氫能技術(shù)的廣泛應(yīng)用中，利用兼性產(chǎn)氫菌發(fā)酵產(chǎn)氫與食品、飼料、化工、柴油等領(lǐng)域的合作領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，成為廣泛應(yīng)用的產(chǎn)氫技術(shù)之一。兼性產(chǎn)氫菌通過(guò)在發(fā)酵過(guò)程中分解有機(jī)物，從而使碳基廢物得到高價(jià)值再利用，同時(shí)產(chǎn)生的氫氣可以成為清潔能源的替代燃料，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。針對(duì)目前國(guó)內(nèi)有機(jī)廢棄物處理與利用不足以及清潔能源需求日益增長(zhǎng)的現(xiàn)狀，本研究計(jì)劃使用兼性產(chǎn)氫菌及其復(fù)配菌群進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)氫，探究其產(chǎn)氫效率、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特性以及微生物群落結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，并為我國(guó)有機(jī)物廢棄物的處理利用以及清潔能源的開發(fā)提供理論參考和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。二、研究?jī)?nèi)容與目標(biāo)1.確定兼性產(chǎn)氫菌及其復(fù)配菌群組成并鑒定中國(guó)科學(xué)院內(nèi)生微生物資源共享平臺(tái)提供的土壤樣品。2.通過(guò)單菌、混合酸和復(fù)合培養(yǎng)等方法優(yōu)化培養(yǎng)條件，確定菌體的最優(yōu)生長(zhǎng)條件，研究?jī)?yōu)化條件下的酶促活力。3.比較不同有機(jī)廢棄物對(duì)兼性產(chǎn)氫菌及其復(fù)合菌群發(fā)酵產(chǎn)氫效果的影響，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備對(duì)產(chǎn)氫反應(yīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。4.通過(guò)高通量測(cè)序技術(shù)研究不同有機(jī)廢棄物處理過(guò)程中微生物群落結(jié)構(gòu)及其變化規(guī)律，并進(jìn)一步確定影響產(chǎn)氫的關(guān)鍵微生物群體。5.研究兼性產(chǎn)氫菌及其復(fù)配菌群發(fā)酵產(chǎn)氫的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特性及產(chǎn)氫效率，為可持續(xù)發(fā)展的清潔能源支持提供數(shù)據(jù)支撐。三、研究方法與技術(shù)路線1.研究方法：采用分離培養(yǎng)法、多樣性比較法、微生態(tài)學(xué)技術(shù)、生物化學(xué)分析方法、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析技術(shù)等方法，開展兼性產(chǎn)氫菌及其復(fù)配菌群發(fā)酵產(chǎn)氫研究。2.技術(shù)路線（1）室內(nèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：實(shí)驗(yàn)組設(shè)置為含有不同有機(jī)廢棄物處理過(guò)的固體和液體樣品，對(duì)比組為僅含生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)成分的底物。（2）產(chǎn)氫反應(yīng)：室內(nèi)培養(yǎng)生物通過(guò)各樣品帶菌過(guò)酸化肉湯的方法實(shí)現(xiàn)自發(fā)產(chǎn)氫反應(yīng)。（3）培養(yǎng)方法：使用適合兼性產(chǎn)氫菌生長(zhǎng)的培養(yǎng)基，包括滅菌葡萄糖、和服務(wù)里氏氣體。（4）實(shí)驗(yàn)設(shè)備：通過(guò)采用高反應(yīng)性體積四口瓶組成的微型產(chǎn)氫反應(yīng)裝置，達(dá)到實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的目的。（5）分析手段：觀察瓶?jī)?nèi)產(chǎn)氫情況，通過(guò)生物化學(xué)分析測(cè)定產(chǎn)氫物是氫氣，坐標(biāo)氣相色譜儀與高通量測(cè)序技術(shù)研究微生物群落結(jié)構(gòu)及其變化規(guī)律。四、預(yù)期成果及創(chuàng)新點(diǎn)本研究將對(duì)兼性產(chǎn)氫菌及其復(fù)配菌群發(fā)酵制氫的生物環(huán)境研究提供新視角和技術(shù)支持，為推動(dòng)氫能技術(shù)的發(fā)展提供新思路和切實(shí)可行的研究方法。其預(yù)期成果包括：（1）優(yōu)化兼性產(chǎn)氫菌及其復(fù)配菌群的培養(yǎng)條件，進(jìn)行產(chǎn)氫效率的比較以及響應(yīng)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的監(jiān)控反應(yīng)。（2）通過(guò)高通量測(cè)序技術(shù)研究有機(jī)廢棄物處理過(guò)程中微生物群落的結(jié)構(gòu)及其變化規(guī)律，并進(jìn)一步確定影響產(chǎn)氫關(guān)鍵微生物群體。（3）研究產(chǎn)品形態(tài)和產(chǎn)氫速度等方面的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特性，為產(chǎn)氫過(guò)程的優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐。（4）為我國(guó)有機(jī)物廢棄物的處理利用以及清潔能源的開發(fā)提供理論參考和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。五、研究團(tuán)隊(duì)及經(jīng)費(fèi)預(yù)算研究團(tuán)隊(duì)：本研究由學(xué)術(shù)帶頭人帶領(lǐng)1-2名博士生