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低品位含钾矿物微生物转化过程与机理研究

作者：王斌 Publish: 2007-8-29 Hits:-

【中文题名】

低品位含钾矿物微生物转化过程与机理研究

【英文题名】

【学科专业】

微生物学

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-8-29

【中关键词】

兼性嗜热真菌,Aspergillus,fumigatusTH003,速效钾,风化,生物转化

【英关键词】

facultative thermophiles,Aspergillus fumigatusTH003,highly available potassium,weathering,bioconversion,fermentation,

【分类导航】

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【论文摘要】

我国可溶性钾矿资源极为缺乏，因此有效利用低品位含钾矿物并提高其转化率则显得十分重要。本文研究了兼性嗜热真菌Aspergillus fumigatusTH003对低品位含钾矿物的生物转化作用过程与机理，初步探索了微生物技术在提高含钾矿物生物有效性方面的应用。采用液体培养方法研究了TH003对低品位含钾矿物的生物转化作用过程。结果表明，菌丝与矿粉颗粒间借助外力旋转作用而发生碰撞和摩擦等机械作用，且这种机械作用的大小与旋转作用的速度与矿粉的添加量有关，当二者增大时，机械作用明显增强。菌丝体能明显吸附并包裹矿粉颗粒，且这种作用与菌丝的生长和生物量紧密相关，生物量的变化与菌丝体吸附矿粉量的大小呈现相似的变化趋势，当分别以葡萄糖和玉米浆为碳、氮源时，菌丝体吸附的矿粉量最大，分别为14g/100mL和13g/100mL。不论是液体静态培养和液体动态培养，TH003菌株均能转化含钾矿物，释放出可溶性钾素，但动态培养过程中菌株TH003对矿粉的转化作用大于静态培养过程，动态培养条件下第18d时速效钾含量达到最大值335.0mg/L，而静态条件下培养24d时速效钾含量仅为104.2mg/L，当菌丝体与矿粉颗粒...

【论文题纲】

摘要	7-8
ABSTRACT	8-10
第一章绪论	10-24
1.1 引言	10-11
1.2 钾的地球化学背景及生物地球化学循环	11-12
1.2.1 钾的地球化学背景	11-12
1.2.2 钾的生物地球化学循环	12
1.3 钾资源分布及我国钾肥供需现状	12-13
1.3.1 全球及我国的钾储量	12-13
1.3.2 我国钾肥供需情况	13
1.4 低品位含钾岩石传统加工技术研究进展	13-15
1.5 利用微生物技术转化低品位含钾岩石的研究进展	15-17
1.5.1 解钾微生物筛选及解钾有效性试验研究	15-16
1.5.2 微生物转化含钾矿物的机理研究进展	16
1.5.3 微生物菌剂在转化含钾矿物方面的应用状况	16-17
1.5.4 低品位含钾矿物微生物加工技术的国内外专利申请情况	17
1.6 利用微生物技术转化低品位含钾矿物的前景展望	17-18
1.7 本课题研究的目的、意义和主要内容	18-19
1.7.1 本课题研究的目的意义	18-19
1.7.2 本课题研究的主要内容	19
1.8 小结	19
本章参考文献	19-24
第二章 Aspergillus fumigatus TH003菌株对低品位含钾矿物的转化作用研究	24-42
前言	24
2.1 材料与仪器设备	24-26
2.1.1 菌种	24
2.1.2 材料	24-25
2.1.2.1 试剂	24-25
2.1.2.2 低品位含钾矿物	25
2.1.2.3 培养基	25
2.1.3 仪器设备	25-26
2.2 方法	26-29
2.2.1 菌种活化及孢子液制备	26
2.2.2 菌丝与矿粉颗粒间机械作用的定性分析	26
2.2.3 菌丝体对矿粉的吸附作用	26
2.2.4 菌丝体对矿粉的风化作用	26-29
2.2.4.1 静态培养	27
2.2.4.2 动态培养	27
2.2.4.3 间接风化作用	27
2.2.4.4 检测分析	27-29
2.3 结果与讨论	29-40
2.3.1 菌丝与矿粉颗粒间摩擦作用的定性分析	29-30
2.3.1.1 摇床旋转作用对菌丝与矿粉颗粒间机械作用的影响	29
2.3.1.2 矿粉量对菌丝与矿粉颗粒间机械作用的影响	29-30
2.3.2 菌丝体对矿粉的吸附作用	30-34
2.3.3 静、动态条件下菌丝体对低品位含钾矿物的风化作用	34-37
2.3.3.1 菌丝体对矿粉颗粒的吸附、包裹	34-35
2.3.3.2 矿粉颗粒的形态变化	35-36
2.3.3.3 静、动态培养中HAP含量的变化	36-37
2.3.4 菌丝体对低品位含钾矿物的间接转化作用	37-40
2.3.4.1 菌丝和矿粉颗粒的形态变化	37-40
小结	40-41
本章参考文献	41-42
第三章动态培养条件下A .fumigatus TH003转化低品位含钾矿物的机理研究	42-53
前言	42
3.1 材料与仪器设备	42-43
3.1.1 菌种	42
3.1.2 材料	42-43
3.1.2.1 试剂	42
3.1.2.2 低品位含钾矿物	42
3.1.2.3 培养基	42-43
3.1.3 仪器设备	43
3.2 方法	43-45
3.2.1 菌种活化及孢子液制备	43
3.2.2 菌丝体动态培养	43
3.2.3 pH值的测定	43
3.2.4 速效钾(HAP)含量的测定	43-44
3.2.5 菌丝吸附矿粉颗粒的EPMA观察	44
3.2.6 菌丝吸收矿粉颗粒的EPMA分析	44
3.2.7 菌丝的SEM分析	44
3.2.8 菌丝的超薄切片制备及 TEM观察	44
3.2.9 矿粉颗粒的TEM分析	44-45
3.3 结果与讨论	45-52
3.3.1 菌丝对矿粉颗粒的吸附、包裹及有机质-矿物复合体的形成	45-47
3.3.2 菌丝对矿物颗粒的吸收作用	47-49
3.3.3 菌丝对矿粉颗粒的蚀刻作用	49-50
3.3.4 有效钾含量的变化	50-52
小结	52
本章参考文献	52-53
第四章发酵工程技术在低品位含钾矿物生物转化方面的应用	53-72
前言	53
4.1 材料与仪器设备	53-55
4.1.1 菌种	53
4.1.2 材料	53-54
4.1.2.1 试剂	53
4.1.2.2 固体发酵基质	53-54
4.1.2.3 液体发酵用低品位含钾矿物	54
4.1.2.4 固体发酵用低品位含钾矿物	54
4.1.2.5 培养基	54
4.1.3 仪器设备	54-55
4.2 方法	55
4.2.1 菌种活化及孢子液制备	55
4.2.2 固体发酵种子液制备	55
4.2.3 pH值的测定	55
4.2.3 液体发酵产物中速效钾含量的测定	55
4.2.4 固体发酵产物中速效钾含量的测定	55
4.2.5 数据处理	55
4.3 液体发酵实验	55-60
4.3.1 单因子实验	55-57
4.3.1.1 最佳碳源确定	55-56
4.3.1.2 最佳氮源确定	56
4.3.1.3 初始pH确定	56
4.3.1.4 发酵温度的确定	56
4.3.1.5 发酵时间的确定	56-57
4.3.1.6 振荡速率的确定	57
4.3.1.7 孢子液接种量的确定	57
4.3.2 液体发酵工艺的优化实验	57-60
4.3.2.1 运用响应曲面法进行工艺优化的原理	57-58
4.3.2.2 发酵工艺的优化	58-60
4.4 固体发酵初步实验	60-61
4.4.1 固体发酵培养基的确定	60
4.4.2 固体发酵方式的比较研究	60-61
4.4.2.1 固态静置发酵	60
4.2.2.2 间歇式气相动态固体发酵	60-61
4.5 结果与分析	61-70
4.5.1 液体发酵实验结果	61-69
4.5.1.1 单因子实验结果	61-64
4.5.1.2 液体发酵工艺优化实验结果	64-69
4.5.2 固体发酵实验结果	69-70
4.5.2.1 培养基的筛选结果	69
4.5.2.2 不同固体发酵方式对钾转化率的影响	69-70
小结	70
本章参考文献	70-72
第五章结论与展望	72-77
前言	72
5.1 本论文研究所得出的主要结论	72-74
5.1.1 兼性嗜热真菌A.fumigatus TH003对低品位含钾矿物的转化作用	72-73
5.1.2 动态培养条件下A.fumigatus TH003转化低品位含钾矿物的机理	73-74
5.1.3 发酵工程技术在转化低品位含钾矿物上的应用	74
5.2 本论文的创新之处	74-75
5.2.1 研究材料与方法上的创新	74-75
5.2.2 机理研究创新	75
5.2.3 面向于应用的技术创新	75
5.3 展望	75-76
5.3.1 菌种人工选育和菌剂研制	75
5.3.2 降解机理的进一步探讨	75
5.3.3 发酵工艺的进一步研究	75-76
5.3.4 发酵产物的后续加工	76
5.3.5 面向应用的低品位含钾矿物生物加工技术研发	76
小结	76-77
致谢	77-78
论文发表情况	78-79
附录	79-82

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.68787



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