强高温混合菌厌氧发酵代谢产物的控制与优化

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    50978244
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    38.0万
  • 负责人：
    曾建雄
  • 依托单位：
    中国科学技术大学
  • 学科分类：
    E1002.城市污水处理与资源化
  • 结题年份：
    2012
  • 批准年份：
    2009
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2010-01-01 至2012-12-31

项目摘要

混合菌厌氧发酵是一种重要的环境生物技术，常用于处理高浓度有机废水和固体废物。其代谢产物能够进一步用于生物燃料和有附加值化学品的生产，但由于此技术的代谢产物复杂，难以控制，极大限制其下游产品的利用。本项目旨在建立强高温混合菌对葡萄糖厌氧发酵的代谢模型，以强高温混合菌葡萄糖厌氧发酵反应器为对象，通过TOGA传感器在线获得不同运行条件下精准的代谢产物数据，利用强高温下代谢产物较单一且重复性高的特点，对所构建的理论模型进行校正和有效验证，并结合对发酵细菌种群的分子生物学分析结果，阐明混合菌厌氧发酵的控制机理，最终在模型的指导下实现对混合菌厌氧发酵代谢产物的控制和优化。

结项摘要

混合菌厌氧发酵是一种重要的环境生物技术，常用于处理高浓度有机废水和固体废物。其代谢产物能够进一步用于生物燃料和有附加值化学品的生产，但由于此技术的代谢产物复杂，难以控制，极大限制其下游产品的利用。本课题旨在建立强高温混合菌葡萄糖厌氧发酵模型，阐明混合菌厌氧发酵的控制机理，以达到控制和优化厌氧发酵代谢产物的目的。结过3年的工作，课题取得了以下成果：.1）通过引入电子歧化反应和代谢物传质能量的假设，完善了混菌厌氧发酵代谢模型，其模拟结果与实验结果较为吻合；.2）结合此模型完成了对厌氧过程中同型产乙酸的模拟，结果较好地反应同型产乙酸的生成，并指出现有厌氧过程的多数描述都低估了同型产乙酸过程；.3）利用其代谢机理，在混菌的中空纤维膜系统中用氢气和二氧化碳成功地合成了高碳链脂肪酸，这是对CO2的减排的一个新贡献；.4）发现了强高温下氢气的过饱和现象(过饱和值为1.7-3)，溶解氢比氢气分压更能影响代谢产物的分布，而且Kla模拟预示过饱和现象是不可避免的；.5）成功地在强高温和中性pH条件下，稳定生产甲烷和乙酸，其中乙酸占VFA的90%以上，菌群分析证实噬氢产甲烷古菌与产酸菌的共同存在，这体现了对代谢产物的成功控制；.6）结合响应曲面和灰熵关联分析，用数学方法给影响厌氧产氢的三大因素排序，发现影响力的顺序为pH > 底物浓度 > 温度。这种方法具有普适性，能适用于其它生物或非生物废水处理过程中影响因子的排序。

项目成果

期刊论文数量（3）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Hydrogen supersaturation in thermophilic mixed culture fermentation
高温混合培养发酵中的氢气过饱和
  • DOI：
    10.1016/j.ijhydene.2012.09.019
  • 发表时间：
    2012-12
  • 期刊：
    International Journal of Hydrogen Energy
  • 影响因子：
    7.2
  • 作者：
    Zhang, Fang;Zhang, Yan;Chen, Man;Zeng, Raymond J.
  • 通讯作者：
    Zeng, Raymond J.
Coupling Glucose Fermentation and Homoacetogenesis for Elevated Acetate Production: Experimental and Mathematical Approaches
耦合葡萄糖发酵和同质乙酸生成以提高乙酸产量：实验和数学方法
  • DOI：
    10.1002/bit.22908
  • 发表时间：
    2011-02-01
  • 期刊：
    BIOTECHNOLOGY AND BIOENGINEERING
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Ni, Bing-Jie;Liu, He;Yu, Han-Qing
  • 通讯作者：
    Yu, Han-Qing

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其他文献

中空纤维膜生物反应器富集反硝化厌氧甲烷氧化菌群的研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    中国科学技术大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    付亮;丁静;丁兆威;曾建雄
  • 通讯作者：
    曾建雄

其他文献

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合成气混菌发酵的机理研究和过程调控
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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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