沼气发酵过程中产甲烷菌快速计数方法的研究

产甲烷菌的研究进展XXX生物工程一班生命科学学院xxx大学150080摘要：甲烷菌是一个古老的原生菌。

随亨格特（Hungate）无氧分离技术发展以来，人们对甲烷菌的研究逐渐深入。

从产甲烷菌生存环境分离、筛选出新的产甲烷菌种。

20世纪90年代对甲烷菌的探讨、研究比较多，近10年的研究比较少。

简述了产甲烷菌的发展历史及分类。

产甲烷菌是重要的环境微生物,是古细菌的一种，在自然界的破素循环中起重要作用。

迄今已有种产甲烷菌基因组测序完成。

基因组信息使人们对产甲烷菌的细胞结构、进化、代谢及环境适应性有了更深的理解。

关键词：微生物，产甲烷菌，分类。

Research progress of methanogenic bacteriaZhengzongqiaoThe first class of Biotechnology, College of Life Science, Heilongjiang University, Harbin,150080Abstract: methanogens is an ancient native bacteria. With the Since Heng Gete (Hungate) anaerobic separation technology development, people gradually in-depth study of methanogens. Living environment separated from the methane-producing bacteria filter out new methane-producing bacteria. Of methanogens in the 1990s, research more, nearly 10 years of study is relatively small. The brief history of the development of the methanogenic bacteria and classification. Methane-producing bacteria is an important environmental microorganisms, is a kind of archaebacteria, play an important role in the hormone cycle of the nature of the broken. So far has been a kind of methane-producing bacteria genome sequencing is completed. Genomic information to make The Methanogens the cell structure, evolution, have a deeper understanding of metabolic and environmental adaptability.Keywords: microorganisms, methane-producing bacteria。

沼气发酵菌种1. 引言沼气是一种充分利用有机废弃物生产能源的可持续发展技术。

在沼气发酵过程中，菌种的选择和管理对于提高沼气产量和质量起着至关重要的作用。

本文将介绍常见的沼气发酵菌种及其特点，以及菌种的选用和管理方法。

2. 常见沼气发酵菌种及特点2.1 产甲烷菌产甲烷菌是沼气发酵中最重要的菌类，能够将有机废弃物中的有机物通过发酵产生甲烷气体。

常见的产甲烷菌包括：•乙酸菌：能将有机废弃物中的乙酸分解产生甲烷，属于厌氧菌类。

乙酸菌对废弃物的酸度更加敏感，适应酸性环境的能力较弱。

•亚乙酸菌：能够将有机废弃物中的亚乙酸分解产生甲烷，属于厌氧菌类。

亚乙酸菌对酸度的适应能力较乙酸菌强，能够在较低的pH值下进行产甲烷过程。

•甲酸菌：能将有机废弃物中的甲酸分解产生甲烷，属于厌氧菌类。

甲酸菌对酸性环境的适应能力相对较弱。

2.2 氢气生成菌氢气生成菌能够将有机物发酵产生氢气，为沼气发酵过程提供反应动力。

常见的氢气生成菌包括：•韦尔德氏菌：主要产生氢气，并能够分解有机废弃物中的蛋白质。

•乙酸菌：除了产生甲烷，乙酸菌还能生成氢气。

3. 菌种选用和管理方法3.1 菌种选用在选择合适的菌种时，应考虑以下几个因素：•产气量和产气速率：菌种应具有较高的产气量和产气速率，以提高沼气发酵的效果。

•抗干扰能力：菌种应具有较好的抗干扰能力，能够在不利环境下存活和发酵。

•温度适应性：菌种的温度适应范围应与发酵反应的运行温度相匹配。

3.2 菌种管理在菌种管理过程中，应注意以下几个方面：•酸碱平衡：合理控制发酵过程中的酸碱度，维持适宜的pH值，可以提高菌种的生长和发酵效率。

•营养物质供应：菌种需要有机物和无机盐等营养物质才能正常发酵，需要定期添加适量的营养源。

•温度控制：发酵反应的温度应控制在合适的范围内，既要考虑菌种的适应性，又要保证发酵过程的高效进行。

•氧气排除：发酵过程应进行严格的厌氧处理，避免氧气对产甲烷菌的抑制作用。

4. 结论沼气发酵菌种的选择和管理是提高沼气产量和质量的重要环节。

谈谈户用沼气高效产气发酵菌种核心技术要领发酵菌种最关键：沼气的产气时一个微生物消化代谢过程，所以参与沼气发酵的微生物（各种分解菌和产甲烷菌）的数量和质量与产气沼气的关系极大。

通常情况是：在原料、发酵温度等条件一致时，参与沼气发酵的微生物越多，质量越好，产气的沼气越多，沼气中的甲烷含量越高，沼气的品质也就越好。

现将其技术要点浅述如下：1.沼气发酵接种物的收集。

用于农村沼气发酵的产甲烷细菌目前只能在自然界采集。

我们把自然界采集的含甲烷菌丰富的活性污泥称作沼气发酵接种物。

一般在两种情况下要投入发酵接种物。

一是新池刚建好填料或旧池彻底大换料时，需要加入发酵接种物，其添加量为投料量的20～30％。

如建一个俄立方米沼气池，启动投料量为5立方米，需装入1.0～1.5立方米的活性污泥作接种物。

在料液和接种物投足后，在活动盖口用长柄粪瓢或其他设施进行搅拌，把接种物与原料混合均匀后再封盖。

二是当投料较多，料液酸化，无法正常发酵时，适当添加接种物，可以很快调节酸碱度（ＰＨ值），实现正常发酵。

那么，哪些地方可以收集到接种物呢？它们一般存在于具有丰富有机物，又有一定水层密封覆盖的地方。

比如使用多年的粪池，靠近厨房、厕所的阴沟，屠宰场、食品加工的污水池，还有正常使用的沼气池等处。

活性污泥分布在底部沉淀物和清水层之间，流动性很好。

一般用木棍轻轻搅动就有气泡产生的池、坑、沟等处都有产沼气的活性污泥。

用于沼气池启动投料时使用的活性污泥，最好是用产气正常的沼气池或靠近牛舍的污水沟中的活性污泥。

2.沼气池发酵接种物的人工培养方法。

质量较好的活性污泥是有限的，特别是建新房并同时建沼气池的农户，在附近难以取到大量正常的沼气发酵活性污泥时，可以采用人工培养驯化的办法解决。

沼气发酵活性污泥（又称沼气发酵接种物）的培养方法是：找一个小坑，若没有，可以在沼气池附近挖一个2立方米左右的土坑，作一下简易的防渗漏处理，放入少量的活性污泥或牛粪。

若用牛粪应加水５倍左右调稀，表面用塑料布覆盖。

神秘古菌以“一己之力”产甲烷传统原油开采技术，难以驱动地下油藏全部原油的运移，仍旧有过半原油开采不出来。

科学家信任，能在油藏环境中存活的厌氧微生物有望成为人类的帮手。

利用沼气发酵原理，将液态原油降解成气态甲烷，形成油气共采，是科学家探究的一条道路。

12月23日，《自然》在线发表农业农村部沼气科学讨论所（以下简称沼科所）能源微生物创新团队的最新讨论成果。

该团队与深圳高校、德国马克斯·普朗克海洋微生物讨论所、中国石化微生物采油重点试验室等单位讨论人员合作，发觉了一种来自油藏的新型产甲烷古菌，可在厌氧环境下直接氧化原油中的长链烷基烃产生甲烷，突破了产甲烷古菌只能利用简洁化合物生长的传统认知，拓展了对产甲烷古菌碳代谢功能的认知。

这一讨论完善了碳素循环的生物地球化学过程，并为枯竭油藏残余原油的生物气化开采——“地下沼气工程”奠定了科学基础。

不能“吃”的石油烃原油的主要成分是由几十个碳链形成的比较简单的碳氢化合物。

早在上世纪末，德国科学家首次在《自然》报道了石油烃可以被厌氧微生物降解转化为甲烷。

但是，这种生物降解过程与传统的沼气发酵类似，需要多种不同类型的细菌和古菌，通过互营代谢来完成。

2023年，加拿大科学家在《自然》报道油藏中也存在类似混合菌群降解原油产甲烷过程。

论文共同通讯、深圳高校教授李猛告知《中国科学报》，互营代谢是指有机质分解降解产生甲烷的时候，需要细菌和产甲烷古菌两种不同类型的微生物通过彼此依靠、互不行分的方式合作。

“在缺氧环境下，有机质被降解产生甲烷的过程俗称沼气发酵。

”论文、沼科所讨论员白丽萍说，过去的观点认为，产甲烷古菌仅能通过乙酸发酵、二氧化碳还原、甲基裂解和氧甲基转化等4条途径产生甲烷。

其所能利用的底物特别简洁，主要是一碳或者二碳化合物。

“以前的教科书告知我们，对于由几十个碳组成的烷烃和烷基烃这种简单有机物，产甲烷古菌是不行能直接‘吃’掉它们的。

之前，也没有微生物直接降解石油烃生成甲烷或者二氧化碳的讨论报道。

沼气发酵是一种利用微生物作用将有机废弃物转化为可再生能源的过程。

在沼气发酵过程中，微生物起着关键的作用。

以下是常见的沼气发酵中使用的菌种：
甲烷菌（Methanogens）：甲烷菌是沼气发酵的关键微生物，它们能够将有机废弃物中产生的挥发性脂肪酸和醇转化为甲烷气体。

常见的甲烷菌包括属于Archaea域的甲烷原核菌（Methanobacteria）和甲烷球菌（Methanococci）等。

酢酸菌（Acetogens）：酢酸菌是一类能够将有机废弃物中的挥发性脂肪酸和醇转化为醋酸等有机酸的微生物。

酢酸是甲烷菌产生甲烷所需的底物之一，酢酸菌的活动为甲烷菌提供了必要的底物。

好氧菌（Aerobic Bacteria）：在沼气发酵过程中，初始阶段可能存在一定的好氧条件，此时一些好氧菌会参与有机物的分解。

常见的好氧菌包括腐败菌（Decomposer），它们通过氧化废弃物中的有机物，释放出二氧化碳和水。

此外，沼气发酵过程中可能涉及多种细菌和真菌。

不同类型的有机废弃物和发酵条件可能需要特定的菌种组合。

因此，在具体的沼气发酵项目中，需要根据废弃物类型、发酵条件和需求来选择合适的菌种组合。

简述沼气发酵过程
一、引言
沼气是一种可再生能源，具有广泛的应用前景。

它是通过微生物分解有机物而产生的，这个过程被称为沼气发酵。

本文将对沼气发酵过程进行详细介绍。

二、沼气发酵的基本原理
沼气发酵是一种复杂的微生物代谢过程，包括两个阶段：厌氧消化和甲烷发酵。

在厌氧消化阶段，有机物质被微生物转化为简单的有机分子，如脂肪酸和糖类。

在甲烷发酵阶段，这些有机分子被进一步分解成甲烷和二氧化碳。

三、沼气发酵的主要微生物
1. 厌氧消化阶段中，主要微生物包括：厌氧消化菌、乳酸菌、产甲烷菌等。

2. 甲烷发酵阶段中，主要微生物包括：产甲烷菌。

四、沼气发酵过程中的影响因素
1. 温度：适宜的温度范围为35-40℃。

2. pH值：适宜的pH值范围为6.8-7.2。

3. 水分含量：适宜的水分含量范围为70-80%。

4. 有机物质的种类和浓度。

五、沼气发酵技术的种类
1. 常温沼气池技术：适用于温度较低的地区，反应速度较慢。

2. 中温沼气池技术：适用于温度较高的地区，反应速度较快。

3. 高温沼气池技术：适用于处理高浓度有机废弃物，反应速度最快。

六、沼气发酵技术在环保领域中的应用
1. 处理有机废弃物，如农业废弃物、食品废弃物等。

2. 发电和供热。

3. 减少温室气体排放。

七、结论
沼气发酵是一种可再生能源利用方式，具有广泛的应用前景。

了解沼气发酵过程及其影响因素对于提高其效率和稳定性非常重要。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710216894.1(22)申请日 2017.04.05(71)申请人 中国科学院青岛生物能源与过程研究所地址 266101 山东省青岛市崂山区松岭路189号(72)发明人 郭荣波　付善飞　许晓辉　王琳　戴萌　(74)专利代理机构 沈阳科苑专利商标代理有限公司 21002代理人 李颖　周秀梅(51)Int.Cl.C12P 5/02(2006.01)C02F 11/04(2006.01)(54)发明名称一种提高厌氧发酵产甲烷效率及沼气中甲烷含量的方法(57)摘要本发明属于有机固体废弃物厌氧发酵制沼气领域，具体是一种提高厌氧发酵产甲烷效率及沼气中甲烷含量的方法。

利用向固体废弃物发酵原料中加入CaO 2，形成微好氧的环境,从而提高厌氧发酵产甲烷效率及沼气中甲烷含量。

本发明主要应用于秸秆、粪便等有机废弃物厌氧发酵制沼气领域，通过对反应体系添加少量的CaO 2可以提高厌氧发酵的水解速率，增加沼气中甲烷含量，并提高发酵体系的稳定性。

权利要求书1页 说明书3页 附图1页CN 106929540 A 2017.07.07C N 106929540A1.一种提高厌氧发酵产甲烷效率及沼气中甲烷含量的方法，其特征在于：利用向固体废弃物发酵原料中加入CaO 2，形成微好氧的环境,从而提高厌氧发酵产甲烷效率及沼气中甲烷含量。

2.按权利要求书1所述的提高厌氧发酵产甲烷效率及沼气中甲烷含量的方法，其特征在于：将固体浓度可在4-20％之间的有机废弃物原料与CaO 2混合，使加入的CaO 2与体系内水缓慢反应产生氧气形成微好氧的环境，进一步水解进而提高体系沼气中甲烷含量并提高稳定性；其中，CaO 2用量为0.032-0.064g/g VS底物。

3.按权利要求书1或2所述的提高厌氧发酵产甲烷效率及沼气中甲烷含量的方法，其特征在于：所述CaO 2为直径1mm左右的颗粒物。

产甲烷菌的分离、培养及鉴定方法产甲烷菌是一类以产生大量甲烷气体作为能量代谢的终产物的特殊原核微生物，广泛存在于各种极端厌氧环境中。

作为自然界碳素循环中厌氧生物处理的最后一个成员，该菌与其它菌群协同作用，将大量的有机物转化成可再生能源，对自然界中的物质循环及当今社会能源危机中的能源替代问题具有极大的推动作用。

通过本实验，我们可掌握产甲烷菌等厌氧菌的分离、培养及活菌计数的一般方法，能够实时观察产甲烷菌的形态特征并了解产甲烷菌的生长特性。

摘要产甲烷菌是一类以产生大量甲烷气体作为能量代谢的终产物的特殊原核微生物，广泛存在于各种极端厌氧环境中。

作为自然界碳素循环中厌氧生物处理的最后一个成员，该菌与其它菌群协同作用，将大量的有机物转化成可再生能源，对自然界中的物质循环及当今社会能源危机中的能源替代问题具有极大的推动作用。

通过本实验，我们可掌握产甲烷菌等厌氧菌的分离、培养及活菌计数的一般方法，能够实时观察产甲烷菌的形态特征并了解产甲烷菌的生长特性。

一、实验原理(一) 产甲烷菌厌氧微生物在自然界分布广泛，种类繁多，其生理作用日益受到人们的重视。

产甲烷菌是专性厌氧菌，对氧气非常敏感，因此，产甲烷菌的分离、培养及活菌计数的关键是提供无氧和低氧化还原电势的培养环境。

(二) 产甲烷菌的发现历史自1901—1903年巴斯德研究所的马载（Maze）第一次观察到一种产甲烷菌的微球菌（马氏甲烷球菌）以来，迄今共发现了五十多种产甲烷菌。

1974年Bryant 提出产甲烷菌这一名词，为避免这一类细菌与氧化甲烷的好氧菌相混淆。

1979年由Balch W.E.等人根据菌株间16SrRNA降解后各寡核苷酸中碱基排列顺序间相似性的大小，提出了一个新的系统分类方法，共分为3个目、4个科、7个属、13个种。

(三) 定义、性质及分布产甲烷菌（Mathanogens）是一类必须生活在厌氧生境下并伴有甲烷产生的古生菌，其形态和生理、生化特性呈现明显的多样性。

沼气池中产甲烷菌的分离鉴定及其分布的研究的开题报告一、选题背景及意义沼气池是一种重要的生物发酵设施，可利用有机废弃物和废水产生可再生能源沼气。

沼气主要由甲烷和二氧化碳组成，其中甲烷是一种重要的清洁能源，具有广泛的应用前景，如发电、热水供应和工业燃料等。

因此，沼气池的高效稳定运行及其甲烷产量的提高至关重要。

沼气池中产甲烷菌是影响沼气池甲烷产量和污泥稳定性的关键微生物。

然而，沼气池中产甲烷菌的分布和种类众多且复杂，其生态特性的研究还存在很多问题。

因此，对沼气池中产甲烷菌进行分离鉴定及其分布的研究，可以进一步了解沼气池中产甲烷微生物的多样性和功能，为沼气池的高效稳定运行提供科学依据。

二、研究内容本研究将对不同类型沼气池中产甲烷菌进行分离培养、形态学观察和生理生化特性分析，以了解不同菌种的生化代谢途径、生长条件以及甲烷产量等特性；同时采用16S rRNA基因扩增测序技术对产甲烷菌进行分类鉴定和分子系统进化分析，比较不同类型沼气池产甲烷菌的多样性和种类组成差异，探讨其生态特性及其在沼气池中的功能作用。

三、研究方法和技术路线（1）样品采集和沼气池性质分析：采集不同类型沼气池中的发酵液和污泥样品，分别进行PH值、温度、压力、ORP等水文理化参数测定，以及COD、BOD、甲烷含量等质量性能分析。

（2）产甲烷菌分离鉴定：采用温和酸碱处理、梯度离心等方法分离产甲烷菌，分别进行形态学、生理生化特性和分子生物学鉴定，如形态颜色观察、氧气耗尽实验、代谢产物检测、16S rRNA基因扩增等，确定其系统学分类和进化关系。

（3）多样性和功能分析：采用高通量测序和生物信息学分析技术，对产甲烷菌进行群落组成和多样性分析，以及功能基因组、代谢途径和调控机制等研究，以揭示不同沼气池中产甲烷菌的群落结构和生态功能。

四、预期研究结果和创新点本研究通过对不同类型沼气池中产甲烷菌的分离鉴定和分子生物学研究，可以测定产甲烷菌的多样性和群落组成，揭示其在沼气池中的生态功能和代谢途径，为沼气池的高效稳定运行提供科学依据和理论支持；同时，本研究还可以为产甲烷微生物的分类学和进化研究提供新的实验数据和分子证据，对沼气池微生物学的研究具有一定的参考价值和实际意义。

产甲烷菌是一类以产生大量甲烷气体作为能量代谢的终产物的极端厌氧原核微生物。

它是沼气发酵的核心，发展沼气是解决我国农村能源问题的关键。

而产甲烷菌在沼气池中的含量及生长状况直接影响到沼气的质量。

关于产甲烷细菌的分离方法多采用Hungate 所描述的厌氧分离方法，而具体的纯化特征未见报道过。

现将产甲烷细菌的分离及其具体的纯化特征报道于后，从而为产甲烷细菌的快速分离和多样性研究提供一定的依据。

一、材料和方法（一）材料及仪器分离样本：QZ Ⅱ：贵阳青岩沼气池发酵液样品，采自沼气池2m 深处；QZ Ⅲ：贵阳青岩沼气池发酵液样品，采自沼气池2m 深处；培养基：产甲烷细菌培养基；甲烷标样：99.68％含量的甲烷气体（西南气体有限公司配制）；仪器：YQX-Ⅰ型厌氧箱（上海跃进机件公司），气相色谱议GC-16A产甲烷细菌分离纯化特征的研究张万芹1康冀川2王开功3（1.兴义民族师范学院，贵州兴义562400；2．贵州大学农业生物工程重点实验室，贵州贵阳550025；3．贵州大学动物科学学院，贵州贵阳550025）摘要：采用严格厌氧培养技术，根据产甲烷细菌的形态、生理生化特征，从贵阳青岩沼气池中2米深处分离产甲烷细菌，经过具体的纯化步骤及其纯化特征的研究，初步获得5株产甲烷细菌的纯培养物。

关键词：产甲烷细菌；分离；纯化；特征文章编号：1009—0673（2010）02—0113—04中图分类号：Q93文献标识码：BStudies of Isolation and Purification ’s Characters of Methanogenic BacteriaZHANG Wanqin 1，KANG Jichuan 2，WANG Kaigong 3(Xingyi Normal University for Nationalities,Xingyi,Guizhou 562400，China ；2.Guizhou key laboratory of Agricultural Bioengineering Guizhou Guiyang 550025，China ；3.College of Animal Science Guizhou University ，Guizhou Guiyang 550025，China)Abstract:M ethanogenic bacteria strains were obtained from the samples Qingyan biogas plant,and their morphology ，physiology and biochemistry were studied.The methanogenic bacteria strains with different growth characters were isolated.Key words ：methanogen ；isolation ；purification ；characters 收稿日期：2010—03—09作者简介：张万芹（1982—），女，贵州兴义人，兴义民族师范学院化学生物系教师，硕士，从事生物学的教学工作。

《微生物学》课程论文论文题目：产甲烷杆菌的研究和其利用前景工艺学学院：生命与地理科学学院专业：生物科学班级：S10A学号：20101911131姓名：刘韬成绩：目录1 产甲烷菌的分类................................................................................................................................ -2 -2.产甲烷菌的生态多样性.................................................................................................................... - 2 - 3．生长繁殖特别缓慢.......................................................................................................................... - 3 -4.产甲烷菌代谢途径............................................................................................................................ - 3 -5.甲烷合成的途径................................................................................................................................ - 3 -6.沼气池中产甲烷杆菌和不产甲烷菌的关系.................................................................................... - 4 -6.1不产甲烷细菌为产甲烷菌提供生长基质和产甲烷所需的底物 ......................................... - 4 -6.2不产甲烷细菌为产甲烷菌创造适宜的厌氧环境................................................................. - 4 -6.3不产甲烷细菌为产甲烷菌清除有毒物质............................................................................. - 4 -6.4产甲烷菌为不产甲烷细菌生化反应解除反馈抑制............................................................. - 4 -6.5共同维持沼气发酵环境中的适宜pH值............................................................................... - 5 -6.6不产甲烷细菌构建了产甲烷菌的“古环境” ....................................................................... - 5 -7.产甲烷杆菌的应用前景.................................................................................................................... - 5 -7.1废水处理................................................................................................................................. - 5 -7.2酿酒工业上的应用................................................................................................................. - 5 -7.3产甲烷菌在煤层气开发中的应用......................................................................................... - 6 -8. 结语................................................................................................................................................ - 6 - 参考文献................................................................................................................................................ - 6 -产甲烷杆菌的研究和其利用前景10级生物科学 20101911131 刘韬摘要产甲烷菌是一类重要的极端环境微生物，在地球生物化学碳素循环过程中起着关键作用. 目前，根据产甲烷菌的系统发育和生理生化特性可将已培养的产甲烷菌分为5大目. 产甲烷菌广泛分布在海底及淡水沉积物、水稻田、动物胃肠道、地热及地矿等环境中，生态学研究表明，产甲烷菌在不同的生态环境里具有不同的群落分布特点，并且受不同环境因子的影响而显示出不同的生理代谢功能. 本文综述了国内外近年来产甲烷菌的分类及生态多样性研究进展，同时简述了产甲烷菌在厌氧生物处理和工业酿酒中广阔应用前景.关键词产甲烷菌；分类；生态多样性；废水处理；泸州老窖Methanobacterium research and its prospect Abstract methanogens is an important kind of extreme environmental microbial, in the biogeochemistry of carbon cycle plays a key role in the process. At present, according to the methanogenic bacteria phylogeny and physiological and biochemical characteristics can be cultured methanogens have been divided into 5heads. Methane producing bacteria widely distributed in marine and freshwater sediments rice, water, animal gastrointestinal tract, geothermal and geological environment, ecological studies have indicated, methanogenic bacteria in different ecological environment has different characteristics of community distribution, and affected by different environmental factors and show different physiological and metabolic function. This article reviews the domestic and abroad in recent years and the classification of methane producingbacteria biodiversity research progress, at the same time on themethanogenic bacteria in anaerobic biological treatment and broadapplication prospects in industrial saccharomyces.Key words methanogens; classification; biodiversity; wastewatertreatment; Lu zhou产甲烷菌是一类严格厌氧的原核微生物，是有机物甲烷化作用中食物链的最后一组成员，其独特的厌氧代谢机制使其在自然界物质循环中起着重要作用. 一方面，产甲烷菌是产生温室气体的主要因素，全球甲烷的排放量每年大约是500 t，其中74%是由产甲烷菌代谢产生[1]；另一方面，产甲烷菌在有机质的厌氧生物处理工业应用中发挥着关键的作用，如沼气发酵、煤层气开发等. 因此，对产甲烷菌的研究具有重要的理论和实践意义. 随着厌氧培养技术和微生物分子生态技术的发展，更多的实验室能对产甲烷菌进行多角度的研究. 这些研究揭示出产甲烷菌分类地位的多样性，展示出不同环境下产甲烷菌的生态及生理特性的差异性，同时也为产甲烷菌的实际工业应用指明了方向.1 产甲烷菌的分类1776年，Alessandro Volta首次发现了湖底的沉积物能产生甲烷，之后历经一个多世纪的研究，利用有机物产甲烷的厌氧微生物才大致被分为两类：一类是产氢、产乙酸菌，另一类就是产甲烷菌. W.E. Balch等在1979年报道了3个目、4个科、7个属和13个种的产甲烷微生物，他们的分类是建立在形态学、生理学等传统分类特征以及16S rRNA寡核苷酸序列等分子特征基础上的[2].随着厌氧培养技术和菌种鉴定技术的不断成熟，产甲烷菌的系统分类也在不断完善. 《伯杰系统细菌学手册》第9版将近年来的研究成果进行了总结和肯定，并建立了以系统发育为主的产甲烷菌最新分类系统. 产甲烷菌分可为5个大目，分别是：甲烷杆菌目(Methanobacteriales)、甲烷球菌目(Methanococcales)、甲烷微菌目(Methanomicrobiales)、甲烷八叠球菌目(Methanosarcinales)和甲烷火菌目(Methanopyrales) [3]，上述5个目的产甲烷菌可继续分为10个科与31个属，它们的系统分类及主要代谢生理特性见表1.2.产甲烷菌的生态多样性产甲烷球菌发现于1982年，生活在260m深、200atm、94℃的海底火山口附近，属于原核生物中的古菌域，具有其它细菌如好氧菌、厌氧菌和兼性厌氧菌所不同的代谢特征. 产甲烷菌的甲烷生物合成途径主要是以乙酸、H2/CO2、甲基化合物为原料[4]. 产甲烷菌在自然界中分布极为广泛，在与氧气隔绝的环境几乎都有甲烷细菌生长，如海底沉积物、河湖淤泥、水稻田以及动物的消化道等. 在不同的生态环境下，产甲烷菌的群落组成有较大的差异性，并且其代谢方式也随着不同的微环境而体现出多样性.3．生长繁殖特别缓慢甲烷细菌生长很缓慢，在人工培养条件下需经过十几天甚至几十天才能长出菌落。

牛粪发酵沼液中产甲烷菌的分离及分子鉴定陈楠楠;叶丽丽;王华欣;祝婧;乔波;赵静虎;刘通;岳山;周金玲【摘要】为了确定牛粪发酵沼液中疑似菌株的生物特性和种属关系.采用Hungate 滚管技术、厌氧培养、革兰氏染色镜检、PCR扩增技术和抗生素耐受性鉴定等方法进行分析.实验结果表明,牛粪发酵沼液分离到了一株革兰氏阳性菌,能够利用CO2,最适生长温度为37 ℃,单独或成对存在.菌落呈灰白色,光滑,表面凸起.PCR扩增出1 200 bp的16S rDNA片段,测序结果表明,该分离菌为产甲烷短杆菌.【期刊名称】《黑龙江八一农垦大学学报》【年(卷),期】2016(028)006【总页数】5页(P117-121)【关键词】产甲烷菌;厌氧培养;沼气【作者】陈楠楠;叶丽丽;王华欣;祝婧;乔波;赵静虎;刘通;岳山;周金玲【作者单位】黑龙江八一农垦大学动物科技学院,大庆163319;黑龙江省兽医科学研究所;黑龙江八一农垦大学动物科技学院,大庆163319;黑龙江八一农垦大学动物科技学院,大庆163319;黑龙江八一农垦大学动物科技学院,大庆163319;黑龙江八一农垦大学动物科技学院,大庆163319;黑龙江八一农垦大学动物科技学院,大庆163319;黑龙江八一农垦大学动物科技学院,大庆163319;黑龙江八一农垦大学动物科技学院,大庆163319;黑龙江八一农垦大学动物科技学院,大庆163319【正文语种】中文【中图分类】S216.4产甲烷菌（methanogen）是一类以产生大量甲烷气体作为能量代谢的终产物的特殊原核微生物，广泛存在于各种极端厌氧环境中，如反刍动物的瘤胃和沼气反应器等人为环境中[1]，沼气发酵过程是一个由多种微生物联合，交替作用的复杂生化过程[2]。

沼气发酵微生物种类繁多，分为不产甲烷群落和产甲烷群落[3]，并且，在沼气发酵过程中，产甲烷菌是关键微生物[4]。

人们在以往有关沼气发酵微生物的研究中重点关注沼气发酵三个阶段及各阶段中不同微生物的作用[5-6]，发现沼气发酵限速步骤是产甲烷阶段[7]，而其中起主导作用的是产甲烷菌。

高考考点5 发酵工程研究成果与分析Ⅰ热点知识简介1．沼气发酵沼气是有机物经沼气发酵微生物的发酵作用而产生的一种混合气体。

其主要成分是甲烷(CH4)，另外还有二氧化碳和少量的硫化氢、一氧化碳、氢等。

甲烷是一种无色无味的可燃气体，和空气混合遇明火就能燃烧并放出大量的热。

(1)沼气发酵①沼气发酵微生物沼气发酵微生物分为不产甲烷群落和产甲烷群落。

不产甲烷微生物群落主要是一类兼性厌氧菌，它们具有水解和发酵大分子有机物而产生酸的功能，在满足自身需要的同时，为产甲烷微生物提供营养物质和能量。

产甲烷微生物群落，通常称为甲烷细菌。

甲烷细菌可利用不产甲烷微生物的中间产物和最终代谢产物作为营养物质和能源而生长繁殖，并最终产生甲烷和二氧化碳等。

②沼气发酵过程沼气池中的大分子有机物，在一定的温度、水分、酸碱度和密闭条件下，首先被不产甲烷微生物菌群分泌的胞外酶水解成小分子物质，如氨基酸、单糖类等。

然后这些小分子物质进入不产甲烷微生物菌群，通过发酵作用被转化成为酸类和三氧化碳。

甲烷细菌将不产甲烷微生物产生的中间产：物和最终代谢物分解转化成甲烷、二氧化碳和氨。

在产气阶段产生的甲烷和二氧化碳都能挥发而排出池外，而氨以强碱性的亚硝酸氨形式留在沼池中，中和了产酸阶段的酸性，创造了甲烷稳定的碱性环境。

③影响沼气发酵的主要因素a，温度沼气发酵微生物众多，对温度的适应范围也不一样，按发酵类型大体可分为四类。

高温发酵(52～58℃)，中温发酵(32～38℃)，常温发酵(12～30℃)，低温发酵(10℃t以下)。

实践证明，农户沼池采用20～28℃的常温发酵比较经济实用。

b．酸碱度一般不产甲烷微生物对酸碱度的适应范围较广，而产甲烷细菌对酸碱度的适应范围较窄，只有在中性或微碱性的环境里才能正常生长发育。

所以，沼气池里发酵液的pH在6．5～8．0为宜。

c．沼气池密闭状况沼气池必须要密闭，不漏水，不漏气。

这是人工制取沼气的关键。

因为如果沼气池密闭性能不好，产生的沼气容易漏掉。