光合细菌(PSB)的应用研究进展

光合细菌（PSB）的应用研究进展

The progress in application research on photosynthetic bacteria

李福枝刘飞曾晓希李小龙张凤琴

LI Fu-zhi LIU Fei ZENG Xiao-xi LI Xiao-long ZHANG Feng-qin （湖南工业大学绿色包装与生物纳米技术应用省重点实验室，湖南株洲412008）(The Green Packing and Biology Nanometer Technology Application Laboratory,Hunan University of Technology,Zhuzhou,Hunan412008，China)

摘要：着重阐述光合细菌的分类、结构形态、菌体营养组成及在有机废水处理、光合产氢、生物制药、类胡萝卜素提取、辅酶Q提取、单细胞蛋白和水产、禽蓄养殖等方面的应用研究现状及前景。

关键词：光合细菌；废水处理；类胡萝卜素；光合产氢；单细胞蛋白；水产养殖

Abstract:The classification,morphological structure and triphic component of the photosynthetic bacteria were reviewed.And the current application of photosynthetic bacteria was reviewed in seven aspects of treatment of organic wastewater,hydrogen photo production,medicament biologic production,carotenoids extraction,coenzyme Q extraction,single cell protein(SCP)production,fishery culture and livestock culture.

Keywords:Photosynthetic bacteria；Treatment of organic wastewater；Carotenoids；

Hydrogen photo production；Single cell protein；Fishery culture ——————————————

基金项目：湖南省教育厅资助项目（项目编号：06C258）

作者简介：李福枝（1978-），女，湖南工业大学绿色包装与生物纳米技术应用省重点实验室讲师。

E-mail:li-fu-zhi@https://www.wendangku.net/doc/072973832.html,

通讯作者：刘飞

收稿日期：2007-09-28

光合细菌(Photosynthetic Bacteria，PSB)是自然界中重要的微生物类群，广泛存在于自然界的水田、湖泊、江河、海洋、活性污泥及土壤中，因其具有固氮、产氢、固碳、脱硫、可氧化分解硫化氢、胺类及多种毒物的能力，而且具有生命力极强、营养要求低、生长繁殖快、无毒害性、富含蛋白质、类胡萝卜素、维生素、能净化水质等特点，被广泛应用到水产养殖、禽蓄养殖、污水处理、生物产氢、生物制药、生物色素提取等方面，成为现代生物技

术研究的热点之一。

1光合细菌的定义和分类

光合细菌(Photosynthetic bacteria，PSB)是一类能进行光合作用而不产氧的特殊生理类群的原核生物的总称。它是地球上最早出现的具有原始光能合成体系的原核生物，广泛存在于自然界中，在腐败有机物质浓度高的水域中更为常见。

根据在光合作用过程中是否有氧气产生，可以把光合细菌分为产氧光合细菌(oxygenic photosynthetic bacteria)和不产氧光合细菌(non-oxygenic photosynthetic bacteria)2大类群。蓝细菌为产氧光合细菌的典型代表；不产氧光合细菌是一个形态、生理和系统上多样化的类群例,主要包括着色杆菌（Chromatiaceae）、外硫红螺菌(Ectothiorhodospiraceae)、紫色非硫细菌(Purple nonsulfur bacteria)、绿色硫细菌(green sulfur bacteria)、多细胞丝状绿细菌(multicellular filamentous green bacteria)、螺旋杆菌(Helicobacteraceae)、含细菌叶绿素的专性好氧菌等7大类群[1]。

光合细菌最初由Ehrenberg于1836年发现，并注意到有2种光合微生物的生长与光、H

2

S的存在有关，其次是1883年En-Gellman证实该菌进行光合作用。Van Nile于1931年提出了光合作用的共同反应式，用生物化学统一性的观点解释了光合成现象。2O世纪6O年代科学家开始大力研究光合细菌在废水处理、饲料添加业方面的应用，从而大大推动了光合细菌的研究进展［2～4]。

2光合细菌的形态结构

光合细菌都是革兰氏阴性菌,其形态多样：有单细胞和多细胞；有半环状、杆状、球状、螺旋状和卵圆形。在运动方面有通过鞭毛运动的，有滑行运动的，或者不运动的。一般细胞直径大小为0.5～5μm,主要以二分分裂方式进行繁殖,少数为出芽生殖。一般没有形成芽孢的能力。

光合细菌体内没有叶绿体和类囊体，但是具有双层膜的类似叶绿体的结构，在此结构中有类似于植物叶绿素a的光合色素，即细菌叶绿素，有的还有大量的类胡萝卜素。细菌叶绿素和类胡萝卜素的光谱吸收分别为715～1050nm和450～550nm。

光合细菌的光合作用与绿色植物和藻类的光合作用机制有所不同，绿色植物和藻类的光

合作用一般是将CO

2转化为葡萄糖并放出O

2

，光合细菌一般没有O

2

产生，有时会产生H

2

。大部分

光合细菌还能以厌气的硫还原菌所产生的H

2S、CO

2

为营养源进行光合生长。光合细菌在自然水

域的厌气层和好气层都发生碳素循环；在厌气层中光合细菌除参与碳素循环外,还参与硫循环[5]。

3光合细菌菌体的营养成分

光合细菌营养成分十分丰富,见图1和图2。从图1可看出，PSB菌体含有65.45%蛋白质,

7.18%脂肪,2.78%粗纤维,20.31%可溶性糖,4.28%灰分。PSB蛋白水解后氨基酸含量丰富，其中Asp、Thr、Ser、Glu、Gly、Ala、,Val、Met、Ile、Lue、Phe、Lys、His、Arg、Pro、Tyr含量分别在2.5%～12.5%之间[6]

。从图2可看出，PSB菌体含有丰富的B族维生素,其中维生素B 12含量为21ug/g，是酵母的200倍[7]。PSB菌体还含有辅酶Q 10、类胡萝卜素,其中辅酶Q 10的含量分别为酵母、菠菜叶和玉米幼芽辅酶Q 10的含量的13、94和82倍。PSB菌体光合色素由细菌

叶绿素(Bch1)和类胡萝卜素（Carotenoids）组成,现已发现的细菌叶绿素有a、b、c、d、e 5种,每种都有固定的光吸收波长；迄今已发现PSB菌体的类胡萝卜素有80多种,其中包括螺菌黄素、玫红品、球形烯、番茄红素、叶黄素等。PSB中不同的菌株所含的类胡萝卜素的种类不同,俞吉安等[8]研究发现从浑球红假单胞菌中提取的类胡萝素主要是β-胡萝卜素,而从夹膜红假单胞菌中提取的主要是番茄红素。

图1菌体成分含量图2菌体维生素含量

4光合细菌的应用

4.1利用光合细菌来处理有机废水

光合细菌可在黑暗好氧和光照厌氧条件下合成与代谢,所以利用光合细菌来处理高浓度有机废水,比生物好氧法和厌氧发酵法有以下优势:可直接用来处理高浓度有机废水、不存在污泥处理问题、可综合利用作饵料和肥料、所需场地少费用低。研究表明[9]：光合细菌不仅对多种有机物有较强的分解转化能力,而且还耐受紫外线，对氯、盐分、及氰、酚毒物耐性较强,可在恶劣条件下处理有机废水。郭养浩等[10]采用固定化光合细菌转盘式生物反应器，在预酸化—厌氧—好氧串并联工艺条件下处理味精废水，COD去除率达92%。俞吉安[11]发现：光合细菌对生产柠檬酸的废水有很强的降解能力。试验研究表明[12]：光合细菌对化学需氧量（COD）

为52840mg/L的豆制品废水处理12h后，去除率达92.7%；对COD为3860mg/L的淀粉废水处理72h后，去除率达99.5%。黄宝兴等[13]以海藻酸钠为固定化基质,蒙脱石纳米材料为基质添加剂，将海洋光合细菌固定，研究它对生活污水的降解情况。结果发现生活污水中的氨氮、总氮和总磷的处理率最高分别为87.68%,70.95%和71.90%。郑卓辉等[14]对光合细菌净水剂及光合细菌菌肥菜心杀虫剂残留物的降解情况进行了研究，结果发现当菜心喷施杀虫剂2～3d 后,喷施光合细菌净水剂60倍,可使毒性残留期较长的三唑磷有效地降解；喷施光合细菌菌肥60～120倍,可使杀虫剂明显降解散。

目前废水治理系统常用活性污泥法、生物膜法和厌氧法。活性污泥法和生物膜法所需的机械化程度高,维护管理复杂,占地面积大,而且只能用于处理低浓度有机废水。厌氧法虽能处理高浓度有机废水,但处理时启动慢,对温度要求也高[15]。光合细菌能以多种的有机酸和醇类等有机化合物作为光合作用的供氢体和碳源,而且能耐受高浓度有机物,并具有较强的分解和去除有机物的生理特性。因此,在自然光照和微好氧条件下,能对许多高浓度有机废水进行高效率的处理,并且在处理前不需对废水进行稀释。与活性污泥法、生物膜法和厌氧法相比,光合细菌处理法具有节约电能、水源、设备及运转费用等优点,而所得的副产品——菌体污泥可综合利用,作为鱼和家畜的饵料,或做为种植业肥料，不造成二次污染。王剑秋[16]等采用序批式紫色非硫光合细菌法(PNSB-SBR)处理高浓淀粉废水，在进水淀粉废水化学需氧量(CODcr)浓度为5000mg/L,运行周期为48h,微好氧、恒温30℃光照条件下,出水CODcr浓度为500～1000mg/L,其去除率达到70%～90%。污泥产率约为每kgCOD可产出0.4kg可挥发性悬浮颗粒物(VSS),菌体蛋白含量达到30%～50%,同时蛋白质产率约为每千克COD可产出0.2～0.4kg菌体蛋白(SCP)。周树礼[17]以光合细菌(PSB)为主要材料，并配合投加鱼类，对水生态系统生物修复提出了“PSB+受损水生态+鱼类+水生植物”修复模式，结果发现在PSB的作用下，相对封闭的水体可在短时间内有效地分解消耗水体中有机污染物质、提高溶解氧、促进水生植物的生长，修复水体食物链及生态系统平衡系统。另外,光合细菌处理废水还可以与光合产氢结合起来,以便在处理废水和获得单细胞蛋白(SCP)的同时,得到新能源[18]。

目前,利用光合细菌处理有机废水的行业中已成功投产的有：豆腐加工、水产品加工、制氨工业和酵母工业的工业废水的处理,试验中取得显著成效的有养猪业、羊毛洗涤业、淀粉工业、柠檬酸工业、罐头工业、豆腐工厂、啤酒厂、生活污水、屠宰场、油脂工厂等的废水的处理[19]。国内应用光合细菌法最多的是华东地区如上海豆制品厂、浙江轻工研究所及上海交通大学在这方面有较多的研究。

用光合细菌法处理高浓度有机废水也存在着不足之处：一是需要不断地添加新鲜菌体；二是菌体细胞自然沉降困难,需用离心机或化学絮凝剂来收集,增加了处理费用；三是有效的

最终生物需氧量（BOD）只能降到200mg/L左右,还需用活性污泥法或培养藻类等其他方法做进一步处理,才能达到排放标准[20]。

4.2利用光合细菌生物产氢

氢能源由于清洁、高效、可再生，而成为一种可替代化石燃料的能源，而且它与热化学和电化学制氢相比较，有能耗低、污染少的特点。近年来，利用微生物生产清洁的氢能源成为研究的热点。

光合细菌固氮和产氢皆由同一种酶，即固氮酶所催化，其产氢条件和固氮条件相同[21]。产氢机理为：光合细菌在固氮过程中，在固氮酶的催化下，消耗ATP，同时还原NAD(P)H中的2H，释放的电子通过铁氧还蛋白或黄素蛋白传递到固氮酶的铁蛋白，然后再传递给钼铁蛋白，

在钼铁蛋白上将分子氮和H分别还原为NH

3和H

2

。在正常情况下，光合细菌的固氮和产氢同步进

行，在氮气饥饿时NAD(P)H中的H几乎全部在固氮酶上被还原成氢气[22，23]。

1949年Gest和Kamen首先发现了深红螺菌以有机物为供氢体的光合产氢现象[24]，并且在以后的研究中发现此菌产氢量可高达65mL/h.L(培养液)，而蓝细菌产氢量只有30mL/h.L(培养液)[25]。利用光合细菌产氢已受到广泛的瞩目，许多国家正在开发此项研究,英国、美国和日本尤为活跃，近年来我国这方面的报道也不断涌现。王永忠等[26]对光合细菌产氢动力学特性进行了研究,发现底物初始浓度为120mmol/L时最适合光合细菌产氢代谢,底物初始浓度达到140mmol/L时,光合细菌主要进行生物合成和产酸代谢,产氢代谢受到抑制。光合细菌最大产氢活性表现在对数生长期,最大生物量出现在稳定期。周汝雁等[27]采用自行研制的新型环流罐式光合微生物反应器(CCPR),利用光合细菌进行以猪粪污水为底物的产氢研究,结果发现在采用太阳光和辅助光源连续照射,温度(31±2)℃,基质浓度的COD在5000～5500mg/L,可获得平均633.1mL/L.d的产氢速率,稳定产氢期间最大产氢速率为722.6mL/L.d,原料的平均转化利用率为61.7%。康铸慧等[28]对产氢条件进行分析，得到以下几个关键点：保持固氮酶最大活性，抑制氢酶活性；选用适合的光合细菌产氢的有机底物提供足够的质子用于氢的合成；合适的碳氮比例并杜绝产氢模式以外的其他模式，如发酵、厌氧呼吸；保证充足的光照条件；使用最活跃菌龄的菌株。

Ooshima[29]对产氢菌进行基因改造使缺乏氢酶活性，获得了R.capsulatus的氢酶缺失变异菌株，在含有60mmol/L苹果酸盐和7mol/L的谷氨酸钠的培养液中，底物转化率为68%，而非变异菌株为25%。Ken[30]等获得了R.rubrum的氢酶缺失变异菌株，在含有5mmol/L乳酸盐和7 mmol/L的谷氨酸钠的培养液中，底物转化率从52%提高到82%。

目前利用光合细菌大规模制氢的成功例子很少[31，32]，研究者就这方面的问题做了不少研究。Ogbonna[33]设计了一个精密的光反应器，内部有带光传感器的太阳能收集器，一个人工光

源和一束光学纤维，解决了夜间和多云天气光照强度不足的问题。而Miyake[34]和Koku[35]发现在光照/黑暗交替循环的模式下光合细菌产氢速率不但没有减低，反而稍有提高。Turkarslan[36]用牛奶厂废水做底物、朱核光等[37]用乳糖废水和高浓度氨离子废水做底物来光合产氢，解决大规模光合产氢底物成本高的问题。

4.3利用光合细菌生物制药

光合细菌有许多生理活性：抗氧化作用、调脂作用、抗肿瘤作用、免疫活性；光合细菌没有毒性，对生殖生长有促进作用，研究者对光合细菌制药方面进行了不少的研究。

俞吉安等[38]在两个重要离体系统牛血清蛋白-亚麻油酸-Fe2+(Ⅰ系统)和脑组织匀浆-Fe2+(Ⅱ系统)中考察由球形红假单细胞菌体经过培养离心得到菌体和上清液2个组分的抗脂质过氧化作用。试验结果表明：光合细菌中有效成分对超氧阴离子有很好的猝灭作用。高丽等[39]用2种光合细菌制剂连续10天对小鼠给药，计算抑瘤率，测定小鼠脾、胸腺指数、腹腔巨噬细胞吞噬功能。试验结果表明：2种光合细菌制剂可促进小鼠脾及胸腺增殖、提高腹腔巨噬细胞的吞噬功能，抑瘤率平均分别为36.1%和42.7%。俞吉安等[40]还通过巨噬细胞吞噬试验、淋巴细胞转化试验、白细胞介素-2的诱生和检测试验对类球红细菌的免疫活性进行了评价。试验表明：类球红细菌具有调节和增强巨噬细胞吞噬功能的作用，并在一定程度上都有刺激脾淋巴细胞转化功能。张世静等[41]进行了光合细菌对小鼠生殖生长影响及毒性测试试验，发现其对小鼠的生长发育无不良影响，没有致毒和致病作用，不具有潜在的危害。张世静还提出：光合细菌可用于人的食用蛋白、食用色素和医药等方面的开发研究。

目前，已有国外公司将光合细菌制成微生态制剂，如在我国市场推销的EM菌剂等。EM菌为有效微生物群的英文缩写(Effective Microorganisms)，是由光合细菌、乳酸菌群、酵母菌群、放线菌群、丝状菌群等5种10属80余种微生物组成的混合菌。EM菌剂已席卷日本、美国、巴西、法国、台湾等90多个国家和地区。

光合细菌还被制作成为了保健食品，经动物试验表明具有延缓衰老，抑制肿瘤，免疫调节的显著功效，这可能是与光合细菌细胞中富含类胡萝卜素和B族维生素及活性物质有关。中国科学院生物工程专利与山西安泰生物工程公司共同研制了“安泰369口服液”(原名：安泰369光合液)，主要成分是在独特的生理环境中培养而成光合菌(PSB)和红景天，每mL含光合菌≥5亿个，可减少过氧化脂质(LPO)含量，提高肝脏超氧化物歧化酶(SOD)活力，提高巨噬细胞的吞噬率，抑制肿瘤生长，增强体液和细胞免疫力，降低血液中总胆固醇浓度[42]。

康强硒胶囊是由光合细菌PSB和传统中药相结合一种制剂，它是以人参、茯苓、黄精、枸杞、龟板等10味中药、及无机硒(亚硒酸钠)为原料，经光合细菌同化而得到的一种富硒的生物保健品。有研究者应用该药辅助治疗60例恶性肿瘤患者，结果表明：该药可以明显提高

患者血硒浓度、淋巴细胞转移率，降低血清脂质过氧化物(LPO)，增加病人的红细胞数量，明显提高病人的体力状况评分,该药对肝脏没有任何毒副作用[43]。

4.4从光合细菌中提取类胡萝卜素辅酶Q提取单细胞蛋白

光合细菌富含类胡萝卜素，为重要的微生物来源的天然红色素，随着人们认识到以煤焦油系为主要成分的合成色素具有致癌性，天然色素的开发已倍受关注。光合细菌的色素无毒，色彩鲜艳、亮泽，并具防水性，很适用于黄油、冰淇淋、干酪、乳酸饮料、糕点等着色，还可用于化妆品的生产。牟海津等[44]研究出类胡萝卜素产量高达170mg/L的培养方法。还有报告介绍利用光合细菌发酵生产类胡萝卜素每升发酵液可提取色素295g左右[45]。

研究者对光合细菌的培养条件和产类胡萝卜素最佳条件进行了不少研究[46～49]。Yoshida H 等[50]报道了用Rhodobacter sphaeroides KY一4113生产泛醌-10。2002年，袁静等[51～53]对光合细菌生产辅酶Q进行了初步研究取得了良好的结果。

单细胞蛋白(SCP)亦称微生物蛋白,它不是纯蛋白质,而是由蛋白质、脂肪、碳水化合物、核酸以及非蛋白质的含氮化合物、维生素和无机化合物等混合物组成的细胞质团[54]。生产SCP 是国内外十分重视的一项科学技术,许多报道有关用光合细菌法净化有机废水或光合产氢结合获得可综合利用的SCP生物工程技术[55]。

4.5利用光合细菌进行水产禽蓄养殖

光合细菌是一种营养丰富、营养价值高的细菌，菌体含有丰富的氨基酸、叶酸、B族维

和生物素含量较高，还有生理活性物质辅酶Q（又叫泛醌）。光合细菌生素，尤其是维生素B

12

的体积为小球藻的1/20，特别适合作为刚孵出仔鱼的开口饵料。据报道[56],光合细菌除了促进鱼类生长外，还可一防治鱼虾疾病、净化养殖水质，并对水产养殖中的病害细菌产生拮抗作用。俞吉安[57]等研究发现：使用光合细菌后鱼的成活率可提高5%～28%,亩产可提高15%～30%,铒料系数下降20%～23%。张信娣等[58]将红假单胞菌应用于三角帆蚌养殖水体,发现光合细菌可稳定养殖水体pH,去除氨氮、亚硝基氮、总氮,降低COD,改变水体氮磷比，有效控制异养细菌、弧菌、气单胞菌数量,避免养殖水体水质恶化。

王俊卿[59]等发现在蛋鸡产蛋高峰后期(45周龄)日粮中添加1～3mL PSB/100g日粮,可使高峰后期蛋鸡产蛋率下降速度减慢,提高鸡蛋的抗氧化活性,改善蛋品质。

5结论

光合细菌由于其自身富含的多种营养物质和生物活性物质，以及可以进行光合作用、有氧呼吸、发酵及固氮、固碳、防氢等生理功能，使其能在水产养殖、禽畜饲养、饲料添加、环境保护、新能源的生产及保健品等方面的应用越来越多，使光合细菌成为现代生物技术不

可缺少的一部分。但是，有效地利用光合细菌开拓应用的新领域仍是一个发展方向，光合细菌的应用技术和基础理论仍需要进一步深入研究，还需要不断深入研究和发展。

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常用细菌培养基配方

常用抗生素 氨苄青霉素（ampicillin）（100mg/ml） 溶解1g氨苄青霉素钠盐于足量的水中，最后定容至10ml。分装成小份于-20℃贮存。常以25ug/ml～50ug/ml的终浓度添加于生长培养基。 羧苄青霉素（carbenicillin）（50mg/ml） 溶解0.5g羧苄青霉素二钠盐于足量的水中，最后定容至10ml。分装成小份于-20℃贮存。常以25ug/ml～50ug/ml的终浓度添加于生长培养基。 甲氧西林（methicillin）（100mg/ml） 溶解1g甲氧西林钠于足量的水中，最后定容至10ml。分装成小份于-20℃贮存。常以37.5ug/ml终浓度与100ug/ml氨苄青霉素一起添加于生长培养基。 卡那霉素（kanamycin）（10mg/ml） 溶解100mg卡那霉素于足量的水中，最后定容至10ml。分装成小份于-20℃贮存。常以10ug/ml～50ug/ml的终浓度添加于生长培养基。 氯霉素（chloramphenicol）（25mg/ml） 溶解250mg氯霉素足量的无水乙醇中，最后定容至10ml。分装成小份于-20℃贮存。常以12.5ug/ml～25ug/ml的终浓度添加于生长培养基。 链霉素（streptomycin）（50mg/ml） 溶解0.5g链霉素硫酸盐于足量的无水乙醇中，最后定容至10ml。分装成小份于-20℃贮存。常以10ug/ml～50ug/ml的终浓度添加于生长培养基。 萘啶酮酸（nalidixic acid）（5mg/ml） 溶解50mg萘啶酮酸钠盐于足量的水中，最后定容至10ml。分装成小份于-20℃贮存。常以15ug/ml的终浓度添加于生长培养基。 四环素（tetracyyline）（10mg/ml） 溶解100mg四环素盐酸盐于足量的水中，或者将无碱的四环素溶于无水乙醇，定容至10ml。分装成小份用铝箔包裹装液管以免溶液见光，于-20℃贮存。常以10ug/ml～50ug/ml的终浓度添加于生长培养基。 常用培养基 LB培养基 将下列组分溶解在0.9L水中： 蛋白胨10g 酵母提取物5g 氯化钠10g 如果需要用1N NaOH（～1ml）调整pH至7.0，再补足水至1L。注：琼脂平板需添加琼脂粉12g/L,上层琼脂平板添加琼脂粉7g/L。(实验室一般都不调PH) SOB培养基 将下列组分溶解在0.9L水中： 蛋白胨20g 酵母提取物5g 氯化钠0.5g 1 mol/L 氯化钾2.5ml

光合细菌(PSB)的应用研究进展

光合细菌（PSB）的应用研究进展 The progress in application research on photosynthetic bacteria 李福枝刘飞曾晓希李小龙张凤琴 LI Fu-zhi LIU Fei ZENG Xiao-xi LI Xiao-long ZHANG Feng-qin （湖南工业大学绿色包装与生物纳米技术应用省重点实验室，湖南株洲412008）(The Green Packing and Biology Nanometer Technology Application Laboratory,Hunan University of Technology,Zhuzhou,Hunan412008，China) 摘要：着重阐述光合细菌的分类、结构形态、菌体营养组成及在有机废水处理、光合产氢、生物制药、类胡萝卜素提取、辅酶Q提取、单细胞蛋白和水产、禽蓄养殖等方面的应用研究现状及前景。 关键词：光合细菌；废水处理；类胡萝卜素；光合产氢；单细胞蛋白；水产养殖 Abstract:The classification,morphological structure and triphic component of the photosynthetic bacteria were reviewed.And the current application of photosynthetic bacteria was reviewed in seven aspects of treatment of organic wastewater,hydrogen photo production,medicament biologic production,carotenoids extraction,coenzyme Q extraction,single cell protein(SCP)production,fishery culture and livestock culture. Keywords:Photosynthetic bacteria；Treatment of organic wastewater；Carotenoids； Hydrogen photo production；Single cell protein；Fishery culture —————————————— 基金项目：湖南省教育厅资助项目（项目编号：06C258） 作者简介：李福枝（1978-），女，湖南工业大学绿色包装与生物纳米技术应用省重点实验室讲师。 E-mail:li-fu-zhi@https://www.wendangku.net/doc/072973832.html, 通讯作者：刘飞 收稿日期：2007-09-28 光合细菌(Photosynthetic Bacteria，PSB)是自然界中重要的微生物类群，广泛存在于自然界的水田、湖泊、江河、海洋、活性污泥及土壤中，因其具有固氮、产氢、固碳、脱硫、可氧化分解硫化氢、胺类及多种毒物的能力，而且具有生命力极强、营养要求低、生长繁殖快、无毒害性、富含蛋白质、类胡萝卜素、维生素、能净化水质等特点，被广泛应用到水产养殖、禽蓄养殖、污水处理、生物产氢、生物制药、生物色素提取等方面，成为现代生物技

光合细菌培养基配方

光合细菌培养基配方 光合细菌是兼性厌氧的，不同的光合细菌用的培养基不一样我现在就在做关于光合细菌的问题，这几中细菌都是常见的细菌，培养基在许多微生物上后面都有，光合细菌的富集培养基是： NH4Cl0.1g NaHCO3 0.1g KH2PO4 0.02g CH3COONa 0.1-0.5g MgSO4.7HO2 0.02g NaCl0.05-0.2g 三生长因子１ml 微量元素溶液１ml 蒸馏水９７ml ＰＨ７.０ 生长培养基加氮源（谷氨酸钠）和碳源（乙酸．丙酸．丁酸盐等）及可．其他菌的分离只要选择不同的培养基就可以选择分离啊 光合细菌富集纯化详见网易网盘 光合细菌培养基配方 氯化氨1克，磷酸氢二钾0.5克，氯化镁0.2克，氯化钠2克，酵母膏0.1克，水900毫升。 各成份溶解后15磅灭菌20分钟，然后无菌的加入过滤的碳酸氢钠5.0克/50毫升水；50毫升过滤的乙醇。用过滤的0.1N 磷酸调PH=7.0即可。 响应面设计法优化光合细菌培养基配方。培养基成分中醋酸钠和蛋白胨对于光合细菌的生长影响最为显著，最优培

养基配方为：醋酸钠1．145g／L、蛋白胨0．055g／L、碳酸氢钠0．6g／L、硫代硫酸钠0．4g／L、氯化钠0．3g／L、硫酸镁0．1g／L、磷酸二氢钾0．05g／L。在此条件下，光合细菌生长最为良好，经过5d培养以后，培养液OD600可以达到0．5以上 光合细菌(含生产工艺) 优良的光合细菌菌种的外观质量是啥样？ 一般优良的光合细菌菌种和产品的外观质量有以下几点： 1、外观上看比较均匀，基本无上下分层。相反，市场上有许多光合细菌是上下分层的，包括我中心初期的产品也是这样，上层比较清淡，下层则比较深厚，上层颜色浅，下层颜色深，最底层可能还会有一层黑黑的沉淀。 而优秀的光合细菌菌种和产品，上下都是比较均匀的，没有较明显的分层，颜色比较均匀，外观看起来也悦目。（当然，除了培养基溶解时，会与硬水中的重金属离子反应产生的絮装沉淀除外） 这种上下无分层，颜色均匀，不是靠加悬浮剂，或增稠剂而造成的，而是自然培养出来的，不加任何修饰而成的。少数地方，由于水质的原因，可能会产生稍稍的差别。 2、没有粘壁现象。很多市场上的产品都有粘壁现象，即在容器的壁上形成一层红紫色的颜色层，就象是油漆一

光合细菌的功能及其在动物养殖中的应用

光合细菌的功能及其在动物 养殖中的应用 2003-09-25 摘要光合细菌是一类能进行光合作用 而不产氧的特殊生理类群原核生物的总称。它可 以利用光能，固氮合成有机物，也能通过多种方 式和途径转化不同类型的有机物和无机物质，而 且还具有独特的抗病、促生长以及提高畜禽生产 性能的作用，因而在畜禽以及水产动物养殖中具 有应用的潜力。 本文就光合细菌的功能及其在动物养殖中的应 用状况作一综述。 关键词光合细菌；生物学功能；畜禽；水产 养殖 中国分类号：S816．7 文献标识码： A 文 章编号：1004－－0084（2003）07－0006－03 光合细菌（Photosynthetic bacteria，简称PSB） 是具有原始光能合成体系的原核生物的总称，它 广泛存在于自然界的水田、湖泊、江河、海洋、 活性污泥及土壤内，是一类以光作为能源、能在 厌氧光照或好氧黑暗条件下利用自然界中的有 机物、硫化物、氨等作为供氢体兼碳源进行光合 作用的微生物。 PSB包括产氧光合细菌（蓝细菌）和不产氧光合 细菌两大部分，在实际中应用的大部分是不产氧 型光合细菌。不产氧光合细菌包括紫细菌 （Purple gacteria）、绿细菌（Green bacteria） 和日光杆菌属（Heliobacterium）、红色杆菌属 （Erythrobacter）等总共 27个属 66个种，近

几年来陆续还有一些新种报道。 1 光会细菌的生理特性及其功能 1．1亚光合细菌的生理特性 PSB是革兰氏阴性菌，菌体有球形、椭圆型、半环型，也有杆状和螺旋状。有些菌种的细胞形态还会随培养条件和生长阶段的不同而发生变化。光合细菌在10－45℃范围内均可生长繁殖，最佳温度在30－40℃。绝大多数光合细菌的最佳pH 值范围在7－8．5之间。钠、钾、钙、钴、镁和铁等是光合细菌生理代谢中的必需元素。 不产氧光合细菌是代谢类型复杂、生理功能最为广泛的微生物类群。各种光合细菌获取能量和利用有机质的能力不同，它们的代谢途径随环境变化可以发生改变。光合细菌从营养类型看包括光能自养型。光能异养型及兼性营养类型；从呼吸类型看包括好氧。厌氧和兼性厌氧型。 1．2光合细菌的生物学功能 l．2．l营养功能 有研究表明，PSB的菌体无毒，营养丰富，蛋白质含量高达64．15％－66．0％，而且氨基酸组成齐全，含有机体需要的8种必需氨基酸，各种氨基酸的比例也比较合理。PSB还含有丰富的B 族维生素，其含量见表1。PSB菌体内含有较高浓度的类胡萝素且种类繁多。迄今已从光合细菌中分离出80种以上的类胡萝卜素，并不断有新的报道。除此之外，细胞内还含有碳素储存物质糖原和聚β一羟基丁酸、辅酶Q、抗病毒物质和生长促进因子，具有很高的饲料价值，在养殖业

光合细菌的分离、培养和鉴定

光合细菌的分离、培养和鉴定 摘要：从南湾水库大坝下层水域取水样获得一株光合细菌。采用多种培养基分离方法分离出纯培养物。进行了菌落形态学观察和亚显微观察。于不同条件下培养后分别测定光密度和生长曲线。实验证实分离到的菌种为沼泽红假单胞菌。 关键词：生长曲线；沼泽红假单胞菌；光合细菌 The separation and culture and identified of photosynthetic bacteria Abstract:A strain sample of photosynthetic bacteria was got from the lower water in South Bay Reservoir. using a variety of separation methods to get pure cultures. It was cultured with various medium to culture the pure strains. Transmission election micrographs and microscope were observed of the strain. The optical density (OD) and the growth curve were measured under different conditions. The results suggested that the strain was Rhodopseudomonas palustris. Keywords:Colony and cell; Growth curve; Rhodopseudomonas palustris; Photosynthetic bacteria 引言 光合细菌由于碳、氮代谢途径和光合作用机制的独特性和其生理类群的多样性, 而被大量关注。多年来, 光合细菌一直被作为研究光合作用以及生物固氮作用机理的重要材料。经过研究发现光合细菌在环保、农业、医药等方面均有较高的应用价值。下面就光合细菌目前的开发应用研究近况作一概述。 光合细菌细胞营养价值极高。首先，光合细菌细胞干物质中蛋白质含量高达60%以上, 比目前生产的单细胞蛋白酵母中蛋白质的含量还高。而且其蛋白质氨基酸组成齐全, 是一种优质蛋白源。其次，光合细菌细胞含有多种维生素, 特别是B族维生素, VB12、叶酸、泛酸、生物素的含量远远高于酵母菌。另外, 光合细菌细胞还含有大量的类胡萝卜素、辅酶Q等活性物质。因此, 光合细菌具有很高的营养价值。在水产养殖中, 光合细菌可被用于饵料或饲料添加剂。光合细菌促进鱼虾的生长, 无论是成活率或是产量的提高均可达10%-40%以上。同时，光合细菌还具有防治鱼虾疾病,净化养殖场所水质等方面的功能。使用光合细菌喂养的家禽, 成活率可提高5%-7%, 料肉比降低33%左右，肉鸡增重15%-17%, 产蛋率提高12.7%。而且所产

光合细菌研究进展

光合细菌研究进展 摘要: 光合细菌分布广泛，本身无毒，富含蛋白质、类胡萝卜素等多种营养物质，得到广泛应用。光合细菌的分子生物学研究已开展了 40 多年，在固碳和蛋白质表达系统研究方面取得了丰硕成果。阐述了光合细菌 cbb 操纵子固碳的分子机制和光合细菌作为新型蛋白质表达系统的研究进展，提出了未来的研究重点，为光合细菌的综合开发和利用提供了新思路。 关键词: 光合细菌; 固氮; CbbR 转录蛋白; 表达系统 光合细菌分布广泛，遍及江河、沼泽、湖泊和海洋 等，具有固氮、制氢、固碳、脱硫等作用 ［1］ 。光合细菌生 命力强，容易培养，生长繁殖速度快，本身无毒，富含蛋 白质、维他命、类胡萝卜素等 ［1-2］ 。光合细菌发现于 19 世纪 30 年代，直到 20 世纪 70 年代才进行了深入、广泛 的研究，极大地推动了光合细菌的研究 ［3］ 。目前，光合 细菌在固碳和蛋白质表达系统等方面的研究取得了丰 硕的研究成果。 1 光合细菌固碳研究 光合细菌生命力旺盛，能够以好氧、厌氧和光合异 养等多种方式生长，在其生长代谢过程中伴随固碳作 用。光合细菌对二氧化碳的固定是通过卡尔文( Calvin － Benson － Bassham，CBB ) 循环，即戊糖磷酸途径实 现 ［1］ 。光合细菌在自养生长条件下，CBB 循环中的关键 酶可以得到诱导表达，如核酮糖－1． 5 －二磷酸羧化酶/ 加氧酶和磷酸核酮糖激酶。在光合异养条件下，二氧化 碳的固定能力是不固定的，与电子受体的还原势能有 关 ［4］ 。电子受体如二甲亚砜 DMSO 能够抑制 CBB 循环 酶的生物合成，从而失去固定二氧化碳的能力 ［5］ 。同 时，光照强度能够增强光合细菌固碳的能力 ［6］ 。光合细 菌固碳对其生长和分泌有机酸以及捕光色素蛋白复合

光合细菌

光合细菌 绿硫细菌、红硫细菌（过去叫做紫硫细菌）和红螺细菌（过去叫做紫色非硫细菌）等，都是能够进行光合作用的细菌。这些细菌都是球状、杆状或弧状的小型细菌，并且大多数都不能够运动。这些细菌的菌体内含有类似于绿色植物体内叶绿素那样的光合色素，这种光合色素叫做细菌叶绿素。有的光合细菌还含有大量的类胡萝卜素，认而使菌体呈现出红色。 光合细菌和绿色值物都能够进行光合作用，但是，绿色植物的光合作用是以水作为二氧化碳的还原剂，同时释放出氧的，细菌光合作用则以硫化氢或有机物（如乙醇、琥珀酸等）为供氢体，即还原二氧化碳的还原剂，把二氧化碳还原为葡萄糖，同时析出硫磺或产生其它有机物（如乙醛等），下面写出的是绿硫细菌的光合作用反应式： 因此，细菌光合作用和绿色植物的光合作用，可以用下面的通式来概括（通式中的A对于绿色植物来说是氧，对于光合细菌来说则是硫或其他无机硫化物。 从光合细菌的代谢类型我们可看出，同化作用存在着不同的形式，下面就生物的同化类型进行一下分类。 根据生物的同化作用所需能源和碳源的不同，可把生物的代谢类型分为四大类型： （l）光能自养型：以光为能源，以二氧化碳为主要碳源的生物，通常具有光合色素 合成有机物。例如高等植物、藻类及某些具有光合色素的细菌均属于这一原CO 2 的方式可用以下通式表示： 类型。这类生物同化CO 2 （2）光能异养型：以光为能源，以有机物为主要碳源的生物，有些细菌具有光合色素能进行光合作用，但它们以有机物作为供氢体，同化有机物形成自身物质。如非硫紫菌以乙醇为碳源，使乙醇氧化为乙醛，二氧化碳还原成葡萄糖。

（3）化能自养型：以化学能为能源，以CO 2 为主要碳源。这类生物能氧化 某些无机物（如NH 3、H 2 S等）取得的化学能去还原CO 2 合成有机物。如硝化细菌、 硫细菌等。 （4）化能异养型：以有机物氧化所产生的化学能为能源，碳源也主要来自有机物。动物，动物、真菌和绝大多数细菌都属于这一类型。

光合细菌的培养操作教程

光合细菌的培养操作教程 1、配制光合细菌菌液： （1）配制比例： 光合细菌培养基、清水、菌种的配制比例为：0.5:80:20。 示例1：0.5公斤（500克）培养基+ 80升水+ 20升菌种（接种），配成100升的光合细菌菌液。 示例2（少量培养）：0.05公斤（50克）培养基+ 8升水+ 2升菌种（接种），配成10升的光合细菌菌液。 （2）配制方法： 下面以配制100升光合细菌菌液为例来说明配制方法： ①溶化培养基：取培养基0.5公斤（500克），用少量水溶化（可以用50℃左右的热水，溶化培养基的速度会快些），搅拌均匀，然后倒入一个容量在100升以上的容器中； ②配制培养液：往容器中加水到80升，80升培养液配制完成； ③接种：再加入20升菌种，并搅匀，100升菌液配制完成；

④装瓶（袋）：将配制好的菌液装入干净的透明容器（瓶、壶、塑料袋等），容器中留5%的空气在里面，密封待用。 菌液配制说明及注意事项： a. 以上各成分的数量是以配制100升菌液为例来说明配制方法的，如配制其他数量的光合细菌菌液，各成分数量按比例增减即可; b. 培养用水源的选择： 一般含杂菌较低的清洁淡水、海水或加粗食盐的淡水都可以，如井水、河水、自来水、蒸馏水和纯净水等，甚至干净的池塘水也行。 从经济、实用的角度考虑，地下水（如井水）含杂菌低，是最理想的培养水源； 清洁的地表水也可使用,如河水、池塘水等； 含氯量较高的自来水应敞口放置两天或调PH值至偏碱后使用； 蒸馏水及纯净水固然很好，但成本太高，可用于提纯菌种； c. 培养用容器的选择： 必须为透明容器并清洗干净，透明的容器可让光合细菌最大限度的吸收到充分的光线，少量培养如饮料瓶、食用油壶等，规模培养如透明塑料桶、透明塑料袋等。 d. 菌种的接种量： 一般接种量为20-50%，即培养液与菌种的比例为4:1（4升培养液加1升菌种）到1:1（1升培养液加1升菌种），接种量最低不能低于20%。 接种量越高，光合细菌菌种越容易形成优势菌群而抑制其他杂菌生长，培养速度快，且培养成熟的浓度更高。但产出效率也越低，光合细菌易老化。 接种量越低，培养产出效率越高，但如果低于20%的接种量，光合细菌不容易形成优势菌群，培养初期易染杂菌，培养的成功率低。 我们推荐的接种量为20%，如果用太阳光培养，推荐的接种量为25-40%。

光合细菌及其在农业中的应用

光合细菌及其在农业中的应用 光合细菌（Photosynthetic Bacteria，略作PSB）是一大类能进行光合作用的原核生物的总称。除蓝细菌外，都能在厌氧光照条件下，进行不产氧的光合作用。 根据“伯杰氏细菌鉴定手册”（第9版），不产氧型的光合细菌可分成以下6类，27属：●着色菌科（Chromatiaceae）（又称红色硫细菌、紫硫细菌），含9个属； ●外硫红螺菌科（Ectothiorhodospiraceae），含1属； ●红色非硫细菌（Purple nonsulfur bacteria），即原红螺菌科（Rhodospirillaceae），含6属； ●绿硫细菌（Green sulfur bacteria）即原绿菌科（Chlorobiaceae），含5个属； ●多细胞绿丝菌（Multicellular filamentous green bacteria），即原绿丝菌科 （Chloroflexaceae），含4属； ●盐杆菌（Heliobacterium），含2个属。 由于光合细菌在物质转化循环中的重要作用，以及菌体含有的丰富营养，使这类古老的微生物成为近二、三十年来人们开发利用的一大热点。大量的研究成果表明，光合细菌在农业、水产、污染治理与资源化等方面，有着巨大的实用价值，应用前景十分广阔。以下就光合细菌的主要性状、在农业等领域的应用、方法、作用原理等，作一简要介绍。 一、光合细菌的主要特征 1．光合细菌的形态学特征 ⑴PSB培养物的颜色 PSB因含有光合色素（细菌叶绿素、类胡萝卜素）而呈现一定颜色。除少数例外，一般说来，红螺菌科和着色菌科的菌呈红、粉红、橙黄、紫色或茶褐色；绿菌科和绿色丝状菌科的菌呈绿色。 红螺菌科和着色菌科的的培养物之所以呈现有黄色到紫色的各种鲜艳的颜色，这是由类胡萝卜素高浓度蓄积并掩盖了细菌叶绿素的色调而形成的。少数类胡萝卜素含量少的菌，或缺乏类胡萝卜素的变异株，便会显示细菌叶绿素的蓝绿色。 每个菌种各有自己的颜色，但由于培养条件的不同，其颜色会发生变化。例如，球形红菌（Rhodobacter sphaeroides）和荚膜红菌（Rhodobacter capsulatus）的厌氧液体培养物呈茶褐色，半好氧培养物呈红色。这是由于氧的存在使细胞内类胡萝卜素组成发生变化的缘故。 ⑵PSB细胞形状与大小 PSB菌体形态极其多样，有球状、卵状、杆状、弧状、螺旋状、环状、半环状、丝状，以及链状、锯齿状、格子状、网篮状等等。不仅不同的菌种有多种多样的形态，就是同一种类也往往由于培养条件和生长阶段等不同而使细胞形态发生变化。尽管如此，许多菌种在细胞形态上仍然是各具特征的。如球形红菌（Rhodobacter sphaeroides）的细胞为球状；红微菌属（Rhodomicrobium）细菌的细胞丝相连；绿突菌属（Prosthecochloris）的细胞为具突起之球菌等等。 细胞的大小因种类不同而变化很大。如Rhodocyclus gelatinosus在0.4~0.5*1~2微米，Chromatium okenii的细胞则大得多，大体在4.5~6.0*3~10微米。一般说来，红螺菌科细胞的大小为0.6~0.7*1~10微米；着色菌科细胞大小为1~3*2~15微米；绿菌科细胞大小为 0.7~1*1~2微米。 ⑶光合作用器官 PSB的细胞内存在着载色体（chromatopheres）或绿菌泡囊（chlorobium vesicles），光合色素是它们的基本组成部分。它们是光合细菌吸收光能并转变成化能，即进行光合磷酸化作用的所在部位。 载色体由细胞膜陷入细胞质内而形成，与细胞膜成连续的状态。在红螺菌科和着色菌科

光合细菌不同属类的分离培养

光合细菌的分离培养 光合细菌（Photosynthetic Bacteria，略作PSB）是一大类能进行光合作用的原核生物的总称。除蓝细菌外，都能在厌氧光照条件下进行不产氧的光合作用。研究与应用的实践表明，光合细菌在高浓度有机废水处理与资源化、水产养殖的水质调控与促进健康生长、在农业生产中作为高效活性菌肥等方面，发挥着十分有益的和令人瞩目的作用。关于光合细菌的类群、形态与生理特征、在生态系统中的地位和作用等内容，请参考有关文献与专著。这里仅就光合细菌的分离、培养方法作一介绍。 1光合细菌的富集培养的一般方法 ①分离源 光合细菌四个科-红螺菌科(Rhodospirillaceae)、着色菌科(Chromatiaceae)、绿菌科(Chlorobiaceae)、绿色丝状菌科(Chloroflexaceae)的各种菌，广泛分布于地球生物圈的各处。作为光合细菌的分离源，一般可从富营养化的湖泊、池沼、海滩、以及水田、硫黄泉、灌水土壤、和污水厂活性污泥、畜牧场水沟等厌氧或缺氧环境采样。在较深的水体，可使用采水器采取厌氧层的水。在较浅的地方，可直接用吸管吸取带底泥的水。采样的同时记录水温、pH、有无H2S气味等项内容。将采集到的水样或泥样放在厌氧、低温条件下，带回实验室进行分离。 ②光合细菌富集培养基 用于光合细菌富集培养用的培养基有许多配方，这里仅介绍日本星野氏推荐的基本培养基I和基本培养基II。前者适合于红螺菌科的光合细菌，后者适用于着色菌科和绿菌科的菌。 基本培养基I： KH2PO4 0.5g K2HPO4 0.6g (NH4)2SO4 1.0g MgSO4·7H2O 0.2g NaCl 0.2g CaCl2·2H2O 0.05g酵母浸出汁 0.1g微量元素溶液（见后）1mL 生长因子溶液（见后）1mL蒸馏水1000ml以上配制成的培养基pH值约6.7 根据需要，可在上述培养基中添加一些成分，如富集的是缺少同化型硫酸还原系的菌种，则可在基本培养基I中加入0.01%硫代硫酸钠；如是海洋

光合细菌在农业生产上的应用分析研究进展

光合细菌在农业生产上的应用研究进展 摘要：光合细菌是一种优质的有机肥，在农业作物上施用具有独特的功效，与其他微生物肥料相比，更具综合效 应。概述了光合细菌的性质，同时对光合细菌在农业中的作用以及在不同作物上的应用效果进行了介绍和展望。 关键词：光合细菌；农业生产；应用 Recent Research on Application of Photosynthetic Bacteria on Agricultural Production Abstract： Photosynthetic bacteria is a kind of high-quality organic fertilizer in agricultural crops, with unique functions and hare higher comprehensive effects compared with other microbial fertilizer. The character of photosynthetic bacteria was summarized in this paper，meanwhile the functions of photosynthetic bacteria and the applied effects on agriculture were described and expected in this paper. Key words： Photosynthetic bacteria；Agricultural production；Application 由于农业上大量使用无机肥料与化学农药，造成土壤残 留农药的毒害，土壤盐化、板结严重，土壤肥力趋于衰竭；与 此同时，随着人们保健及环保意识的增强，人们对食品的要 求不仅局限于数量和品种，更注重质量。针对此种现状，开 发绿色食品是解决环境污染、保持农业可持续发展和提高城 乡人民生活质量的根本途径。生产绿色食品的关键是生产 过程无污染，应避免农药、肥料等造成的环境内部污染，应利 用生物技术防治。光合细菌因其本身特有的生理生化性质， 使其既具有理论意义又具有实用价值，成为现代生物技术研 究的热点之一。 1 光合细菌的性质 光合细菌

光合细菌培养参数的研究

光合细菌PS3培养参数的研究 摘要:为有效提高光合细菌邢3在工厂化生产中的生物量,对其主要培养参数进行了系统的研究。所涉及的培养参数包括:光源、光照度、溶解氧、培养基pH、盐度、接种浓度等。结果表明:PS3在厌氧条件下生长较好,而其最适接种浓度、光照度、光源、pH及盐度分别为10%、4以刃h(钨丝灯)、6.5一7.0、5。 关键词:光合细菌;培养参数 ThestudyoncultivatingParametersofPhotosyntheticbacteria PS3 光合细菌(photosyntheticbacteria)广泛分布提供质优价廉的产品,本实验对光合细菌PS3培养 于淡水、海水、极地或温泉(包括高热水体)以的主要参数进行了较系统的观察和研究,现将实验 及高盐、高有机质含量等不同的生态环境中,是一情况总结如下。 类行不产氧光合作用、具有复杂代谢功能的微生 花”上石草.:二二或二议一二二几二”公二二万二1材料与方法物,它能利用多种基质,可营异养、自养或兼性营一’,‘,’‘’‘’一 养;存在着好氧、厌氧和兼性厌氧类型[l]。光合1.1菌株 细菌在维持自然界的生态平衡、废污水的处理等方试验菌株PS3由中国水产科学研究院南海水产 面有着重要作用,同时光合细菌作为单细胞生物可研究所饲料与健康养殖开发中心富集、分离。 以从中获得较丰富的单细胞蛋白,其广泛应用于农1.2实验方法 牧渔业尤其在水产养殖中的应用更为广泛〔,一3〕。为本实验所采用的培养条件是不同光源和光照 生产更好的优质菌液,促进工厂化生产,为养殖业度、溶解氧、培养基pH值、盐度、接种浓度。试 收稿日期: 资助项目: 作者简介: 通讯作者: 2以」6切刀3;修回日期:2〕拓刀8一17 广东省重大科技兴渔项目(B200201A01);国家“十五”科技攻关计划专题(2004BA526BO202) 洪敏娜(1980一),女,技术员,从事水产微生态制剂的研究与开发。E一mail:hmnIgso@163.。。m 杨莺莺,E~mail:”y402@https://www.wendangku.net/doc/072973832.html,南方水产第2卷 -今-荧光灯(1500lx)fiuorescent 一.一钨丝灯(600lx)tungsten -查-钨丝灯(1500lx)tUngsten -片-钨丝灯Q700lx)tungsten -喂卜-钨丝灯(4000lx)tungsten 叫.-自然光(50000~70000lx)naturallighting

光合细菌培养参数的研究审批稿

光合细菌培养参数的研 究 YKK standardization office【 YKK5AB- YKK08- YKK2C- YKK18】

光合细菌PS3培养参数的研究 摘要:为有效提高光合细菌邢3在工厂化生产中的生物量,对其主要培养参数进行了系统的研究。所涉及的培养参数包括:光源、光照度、溶解氧、培养基pH、盐度、接种浓度等。结果表明:PS3在厌氧条件下生长较好,而其最适接种浓度、光照度、光源、pH及盐度分别为10%、4以刃h(钨丝灯)、一、5。 关键词:光合细菌;培养参数 ThestudyoncultivatingParametersofPhotosyntheticbacteria PS3 光合细菌(photosyntheticbacteria)广泛分布提供质优价廉的产品,本实验对光合细菌PS3培养 于淡水、海水、极地或温泉(包括高热水体)以的主要参数进行了较系统的观察和研究,现将实验 及高盐、高有机质含量等不同的生态环境中,是一情况总结如下。 类行不产氧光合作用、具有复杂代谢功能的微生 花”上石草.:二二或二议一二二几二”公二二万二1材料与方法物,它能利用多种基质,可营异养、自养或兼性营一’,‘,’‘’‘’一 养;存在着好氧、厌氧和兼性厌氧类型[l]。光合菌株 细菌在维持自然界的生态平衡、废污水的处理等方试验菌株PS3由中国水产科学研究院南海水产 面有着重要作用,同时光合细菌作为单细胞生物可研究所饲料与健康养殖开发中心富集、分离。 以从中获得较丰富的单细胞蛋白,其广泛应用于农实验方法 牧渔业尤其在水产养殖中的应用更为广泛〔,一3〕。为本实验所采用的培养条件是不同光源和光照 生产更好的优质菌液,促进工厂化生产,为养殖业度、溶解氧、培养基pH值、盐度、接种浓度。试 收稿日期: 资助项目: 作者简介: 通讯作者: 2以」6切刀3;修回日期:2〕拓刀8一17 广东省重大科技兴渔项目(B200201A01);国家“十五”科技攻关计划专题(2004BA526BO202) 洪敏娜(1980一),女,技术员,从事水产微生态制剂的研究与开发。E一mail:hmnIgso@163.。。m 杨莺莺南方水产第2卷 -今-荧光灯(1500lx)fiuorescent 一.一钨丝灯(600lx)tungsten -查-钨丝灯(1500lx)tUngsten -片-钨丝灯Q700lx)tungsten -喂卜-钨丝灯(4000lx)tungsten 叫.-自然光(50000~70000lx)naturallighting

光合细菌的研究进展_综述_

河北职业技术师范学院学报第14卷第1期,2000年3月 Journal of Hebei Vocation-T echnical T eachers College Vol.14No.1M arch2000 光合细菌的研究进展(综述) 何振平,王秀云,孙学文,马吉飞 (河北职业技术师范学院动物科学系,昌黎,066600) 摘要:综述了光合细菌生理生化特性及培养方法,讨论了光合细菌在水产及畜禽养殖方面的应用效果。 关键词:光合细菌;应用;研究进展 中图分类号:S816173;S91711文献标识码:A文章编号:1008-9519(2000)01-0069-04 光合细菌(Photo Sy nthetic Bactreia PSB)是自然界中重要的微生物类群,具有净化水质功能,又是富含蛋白质的饲料添加剂[1],近年来,随着工农业的发展,局部地区近海、河流、池塘等水域污染严重,给养殖业造成了巨大的损失,使用光合细菌净化水质,提高饲料报酬,在一定程度上收到了较好的效果,近些年来,光合细菌的研究与开发越来越深入。 1PSB的分类 PSB依据1974年的5伯杰鉴定手册6(第八版)可分为两类,即蓝色红菌门和红螺菌目;又可依据Truper pferning(1978)的意见,将不产氧光合作用的红螺菌目分为红螺菌科、着色菌科、绿菌科和绿丝菌科,包含18属45种细菌。其中在生产上有意义的红螺菌科包括红螺菌属、红假单胞菌属和红微菌属。 2PSB的特性 211PSB的形态与大小 PSB一般为球形、卵形、杆形、弧形、螺旋形、环形、半环形、丝形,也可随培养条件和生长阶段以及菌种不同变为链状、锯齿状、格子状、网球状等。其中红螺菌科大小为(016~017@1~10L m),着色菌为(1~3@2~15L m),绿菌菌科为017~1@1~2L m。 212PSB的生化特性 以红假单胞菌、红螺菌为例(表1)。 213PSB的培养特性(表2) 3PSB富集培养方法 PSB是一类水圈微生物,广泛分布于海洋、江河、湖泊、沼泽、池塘及活性污泥和土壤中,可从中重复富集、分离纯化获得。所用的培养基含有碳、氮、磷和一定量的镁、钙、钠和微量元素[2]。生产性培养包括三级培养法和工厂化大规模培养两种。 311三级培养法 一级培养采用试管或盐水瓶,接入菌种,二级培养采用500~2000mL玻璃瓶,加入一级培养物,使一级培养物的体积分数为011~012。三级培养采用25~50kg的透明塑料桶,加入二级培养物,使二级培养物的体积分数为012~013[3]。 312工厂化大规模培养 采用工业用有机废水、废渣和农副产品、动物粪便等。如可用农副产品麦麸作培养基,其工艺流程包括麦麸水解、清除固体残渣、水解液中和、光合细菌接种、细菌回收、纯化、最后制成干品[3]。 收稿日期:1999-10-22 修改稿收到日期:1999-12-03

光合细菌在水产养殖中的功用

光合细菌在水产养殖中 的功用 集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-

一、光合细菌在水产养殖中的功用 光合细菌(PhotoSyntheticBacteria.简称psb)是一大类在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌的总称。光合细菌属红螺菌目，分属于红螺菌科、着色菌科、绿杆菌科、绿色丝状菌科，共4科23属80余种。应用较多的，光合细菌具有多种异养功能：固氮、脱氮：固碳、硫化物氧化等，与水体中的氮磷、硫循环密切相关，在水体的自净过程中扮演着重要角色。从不同的角度描述，PSB在水产养殖中具有以下六大功能。 1、水质净化剂 随着养殖水体的日趋严重的污染和富营养化些，氨氮、硫化氢等有害物质已严重影响到养殖动物的生长，如料转化率低，其它的病原菌生长受阻，从而起到了水质净化的作用。大连水产学院的养虾试验结果表明，使用PSB提高单23.1％。 2、饲料添加剂 将PSB的菌液／223％--5％的量添加鱼饲料中，可降起来低料系数，增强机体力病能力，促进试验表明，添加菌液优于添加干燥的菌体。 3、鱼虾苗种培育的保护 psb应用子鱼虾蟹贝的育苗中，可促进幼体生长、变态，提高成活率。因为PSB可通过争化水质，来改善幼体的发育环境，再者可直接被幼体作为适口饵料而增加营养源。 4营养丰富的饵料 psb菌群可直接被鱼虾滤食，更是浮动物的好饵料，而浮游动物则是虾、蟹、鱼类苗种及鳙鱼等成鱼的直接食料。 5、防治鱼病 (1)PSB通过对有害物质的异养作用达到净化水质，减少疾病的发生。 (2)通过降解鱼药及污水的污染，改善鱼类的生长环境，增强鱼体体质。 (3)光合细菌占优势时，可抑制其它病原茵的滋生，据试验，经常使用PSbs可治愈控制烂鳃、烂尾、水霉、赤鳍等疾病。 6、消除耗氧因子底质中的有害物质在分解转化中，要消耗氧，而psb吸收了耗氧物质接增氧的作用。 二、光合细菌的生长需求 光合细菌的生长需要有适宜的外部环境和合理的营养条件，才能正常地、高速地繁殖，产出优质的菌液。 (1)适宜的外部环境,(1)基质：洁净的淡水、海水或加粗食盐的淡水(本文洁净水指无菌水)。 (2)温度：15~C--45~C，最适28~C--36~C。 (3)光照：太阳光或4000勒克斯(LX)的光源(相当于60瓦的白炽灯)。 (4)PH值：8--8．5为佳(可适6--10)。 2、合理的营养条件： 光全细菌营养元素及合理的配比，是光合细菌营养需求的重要的条件。 psb能通过细胞壁有选择地吸收碳、氢、氮，磷，钾，钠，镁，硫及某些微量元素。光合量细菌的获能形式可概括为： (1)光合作用获能：只要供氢体和碳源合适，所有的PSB都能在光照厌气条件下，通过光合磷酸化过程获得能量。

光合细菌的研究与应用展望

光合细菌的研究与应用展望 汪大敏杨国武李皎 ( 陕西省微生物研究所） 摘要 本文综述了光合细菌的研究及应用领域。介绍了光合细菌的种类、分布、生理特性及其在农业、环保、食品、化妆品、医疗保健和新能源等领域的应用研究。 关键词：光合细菌农业环境保护食品、化妆品、医疗保健和新能源 一、概述 光合细菌(Photosynthetic bacteria)亦称光能细菌是一类能进行光合作用细菌的总称。它是地球上最早出现的具有原始光能合成体系的原核生物。 光合细菌的最早是由德国科学家埃伦伯格1836年发现记载的，他发现两种使池塘、湖泊水体变红的生物，且其生长繁殖与光照和硫化氢的存在有关。1883年美国科学家恩格尔曼根据“红色微生物”聚集生长在波长与细胞内色素吸收波长相一致的光线下的事实，认为这类微生物能够进行光合作用。直到20世纪30年代，荷兰微生物学家 C.B.范尼尔发现有些细菌可在无氧条件下利用光能进行与光合作用类似的反应。并且它们是从硫化氢而不是从水中取得还原二氧化碳的氢，也不释放氧气。他把这个反应称为细菌光合作用。此外，人们

还发现有些细菌可通过氧化一些无机物获得能量进行有机物的合成反应,其过程和光合作用有许多类似之处,被称为化能合成作用。 深入研究光合细菌在理论上具有重要意义。可以为探索生命起源和生物进化提供科学依据，在微生物的各类代谢类型中开辟了一条比较生物化学的研究途径，以期找出它们之间的生化统一性。多年来，光合细菌还一直是研究植物光合作用、生物固氮机理的重要材料。由于分子生物学新技术和其它遗传系统在光合细菌中成功的应用，有利地促进了这两方面的研究，而且近年来取得了突破性进展。20世纪80年代后期，日本学者在海洋微生物中发现了在好氧条件下也能进行光合作用的细菌类群，进一步丰富了光合细菌的代谢功能。20世纪前半叶，人们一直没有发现光合细菌的实际应用价值。至70年代才开始注意其应用价值。由于光合细菌具有复杂多样的代谢功能和丰富的营养及生理活性物质而在应用方面显示了越来越巨大的潜力，应用前景十分广阔。 二、光合细菌的种类 光合细菌均为革兰氏阴性细菌，菌体呈球形、卵圆形、杆状、半环形或螺旋状。大部分单个存在，仅有红微菌属等少数菌菌体细胞间有细丝相连，形成链状丝状体，有些菌种的细胞形态易随培养条件和生长阶段的不同而发生变化。细胞大小通常为0.6-0.7×1.0-10微米。多数光合细菌以鞭毛运动，亦有滑行运动和不运动者。光合细菌细胞内存在以细胞膜内折形成的囊状载色体，其中包含细胞色素和色

光合细菌的培养及应用技术

光合细菌的培养及应用技术 1 引言 光合细菌（photosynthetic bacteria,简称PSB）是一群能在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用有机物作供氧体兼碳源，进行不放氧光合作用的细菌，广泛分布于水田、湖沼、江河、海洋、活性污泥和土壤中，依据《伯杰细菌鉴定手册》（第九版）可分为6 个类群，27 个属。不产氧光合作用的红螺菌目分为紫细菌（purple bacteria）、绿细菌（Greenbacteria）和日光杆菌属（Heliobacteria）、红色杆菌属（Erybrobacter）。其中紫细菌中包含有红螺菌科（Rhodolspirillaceae）、着色菌科（Chromatiaceae）、外硫红螺菌科（Eceothiorhodospiraceae），包含16属49种。其中在生产上有意义的红螺菌科包括红螺菌属、红假单胞菌属和红微菌属[1]。PSB 均为革兰氏阴性细菌，一般为球型、卵形、杆形、弧形、螺旋形、环形、半环形丝形，也可随培养条件和生长阶段而改变，大部分单个存在。PSB的一般菌体组成及营养成分见表1[2].表1 光合细菌菌体的组成与小球藻等比较Tab. 1 Components comparison betweenphotosynthetic bacteria and ChlorellaP S B 含有较高的优良蛋白质，粗蛋白含量为 65.45%，含有17 种氨基酸而且消化率较高；粗脂肪约7%；可溶性糖类约20%；粗纤维约3%[1]；维生素B12 含量是酵母的200 倍、小球藻的4 倍[2]，生物素含量也比较丰富；菌体的脂类成份含有大量的叶绿素、类胡萝卜素和辅酶Q(泛醌),迄今已从PSB中分离出80 种以上的类胡萝卜素。叶绿素和类胡萝卜素对养殖生物的健康生长，增强对疾病的抵抗力有很大的益处。辅酶Q4 是与生命活动有重大关系的生理活性物质，PSB 中的含量特高，是酵母的13 倍。以上特点决定了PSB 可做为畜禽、鱼虾的饲料。但PSB 中缺乏ω3 系列20 碳以上的高度不饱和脂肪酸，单独作为仔鱼的初期饵料时，需与其它富含高度不饱和脂肪酸的饵料同时使用。 2 光合细菌的培养 水产养殖市场对PSB 活体菌种的需求缺口很大，为了满足水产养殖对PSB 活体菌种的需求，PSB的生产方法有很多，但是到目前为止，还没有进行产业化生产PSB的报道。冯云等[3]用50L的塑料桶来厌氧培养PSB，使培养密度达到2.1 × 109 个/ml；杨绍斌[4]在塑料大棚内建大小2000～5000L 的水池使其厌氧发酵富集扩大培养，培养液中含PSB 活菌数可达5 × 106 个／毫升；鄂春宇[5]用塑料薄膜袋培养PSB，培养密度达到2.5～3×105个/ml,12个月生产50 多吨，但是在PSB的密度检测时，很容易染菌。由中科院开发的PSB 大规模生产工艺，产品含菌量达到5 × 1010个／毫升，保质期3 个月以上，并可根据客户要求，设计和建设不同规模的生产线[6]。 2.1 菌种 菌种可从采集的池塘底泥或海水中重复富集、分离纯化获得.若用保存下来的菌种，在培养前必须提纯复壮，才能有效地进行扩大培养。光合细菌的生产需要采用优良菌种，要求菌种活性高，菌液中菌体分布均匀、无下沉现象，目前养殖中使用的PSB多为红螺菌科和一部分着色菌科的复合菌株[7]。 2.2 培养基及培养条件 PSB 培养中除碳、氮、磷等主要营养元素外，还需要一定量的镁、钙、钠和有关的微量元素，将所需的营养元素按一定的比例配成适于菌体生长繁殖的培养基。本实验室采用酵母膏、蛋白胨培养基，基本配方为:CaCL2 0.3g，MgSO4·7H2O0.5g，酵母膏3g，蛋白胨3g，蒸馏水1000ml，pH: 6.8. 如需制固体培养基再加2%琼脂。培养温度：25℃～30℃最佳，光照强度：2000LX～5000LX，PH：7.5～8.5 最佳。