城市生活有机垃圾厌氧降解的过程机理与工程应用研究

首先进行城市生活有机垃圾典型组分的厌氧发酵产甲烷和产氢特性研究，在此基础上，设计厌氧发酵联产氢气和甲烷的组合工艺提高能源回收效率，并采用厨余垃圾和废纸联合厌氧消化的方式避免厨余垃圾单独厌氧消化的挥发性脂肪酸抑制。其次，结合国内近年出现的城市生活垃圾分选技术，分别以机械干分选有机垃圾和水分选有机垃圾为原料进行厌氧发酵产甲烷实验，并根据实验结果设计日处理500吨城市生活垃圾厌氧沼气工程及进行经济性评价。主要结论如下：（1）糖和淀粉类的生化产甲烷能力为260 mL/gVS，纤维素，粗纤维、蛋白类和脂类分别为244、145、258 、757 mL/gVS；蛋白质类原料在厌氧消化过程中容易形成“抑制型稳态”；脂类原料容易导致长链脂肪酸抑制。（2）碳水化合物（糖、淀粉和纤维素）是最佳的厌氧发酵制氢原料，蛋白类、脂类和木质纤维类均不适宜作为厌氧发酵制氢原料。采用厌氧发酵联产氢气和甲烷的组合工艺可以显著提高能源回收率。（3）厨余垃圾单独厌氧发酵容易受到VFAs的强烈抑制，采用厨余垃圾与废纸联合厌氧发酵，能够避免VFAs抑制。（4）水分选有机垃圾的生物可降解性优于机械干分选有机垃圾，在原料TS浓度为11%~16%时的甲烷产率为273~314 L/kgVS。（5）国家财政补贴，税收优惠和CDM额外收益决定了城市生活垃圾的厌氧消化与热电肥联产工程的经济可行性。

New aspects of K promoted nitridation of the InP(100) surface

The effect of molecular nitrogen exposure on the InP(100) surface modified by the alkali metal K overlayer is investigated by core-level photoemission spectroscopy using synchrotron radiation. The alkali metal covered surface exhibits reasonable nitrogen uptake at room temperature, and results in the formation of a P3N5 nitride complex. Flash annealing at 400 degrees C greatly enhanced the formation of this kind of nitride complex. Above 500 degrees C, the nitride complex dissolved completely. (C) 1997 American Vacuum Society.

The design of cascaded resistors in a new analog switch two-step ADC architecture

In this paper we introduce a new Half-flash analog switch ADC architecture. And we discuss two methods to design the values of the cascaded resistors which generate the reference voltages. Derailed analysis about the effect of analog switches and comparators on reference voltages, and the methods to set the resistor values and correspond;ng voltage errors are given.

海洋枯草芽孢杆菌3512A抗真菌脂肽的研究

芽孢杆菌 (Bacillus) 被认为是一种具有潜在的能有效抑制植物病原真菌并促进植物生长作用的有益菌种，它能产生许多种不同结构的抗菌物质，其中脂肽类抗菌物质是其中重要的一类。这些抗菌脂肽具有对动植物无害、对环境友好、不易产生交叉抗性等特点，因而在生物防治由真菌引起的病害中起着十分重要的作用。海洋中也存在着大量芽孢杆菌，并且由于海洋的特殊生存环境有可能开发出与陆生芽孢杆菌性质或功能不同的代谢产物。 本论文从108株海洋芽孢菌中筛选到一株抗真菌活性显著、脂肽产量高的海洋枯草芽孢杆菌3512A（Bacillus subtilis 3512A）。对该菌株产生的脂肽进行分离纯化，结合酸沉淀、Flash Chromatography、HPLC等现代色谱手段，从其发酵液中分离得到了 4 个纯化合物，分别是流分 4 中分离到的Comd.1 和Comd.2，以及流分 8 中分离到的ALP1 和 ALP3。流分 4 中的 Comd.1 和Comd.2 分子量分别为1036D和1050D，结合1D, 2D-NMR, MS 等结构分析后确定分子式分别为 C53H93N7O13 和 C54H95N7O13，Comd.2为Comd.1的甲基化产物，均属于surfactin 的同系物，其它组分还有待进一步测定分析。而流分 8 中得到的三个化合物 ALP1、ALP2 和ALP3，对ALP1 和ALP3进行鉴定，通过 TLC 原位酸水解实验、1H-NMR 图谱分析等推断 ALP1 和 ALP3也属于环状脂肽类化合物。对这两种脂肽化合物的氨基酸组成进行分析，发现这两种化合物的氨基酸组成相同，推测可能是一组同系物，且这两种化合物的氨基酸组成不同于目前已报道的脂肽类化合物的氨基酸组成，可能是一类新的脂肽类物质，其具体化学结构还有待于进一步分析鉴定。 考察3512A所产粗脂肽的热稳定性和pH稳定性，结果显示粗脂肽的热稳定性很好，即使在115 ℃、30 min, 活性只有部分损失；粗脂肽对酸的耐受性比较好，对碱有部分耐受性，pH10后活性降低显著。通过单因素法考查培养基组成和培养条件对3512A产脂肽能力的影响，研究结果表明，以蔗糖或葡萄糖作碳源，以硝酸铵为氮源，pH为8.0，每250 ml三角瓶装液量60 ml，以5% 的接种量28℃，180 r/min培养48 h，脂肽产量最高，达到1003 mg/L。

硅酸盐细菌的优选和发酵培养基的改进

硅酸盐细菌具有分解含钾矿物释放速效钾和产生植物生长刺激物质的作用，以硅酸盐细菌芽孢制成的硅酸盐细菌菌剂是生物肥料的一类重要产品.菌种性能、芽孢浓度和芽孢的存活能力是影响硅酸盐细菌菌剂质量的主要因素.该课题通过考察硅酸盐细菌菌株的适应性，辅以解钾活性综合评价了五株生产菌株的性能.研究探讨了芽孢存活能力与芽孢大小、芽孢浓度的关系，芽孢大存活能力强，芽孢浓度低易获得较大的芽孢.优化了原生产培养基，芽孢浓度稳定提高了4倍以上，芽孢形成率达98%，芽孢大小适中，生长时间、芽孢浓度稳定提高了4倍以上，芽孢形成率达98%，芽孢大小适中，生长时间、芽孢形成时间、发酵液pH和粘度均达到生产要求.同时对K<'+>对硅酸盐细菌生长的影响进行了研究，结果表明低浓度的K<'+>（约1×10<'-3>mol/L）对硅酸盐细菌的生长是有利的.

维生素C二步混菌发酵中L-山梨糖脱氢酶的研究

以氧化葡萄糖酸杆菌和巨大芽孢杆菌混合培养物的无细胞抽提液建立了Vc二步发酵离体实验系统.反应体系中加入山梨糖在pH7.0,35℃下保温24h，2-酮基-L-古龙酸（2KGA）生成.巨大芽孢杆菌胞外活性物质对离体系统的产酸没有影响，一定量的L-山梨糖脱氢酶可促进产酸.从氧化葡萄糖酸杆菌细胞质中分离纯化出L-山梨糖脱氢酶.L-山梨糖脱氢酶酶活与2KGA的形成呈正相关：L-山梨糖的转化是在细胞内进行的;亲缘关系相差甚远的伴生菌均能促进小菌产酸，且“伴生”效率相近;伴生菌通过促进产酸菌生长和提高其L-山梨糖脱氢酶比活力而提高发酵系统中L-山梨糖脱氢酶总活力，并且通过促进产酸菌合成新的RNA而增强其代谢力，从而促进产酸;通过对不同发酵时间L-山梨糖脱氢酶酶活及2KGA累积量的比较表明，此酶可作为生产上2KGA生成的实时监控的指示酶;环境因子通过提高酶活力促进产酸.

维生素C二步混菌发酵中伴生菌作用机制的研究

该文对维生素C“二步发酵法”第二步混合发酵中伴生菌对产酸菌——氧化葡萄糖酸杆菌作用机制进行了研究.除巨大芽孢杆菌外，还选用另外几种芽孢杆菌及酵母菌作为产酸菌的伴生菌.各伴生菌及其胞外液对产酸菌生长和2-酮基-L-古龙酸合成能力均有刺激作用，表明产酸菌的伴生菌具有广谱性.利用膜超滤浓缩、柱层析及电泳等技术，从伴生菌B2980胞外液中分离纯化出达电泳均一纯的高纯度活性蛋白质样品，并对其部分基本特性进行分析.结果表明：该活性物质是分子量为36300道尔顿，等电点为4.75的酸性蛋白质，并且是由一个亚基构成的单体蛋白.活性蛋白质的结晶呈规则的菱形形状，其水溶液显著提高产酸菌中SDH酶活性.试验中依伴生菌胞外液对产酸菌中SDH酶活性的作用，建立了该研究中目标活性物质的快速检测方法.

Vc二步发酵新菌系B529-V6的构建及其分子生物学特性

从芽抱杆菌属、酵母属二十株菌中筛选到一株优良伴生菌B529，与新选育出的产酸菌V6构成一新菌系B529-V6。新菌系B529-V6表现出了较强的高浓度L-山梨糖耐受能力、较高的底物代谢速率和较高的2-KGA转化能力，在8％山梨糖浓度的发酵培养基中培养48h，糖酸转化率较对照菌系提高了5.94％；山梨糖浓度提高至10％，其生长代谢受影响程度较小，且能不同程度地利用葡萄糖和山梨醇为底物，合成维生素C前体-2-酮基-L-古龙酸（2-KGA），其发酵产物2-KGA经反相高效液相色谱分析其质量符合工业化生产要求。对新菌系生长代谢规律及调控进行了研究，4M3罐和300M3罐发酵实验表明：种子培养基的碳源、葡萄糖／山梨糖浓度比、氮源、生长因子、接种种液质量及环境因子，均可影响新菌系的生长代谢。4M3罐发酵，新菌系具有周期短、糖酸转化率高等特点，连续4批发酵平均转化率较对照菌系提高10.18％，周期缩短23.7％。在300M3罐发酵试运行期间，新菌系糖酸转化率达到90.10％，较原生产菌系提高3.95％，发酵周期平均缩短1.3小时，显示出了较高的应用价值，在东北制药总厂进行了推广应用。研究了新产酸菌V6的基本生物学特性，分析了GC moL％含量，165rDNA同源性，鉴定其在系统发育学上应归入Ketoguloigenium 属，暂命名为Ketogulonigenium sp．V6。选用限制性内切酶Hind IH对新产酸菌V6染色体DNA进行了部分消化，应用载体pGEM-3zf（+）构建了v6的基因文库。结合阳性转化子在以L－山梨糖为唯一碳源培养基上的生长特性，利用PCR技术从该基因文库中，筛选到一株含有L-山梨糖还原酶（sR）基因的阳性克隆，并利用pET-32a（+）表达载体，实现了sR酶基因在大肠杆菌AD494（DE3）中的表达。SDS-PAGE电泳分析测定SR融合蛋白分子量大约在65kD左右，除去硫氧化还原蛋白、S-Tag和His-Tag蛋白，可推测出天然sR酶蛋白分子量约53 kD左右，与从SR基因推测出的分子量大小相符。另外，SR酶学特性研究表明，还原型辅酶II（NADPH）是sR酶蛋白的最适电子供体，其最适反应pH为7.0，pH6.5时保持稳定，酶活力较高；最适反应温度为50 ℃，30 ℃时热稳定性较好；lmM的Cu~(2+)，Fe~(3+)和Mn~(2+)对该酶活抑制作用较大。

Vc“二步发酵法”最佳组合生产菌系的选育及其“工程菌”的构建

对24株不同组合的Vc“二步发酵法”生产菌系中筛选出了最佳组合生产菌系H_(19)S_(19)。对该菌系的形态学及生理生化特性的研究表明，H_(19)为地衣芽孢杆菌，S_(19)的分类地位目前还难以确定，但与尹光琳等报道的氧化葡萄糖酸杆菌相比，具有许多新的不同特点。用单亲本灭活的原生质体融合技术进行了H_(19)和S_(19)以及132及S_(19)的原生质体融合，共获得400株重组子，其中有2株产生2--酮基--L--古龙酸产量高且稳定性好的重组子。其中一株是由H_(19)和S_(19)原生质体以H_(19)为背景融合产生的，另一侏是132和S_(19)原生质体以S_(19)为背景产生的。

利福霉素发酵中失活因子作用实质及高产工程菌构建研究

本文报导了实验中发现能大幅度破坏利福霉素（Rif sv）抗菌活性的物质，称其为失活因子。此失活因子经分离提纯后实验结果确证其本质是利福霉素胞外生物降解酶。实验表明失活因子活性受发酵中存在着一种抗生素另一种小分子物质的调控证实了抗生素发酵中存在着一种抗生素降解代谢途径和抗菌降解机制。从而进一步提出了菌株产生抗生素降解水平是由以往抗生素合成机制。抗性机制和作者等人提出的抗生素降解失活机制三者共同决定的新概念，并使高产工程菌株构建获得成功。

吸水链霉菌、放线菌Sp.253和金色毛壳菌的次生代谢产物研究

链霉菌是十分重要的一类放线菌，绝大多数的抗生素都由该类细菌产生。毛壳属真菌是一类重要的丝状真菌，从中也发现有很多结构新颖、活性独特的活性物质。因此本论文对两株链霉菌的活性成分及一株金毛壳菌的次生代谢产物进行了研究。 1．从吸水链霉菌（Streptomyces hygroscopicus 1.358）液态发酵产物（乙酸乙酯提取物）中分离得到3个化合物，通过波谱方法鉴定为RK955A (1)、Nigericin（2）、Elaiophylin（3）。以青霉素耐药-金黄色葡萄球菌作为指示菌的抗菌活性测定表明，三者均具有较强抗菌活性。 2．通过抗肿瘤体外活性筛选模型筛选得到得到一株链霉属土壤放线菌，从中分离得到六个化合物：苯乙酰胺（4）、苯丙酰胺（5）、肉桂酰胺（6）、3-（N-（甲酰胺基）乙酰基）吲哚（7）、鸟苷磷酸（8）、鸟苷（9）。 3．从金色毛壳菌（Chaetomium aureus）的固态培养物中分离得到13个化合物，利用波谱方法将其鉴定为：金毛壳菌素A（10）、金毛壳菌素B（11）、Eugenetin（12）、Eugenitol（13）、Chaetoquadrin A（14）、Chaetoquadrin B（15）、Chaetoquadrin G（16）、Chaetoquadrin H（17）、Chaetochromin A（18）、Sterigmatocystin（19）、O-methylsterigmatocystin（20）、3β-羟基-麦角甾-5，7，22-三烯（21）和过氧麦角甾醇（22）。 4．综述了聚醚类抗生素的结构、生物合成、生物活性及作用机理。 The genus Streptomyces (Actinomycetes) is an important group of microbe. Most antibiotics known nowdays are discovered from species of Streptomyces. The fungi of the genus Chaetomium have attracted much attention because various kinds of secondary metabolites with diverse bioactivities have been found from them. Thus, the bioactive compounds from two strains of Streptomyces and the secondary metabolites of Chaetomium aureus were investigated. 1. Three compounds were isolated from the ethyl acetate extract of the fermentation broth of Streptomyces hygroscopicus. They are identified to be elaiophylin (1), nigericin (2), and antibiotic RK955A (3) on the basis of their spectroscopic data. Compounds 1-3 possess antibacterial activities against Staphyloccocus aureus. 2. It was found that the extract of the fermented broth of a strain of Actinomycetes could inhibit some tumor cel lines. Separation of the bioactive fraction led to the isolation of six compounds. They were characterized to be phenylacetamide (4), phenylpropylamide (5), trans-cinnamamide (6), 3- (N- (formylmethyl) acetamide) indole (7), guanylicacid (8), and guanosine (9). 3. From the fermented broth of Chaetomium aureus, 13 compounds were isolated for the first time. They were determined to be chaetomiumycin A (10), chaetomiumycin B (11), eugenetin (12), eugenitol (13), chaetoquadrin A (14), chaetoquadrin B (15), chaetoquadrin G (16), chaetoquadrin H (17), chaetochromin A (18), sterigmatocystin (19), O-methylsterigmatocystin (20), 3β-hydroxyergosta-5, 7, 22-triene (21) and peroxy-ergosterol (22). Compounds 10 and 11 are new ones. 4. Structure, biosynthesis, biological activity, and mechanisms of polyether antibiotics were reviewed.

厌氧复合菌系的筛选及含纤维素原料预处理复合菌剂的研究

本文从不同厌氧生境中获得7组(C-2、Y-2、L-2 、NZ、H-3、CZ、L-3)具有纤维素降解能力的复合菌系。经过不断传代、淘汰纤维素降解能力降低的菌系，最后得到一组高效、传代稳定的厌氧纤维素分解复合菌系L-3。该菌系可使滤纸在42 h内溃烂，并能在分解纤维素的同时产氢气。对L-3复合菌系的产酶条件进行了研究，结果表明，在实验范围内该菌系的产酶最适条件为：pH 6.5，温度37 ℃，接种量5 %，最佳碳源为滤纸，最佳氮源为硫酸铵。第10天测得羧甲基纤维素酶(CMCase)、滤纸酶(FPA)、外切葡聚糖酶(C1)、β-葡聚糖苷酶(β-glucodase)的酶活分别为0.216 U/ml、0.101 U/ml、0.132 U/ml、0.002 U/ml，滤纸失重率70.6 %。发酵代谢产物乙醇和丁酸含量分别可达1378 mg/L 、2695 mg/L，发酵产生的气体中氢气含量最高可达70.2 %。DGGE结果表明该菌系主要由14种菌组成，其中有三株菌在发酵前后菌数发生了明显的变化，说明在以滤纸为底物的降解过程中，这三株菌起到了重要作用，对这三株菌进行了分子生物学鉴定，初步定为Clostridium phytofermentans、Clostridium cellulovorans、Desulfovibrio sp。 利用实验室分离得到的纤维素降解菌，最终配制出由10、X-1、X-13、ST-13、L-3组成的好氧-厌氧纤维素降解复合菌剂。以秸秆为发酵底物，菌剂接种量1%，利用复合菌剂预处理后的秸秆，发酵总产气量相对于对照提高了71.62%，甲烷含量最高可达70.08%。 A group of microbial consortia L-3 was isolated from the anaerobic fermentation residue of corn stalk, which could degrade cellulose and produce hydrogen. The CMCase, FPA, C1 and β-glucosidase activity of L-3 could reach to 0.216 U/ml, 0.101 U/ml, 0.132 U/ml and 0.002 U/ml, respectively. In the filter degrading process, the filter paper collapsed in the liquid culture within 42 h and the filter degrading rate could reach to 70.6% in the 13 days, meanwhile, hydrogen was determined and the highest hydrogen content was 70.2%. The optimum cellulase-degrading conditions were filter papaer as the carbon source, (NH4)2SO4 as the nitrogen source, 37 ℃ and pH 6.5 in this experiment. DGGE results showed that the microbial consortia L-3 mainly included 14 strains. The amount of 3 strains were changed during the fermentation. These strains were identified as Clostridium phytofermentans、Clostridium cellulovorans、Desulfovibrio sp by 16S rDNA sequence analysis. The cellulose- degrading microbial agent was composed by 10, X-1, X-13, ST-13, L-3 which were isolated in the laboratory. The straw pretreated by cellulose-degrading microbial agent was used to ferment, the total biogas production increased by 72% comparing to the control. The content of methane could reach to 70.08%。

一株放线菌发酵产物抗肿瘤活性的研究

本学位论文主要研究一株放线菌发酵产物的抗肿瘤活性。先对该株放线菌进行活化培养，然后进行大批量发酵，发酵液经过冷冻离心，对离心得到的沉淀和上清液用不同极性的有机溶剂进行萃取，得到六个浸膏样品。对六个样品进行初步抗肿瘤活性检测。 然后对活性浸膏进行分离纯化和活性跟踪。本论文主要进行了如下的工作： 1、对菌种进行活化培养，利用该菌株在280C，200r.min-1条件下进行发酵实验，发酵时间为72h,发酵总量为15L。发酵液经过离心得到上清液和沉淀两部分。 2、分别用石油醚、乙酸乙酯、正丁醇萃取沉淀和上清液，得到编号为1—6的六个浸膏样品，对六个浸膏样品进行初步的细胞毒性和抗HepG2肿瘤活性实验，得出结论为5号样品活性最高。在没有分离纯化的情况下GI50达到0.76µg/mL。 3、对5号样品进行TLC实验，找出能够较好分离5号样品中各组分的溶剂组合，最后得出在氯仿：甲醇=8：1时分离效果较好。然后利用氯仿：甲醇=8：1的溶剂组合作为洗脱剂对5号样品进行过硅胶柱分离纯化并进行活性跟踪分离。 4、对分离纯化后得到的样品进行活性跟踪和结构分析。分离后得到样品A，在其浓度为10µg/ml时，抗肿瘤实验细胞的生长率为73.5%。在浓度为1.0mg/ml时，抗单纯疱疹病毒率（HSVⅡ）为74.5%。结构分析得知其分子式最可能为C41H43N8O4. This dissertation studied about the anti-tumor activity of an actinomycete fermentation product. First, we cultured the actinomycete. Second, we fermented it in large quantities, and then centrifuged the fermentation fluid; the next step is that we extract sedimentation and supernatant in different polar organic solvents, in turn to obtained six samples, which were detected about anti-tumor activity. Last, we purified active sample and tracked activity of it. We carried out the following research work: 1. Activation, culture and screening of the actinomyces was carried on. We used the screening strain to carry on the fermentation when the conditions are 280C，200r.min-1,the fermentation time is 72h. Fermentation fluid volume is 15L.And we obtained sedimentation and supernatant after fermentation fluid was centrifuged. 2. We used Petroleum ether, ethyl acetate, n-butanol separately to extract sedimentation and supernatant, and obtained six samples that were numbered 1-6. From the preliminary cell toxicity and the anti-tumor（HepG2） bioactivity experiment, we found that No.5 sample has the highest activity in the samples; the GI50 was 0.76µg/ml which has not been purified. 3. We Carried on TLC experiment on the No.5 sample, found the solvent composition that can separate each component of the No.5 sample. At last, we found that when the proportions are tri-chloromethane: methyl alcohol = 8:1, the Separation result was the best, and then we used the Solvent composition which proportion are tri-chloromethane: methyl alcohol = 8:1 as eluant to Purify No.5 sample by silica gel column. 4. We tracked the activity of pure sample obtained from Purification and analyzed structure of these substances. We got a compound A after separation, and the cell growth rate was 73.5% when its concentration was 10µg/ml. The anti-virus（HSVⅡ） rate was 74.5% when its concentration was 1.0mg/ml. We analyzed the Structure of A, and informed its molecular formula that was the most likely for C41H43N8O4.