光合细菌

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光合细菌简介



　　光合细菌是20亿年前地球上最早出现的利用太阳能进行光合作用生长繁殖的原核古老微生物。在自然界C、N、P循环中起着重要的作用，随着科技的进步，光合细菌独特、神奇的功能展现出了广泛的应用前景，它的作用机理主要表现在以下方面：
　　优势种群理论：在正常微生物群及其宿主和环境所构成的生态系统内，少数优势种群 对整体起控制作用，一旦失去就可导微生物失调，光合细菌就在于补充或恢复优势种群，使失调的微生态达到平衡。
　　生物佶伉理论：光合细菌的代谢产物共同组成化学屏障，在黏膜、皮肤等表面形成生物屏障，阻止病原微生物的定植。
　　三流运转理论：光合细菌可以成为非特异性免疫调节因子，增强吞噬细胞的能力和细胞产生抗体的能力，抑制腐败细菌和毒性物质的生长，保证微生态系统中的基因流、能量流和物质流的正常运转。
它不仅具有独特的作用机理，而且还富含多种生物活性物质，如B族维生素、叶酸、烟酸、泛酸、生物素、VB12、辅酶Q和类胡萝卜素等。具有促进生物机体新陈代谢、生长发育、增强免疫能力和调节生物体微生态平衡等综合生物学功能。
光合细菌的应用是多方面的，随着逐渐深入的研究与开发，它在养殖业、种植业、人体天然保健食品、饮品、化妆品、环境治理等方面将会发挥出巨大的功能与作用，为人类的生存和自然环境的保护提供更多的帮助。



　　中国科学院成都生物研究所自上世纪八十年代初即从事光合细菌在畜禽养殖、环境保护及保健品方面的研究与开发。二OOO年，瑞兴生物下属控股企业德阳瑞兴生物工程有限公司与中国科学院实施院企合作，共建光合细菌研发平台，承接了四川省重点科学技术攻关项目“微生态制剂光生素的研制及应用”。该项目是光合细菌研发平台开发出的第一项重大科技成果，于2002年6月21日由四川省科技厅组织成果验收鉴定，并颁发了鉴定证书，其知识产权由双方共享。



　　光合细菌研发平台是一个生物系统工程。本公司在中国科学院、中国农业科学院、四川农业大学等院校生物学专家、营养学专家的主持下，根据光合细菌应用广泛的特点，已经成功研制出涉及人体保健、环境保护、农业种植等多个领域的高新生物技术产品。主要有：



　　光生素：光生素成果，鉴定结论：成果具有创新性、先进性和实用性，有较高学术水平和重要应用前景。成果整体水平国内同类研究的领先水平。
　　阳光健：它是以光合细菌为主配制而成的新型人体保健品，可调节人体内微生态平衡，促进新陈代谢，增强免疫抗病能力，改善睡眠，排毒养颜、延缓衰老。目前已有2000多名自愿者参与试验，使用后效果良好。公司计划将其作为第二个产品推向市场。
　　水净宝：它是一种生物活水剂，可使大面积水源的有机污染得到有效地控制和处理，且成本低、使用方便。由于水净宝的使用不需要象一般污水处理厂那样添置复杂的设备和设施，因此更适合在自然的环境中如湖泊、水库、水塘以及近海水产养殖进行水体处理，从而具有更好的经济效益。
　　绿生素：作为新型生物固氮产品，可促进植物光合作用，提高产量，减少化肥使用量。
　　另外，本公司还对光合细菌的其它作用进行了深入的研究，如：发利生（人体保健品）、利生素（花卉专用）、净能宝（清洁能源）等。



http://www.rsbio.com/hxjs.asp

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光合细菌的应用


生命科学学院 02级生物科学专业



李成仁023311025 张若伟023311035 罗连023311040 周广023311042



摘要：光合细菌能够利用进行光合作用，同时固氮产氢，在自然界的碳、氮、硫循环中起着重要作用近期研究表明，它在净化水质、鱼虾养殖、禽畜饲养、生物肥料、人类保健及新能源开发方面也有重要用途，成为世界微生物学界关注的热点。



关键词：光合细菌 产氢 固氮



光合细菌，简称PSB(photosynthetic bacteria)是水圈微生物的一类，广泛分布在海洋、湖泊、江河、水田、污泥、土壤等各个角落，分布于水的厌气层中，进行不产氧的光合作用而合成自身营养物质。至今分离得到的已知PSB涉及到7个亚群、28个属、80多个品种。在不同的自然环境下，光合细菌具有多种不同的功能(固氮、产氢、固碳、氧化硫化物等)，在自然界的碳、氮、硫循环中起着重要作用。



光合细菌个体极小，约为小球藻的5%左右，但营养成份却非常丰富。经分析，菌体含蛋白质63.8%、脂肪8 .2%、可溶糖类20.8%、粗纤维2.8%、灰分4.4%。各类维生素的含量也很丰富，如胡萝卜素含量约为0.56mg/g、B族维生素88 mg/g及全套氨基酸，因而被称为营养食品和饲料添加剂的新载体，应用范围十分广泛，大有开发价值。



由于光合细菌具有上述独特的生理生态学特性，使它在净化水质、鱼虾养殖、禽畜饲养、生物肥料、人类保健及新能源开发方面的应用越来越被科学界看重，成为世界微生物学界关注的热点。



PSB的生理特性



光合细菌在有光照缺氧的环境中能进行光合作用，利用光能同化二氧化碳。与绿色植物不同的是，它们的光合作用是不产氧的。光合细菌细胞内只有一个光系统，即PSⅠ，光合作用的原始供氢体不是水，而是H2S（或一些有机物），这样它进行光合作用的结果是产生了H2 ，分解有机物，同时还能固定空气中的分子氮生成氨。光合细菌在自身的同化代谢过程中，又完成了产氢、固氮、分解有机物三个自然界物质循环中极为重要的化学过程。这些独特的生理特性使它们在生态系统中的地位显得极为重要。






光合细菌的应用与开发



放氢与能源开发



光合细菌光合机构的核心是色素蛋白复合体，它包括捕光色素蛋白复合体(LHⅠ和LHⅡ)以及反应中心蛋白复合体(RC)。LHⅠ和LHⅡ主要进行光能的吸收和传递，而RC是光能转化的最重要反应场所。LHⅡ吸收光子后通过LHⅠ传递给RC，RC利用光能进行电子传递和质子转位耦联，从而建立起的跨膜的质子梯度，驱动ATP的合成，使光能转变成化学能。电子传递固的最终受体是Fd，固氮酶在ATP提供能量条件下，接受Fd传递的电子，将H+还原为H2，完成固氮和放氢功能。






在自然界，很多生物过程不是由单一菌株所完成的，必须依靠2种或多种微生物共同完成。光合细菌可与多种生物组建形成良好微生态产氢体系，使其在转化可再生生物质资源(例如纤维素和有机废水)生产氢能方面具有显著优势。例如，利用Rb.capsulata野生型和吸氢酶缺陷变异株分别和纤维素降解菌ATCC21399共培养，进行纤维素产氢研究，结果野生型产氢量只有12 — 43mol/mol葡萄糖，而变异株产氢量达46 — 62mol/mol葡萄糖。混合培养产氢技术不仅可显著提高产氢量，而且可彻底降解大分子有机物为CO2和H2O。但现有混合培养产氢研究常采用两步转化法，即将大分子有机物的厌氧降解和小分子有机物的光合放氢过程分两步完成，工艺较复杂。如采用一步转化法可简化工艺，可降低成本，但缺乏控制发酵参数的有效手段。山东大学建立了光合细菌ERIC-PCR新方法，该方法是用在肠杆菌基因间的重复保守序列引物对基因组DNA进行PCR扩增。研究表明，不同种属光合细菌的ERIC-PCRDNA指纹图谱具有特征性，可在分子水平上进行快速归类和鉴别，有望应用于混合培养产氢研究。



在现有制氢技术中，化石燃料和电解水制氢技术的工艺已基本成熟，但却面临着矿产能源枯竭和生产成本高、环境污染的难题。21世纪能源从化石型逐步转化为生物质型已成为不可逆转的发展趋势，而光合细菌产氢是目前研究得最多、最深入的一个方向，生物制氢技术走向成熟，能源开发就会迈上一个全新的台阶。






PsB在高浓度有机废水处理中的应用



PSB普遍具有降解卤代化合物和芳香化合物的能力。研究发现其降解这类化合物的途径与其他细菌有类似之处。这有利于进一步阐明这类化合物的降解机理，为开发出高效降解该类化合物的工程菌奠定基础。



卤代化合物虽然是工业生产过程中形成的一大类重要的化学物质，但其毒性和难降解性又使其成为环境中的主要污染源之一。自然界中能够有效降解这类化合物的微生物很少。解这类化合物的微生物很少。近年来，Mcgrath和Harfoot初步研究发现光合细菌Rhodospirillum和Rhodospeudomonas能够在厌氧光照条件下，去除卤代羧酸化合物中的卤素，生成相对应的脂肪酸，然后被菌体利用作为碳源。



而在降解芳香化合物方面则有研究表明，R.palustrisCGA001能够在好氧、厌氧和微好氧3种不同条件下降解约27种芳香族羧酸化合物，其中大部分化合物在厌氧条件下降解的较好。



另外PSB也能降解芳香族硝基化合物。Blasco和Castillo报道Rhodobacter capsulatusElF1能够在光照条件下，降解硝基酚。



虽然PSB能够降解的有机污染物的范围较广，但其对难降解的有机污染物的降解范围和降解能力仍然有待于深入研究，以期为今后的实际废水处理给予理论上的指导。随着PSB降解有机污染物的机理的进一步阐明，利用基因工程技术，构建高效降解有机污染物和具有新的降解途径的PSB工程菌，将会提高其应用价值，使其得到广泛的应用。

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PSB作为饲(饵)料添加剂在畜禽、水产业上的应用



日本是最早将光合细菌应用于水产养殖的国家，在我国南方，PSB在60年代也开始被应用于水产养殖上。目前PSB被广泛应用于海水、淡水鱿类、虾类、贝类等的养殖、育苗，以及轮虫等饵料生物培养，对水产养殖的作用主要表现在：净化水体、作为饵料添加剂和防治鱼病等。



1、净化水体：



PSB的水中清污功能和其独特的光合作用有关。与藻类及其它水生植物的光合作用利用CO2和H2O不同，PSB的光合作用能在量消耗水中有机物、氨态氮，很多种类还可利用硫化物，而正是这些物质构成了水中的主要污染物。因此PSB的光合作用可减少水体中的污染物、改善水质。同时还可间接提高水体中溶解氧含量。崔竞进等到在实验室用多株PSB混合菌液处理废水，COD去除率达90%以上，极大地提高了水体中溶解氧的含量。



2、作为饵料或饵料添加剂



光合细菌的营养成分丰富，其粗蛋白含量远高于玉米、大豆、蚕豆、蚕蛹、豆饼、豆渣、花生饼、菜籽饼等，甚至高于国产鱼粉，而且其它营养成分含量也较高，在饲料中少量添加，可以提高饲料效率，增加脂肪含量，提高鱼类生殖率和抗病力，改善色泽。



另外，在提高育苗成活率方面，光合细菌的作用已经得到承认，只是在用其作为鱼苗开口饵料还是作为饵料添加剂方面尚未达成一致的意见。这可能与鱼苗的种间差异性和投喂方法有关。



3、防治鱼病



在鱼池中少量使用光合细菌，能促进鱼类摄食，并能通过鱼鳃进入体内，补充鱼类营养，使鱼更健壮，对疾病抵抗力更强；同时，光合细菌又能改善水质，消除鱼类患病的条件，从内外两方面预防鱼病，这已经为许多研究所证明。小林正泰另辟蹊径，利用光合细菌对鲤鱼穿孔病，金鱼绵头病、鳗鱼水霉病及南方黑鲷擦伤病等进行治疗。将病鱼放在光合细菌培养液稀释10倍的菌液中浸洗10~15分钟，再放于投施适量光合细菌的池中饲养，15天后病鱼康复。






PSB作为生物肥料在农业上的应用



光合细菌是生物圈中仅次于高等植物的初级生产者,在碳、氮固定及土壤中的硫循环中都是重要角色。它能利用可见红外等较长波长的光能,将土壤中的硫氢化物和碳氢化物中的氢分离出来,与CO2,Ｎ2等混合在一起合成糖类、氨基酸类、维生素类、生物活性物质等。光合细菌的生产力是非常高的,Culver和Brunskil报道,在Fayetteville Green Lake中,Chlorobium的生产力达1600mg/m3·d,而一般微生物的生产量仅有100～200 mg/m3·d,这是土壤中有机质增加的主要原因。光合细菌有很强的固氮能力,与其他固氮菌相比,其最大的特点是能量来源于最廉价的光能,而且波长正好同植物吸收的波长不同,二者呈互补关系。光合细菌在固氮、固碳的同时,将植物不能吸收的光能导入土壤生态系统之中。把光合细菌与其他异养微生物一起培养,固氮活性增加。光合细菌能产生许多促生长因子、维生素、辅酶Q和光合色素等,可激活植物细胞的活性,提高作物光合作用的能力。光合细菌能有效地降解或转化土壤中的残留农药、硫化氢和胺类等有毒化合物,对土壤起一定解毒作用,从而避免或减少上述毒物在农作物中的积累。光合细菌能促进土壤微生物的增殖,而细菌的显著增殖可增加土壤中可给性氮素和磷素的含量;固氮菌的增加则能促进生物固氮作用,增加土壤含氮量,提高土壤肥力;放线菌含量的增高有利于分解土壤中有机质,并产生抗生素和激素类物质,有效抑制某些病原菌的生长,对各种病害起一定防治作用。由于光合细菌在土壤中的无机光能代谢增殖,大大刺激了固氮菌和放线菌等异养微生物的增加,使土壤中微生物总量增加;土壤中有机肥的施入,是这些异养微生物增殖的物质基础,因此,二者合用效果最佳。由于土壤中微生物总量的增加,加速了土壤团粒结构的形成及土壤养分的再生和有效化,从而为植物生长创造了良好的环境,这就是光合细菌增产的主要理论依据。






光合细菌的研究应用，在日本、东南亚等国已相当普及。应用领域涉及水产、畜牧、花卉、果蔬、环保等诸多方面，并已被作为改善生态环境，增产增效益的重要措施。但是在我国，对光合细菌的研究较晚，在水产养殖生产中的应用也是近几年才有的事。所幸的是，光合细菌的应用价值正被越来越多的人们所认识，国内现在已经有了以生产光合细菌为主的生物技术厂家。放眼将来，PSB的应用必将为生物技术产业的发展添上光辉一笔。









参考文献：



①《光合细菌生物制氢》 杨素萍 曲音波 《现代化工》2003年9月



②《光合细菌降解有机污染物的研究进展》 吕红 周集体 王竞



《工业水处理》2003年10月



③《光合细菌在水产养殖上的应用研究与进展》 丁雷 赵德炳 《水利渔业》2001年



④Culver D A, Brunskill G J. Fayetteville Green Lake New York, V. Studies of Primary production and zoo plankton in a meromictic Lake［J］. Limnol Oceanogr,1969,14:862 . 873.



⑤《光合细菌及其应用现状》 龙思思 谢数涛 段舜山等 《生态科学》2002年2月



⑥《光合细菌的应用现状与前景》 王桂文 周兴 刘晖 李海鹰



《广西科学院学报》1995年3月



⑦《现代分子细菌学 府伟灵主编 汕头大学出版社 19990年



⑧《光合细菌产氢研究进展》 杨素萍 赵春贵 曲音波 钱新民



《水生生物学报》2003年1月



⑨《神奇的光合细菌》 刘金保 《内陆水产》1995年第11期

⑩《光合细菌的生态意义及应用价值》 陈声明 贾小明 叶旭红

《环境污染与防治》1994年4月

http://202.116.74.184/try/YUNCAN/04-A-25-35-40-42.doc

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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?它们以光为能源来进行光合作用，以水或其他无机物作为供氢体，还原CO2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类型。这类生物同化CO2的方式可用以下通式表示：






　　（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CO2为主要碳源。这类生物能氧化某些无机物（如NH3、H2S等）取得的化学能去还原CO2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。



化能合成作用细菌



　　硝化细菌是比较典型的以能进行化能合成作用的细菌，它主要分两类：一类是亚硝化细菌，可将氨氧化成亚硝酸；另一类是硝化细菌，可以把亚硝酸氧化成硝酸，两者释放的能量都能把无机物合成有机物，具体反应如下：

上面的前两个反应式是说明氨和亚硝酸的氧化和放出能量的过程；最后一个反应式是说明硝化细菌利用前面的两个反应式中所放出的能量，把从外界摄取的二氧化碳和水合成为葡萄糖的过程。



　　硝化细菌包括亚硝化菌和硝化菌。时至今日，人们尚未发现一种硝化细菌能够直接把氨转变成硝酸，所以说，硝化作用必须通过这两类菌的共同作用才能完成。亚硝化菌包括亚硝化单胞菌属、亚硝化球菌属、亚硝化螺菌属和亚硝化囊菌属中的细菌。硝化菌包括硝化杆菌属、硝化球菌属和硝化囊菌属中的细菌。



　　亚硝化菌和硝化菌在偏碱性的条件下生长，它们在土壤中常常相互伴随着生存，并且生长得都比较缓慢。亚硝化细菌和硝化菌对于能源物质的要求都十分严格：前者只能利用氨，后者只能利用亚硝酸。亚硝化菌的代谢产物是亚硝酸，亚硝酸是硝化菌进行同化作用所必需的能源物质。我们知道，亚硝酸对于人体来说是有害的，这是因为亚硝酸与一些金属离子结合以后可以形成亚硝酸盐，而亚硝酸盐可以和胺类物质结合,形成具有强烈致癌作用的亚硝胺。然而，土壤中的亚硝酸转变成硝酸后、很容易形成硝酸盐，从而成为可以被植物吸收利用的营养物质。所以说硝化细菌与人类的关系十分密切。



　　在硝化细菌的作用下，土壤中往往出现较多的酸性物质。这些酸性物质可以提高多种磷肥在土壤中的速效性和持久性、可以防冶马铃薯疮痂病等植物病害，甚至可以使碱性土壤得到一定程度的改良。



　　除硝化细菌外，能进行化能合成作用的细菌还有硫细菌、铁细菌等。



新陈代谢类型的进化



　　从进化的过程分析，原始生命出现在还原型大气的环境中，由于没有氧的存在，以及细胞内还没有形成复杂的、能合成有机物的相应的结构，因而此时生物的代谢类型应属于厌氧异养型。自从出现了光合细菌和蓝藻以后，同化作用出现了自养型，同时大气中氧气的出现，为兼性厌氧型细菌（与真核单细胞生物酵母菌代谢类型相似）和需氧型细菌的出现提供了条件。在长期的生物进化过程看，新陈代谢类型的出现顺序可能是：异养厌氧型、光合自养型、异养兼性厌氧型、异养厌氧型。

资源来源  《生物学通报》2002．02

http://www.fcgsgz.com/Lib2003/jxzy/shengwu/g2/sw14/kzzl2.htm

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光合细菌的培养方法

光合细菌(简称PSB)是地球上最早出现具有原始光能合成体系的原核生物，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，其广泛存在于地球生物圈的各处。光合细菌在水产养殖上的应用主要有以下五个方面：作为养殖水质净化剂；作为饲料添加剂；用于鱼、虾、贝幼体的培育；作为动物性生物饵料的饵料；防治鱼病。光合细菌的培养，按次序分容器工具的消毒、培养基的配制、接种、培养管理四步。



　　一、容器、工具的消毒



　　消毒方法参考本报第1199期B3版《单细胞藻类的培养方法》一文中的容器、工具的消毒方法。



　　二、培养基的配制



　　1.培养基配方培养光合细菌首先应选择一个能基本满足培养种的生理生态特性和营养要求、经过培养实践证明且效果比较理想的培养基配方。



　　2.配制培养基的用水如果培养的光合细菌是淡水种，菌种培养可用蒸馏水；生产性培养可用自来水（或井水）配制。如果培养的光合细菌是海水种，则用天然海水（或人工海水）配制。用天然海水配制培养基，可免加镁盐和钙盐，因为海水中镁、钙元素的含量已能满足需要。此外，在海水中加入磷元素时不能用磷酸氢二钾，应用磷酸二氢钾，否则会产生大量沉淀。



　　3.配制按培养基配方把所列物质称量，逐一溶解后，混合，配成培养基。也可把部分组份配成母液，使用较方便。



　　4.灭菌和消毒菌种培养用的培养基应连同培养容器用高压蒸气灭菌锅灭菌。小型生产性培养可把配好的培养液用普通铝锅煮沸消毒。大型生产性培养则先把水用次氯酸钠处理、消毒，然后加入配方所列组份，溶解、混合。



　　三、接种



　　培养基配制好后，应立即进行接种。光合细菌生产性培养的接种量比较高，一般为20％～50％，即菌种母液量和新配培养量之比为1：4（20％）～1：1（50％），且不应低于20％，尤其微气培养接种总量应高些，否则，光合细菌在培养液中很难占绝对优势。



　　四、培养管理



　　光合细菌的培养过程中，管理工作包括日常管理操作和测试、生长情况的观察检查和出现问题的分析处理等三个方面。



　　1.日常管理和测试



　　（1）搅拌或充气　光合细菌培养过程中必须搅拌或充气，其作用是帮助沉淀的光合细菌上浮获得光照，保持菌细胞的良好生长。小型厌气培养常用人工摇动培养容器的方法使菌细胞上浮，可在接种前在培养容器中加入少量玻璃珠，摇动时易于搅起菌细胞。每天至少摇动3次，定时进行。也可使用磁力搅拌器搅拌，把锥形瓶或其他玻璃培养容器放置在磁力搅拌器上，瓶内放磁力搅拌棒，连续搅拌或间隔定时搅拌，搅拌时控制转速以液面微起波纹而无旋涡为适度。大型厌气培养则用机械搅拌器搅拌或使用小水泵使水缓慢循环运转，保持菌体悬浮。



　　微气培养是通过充气帮助菌体上浮的，因为培养液中溶解氧含量增加，光合细菌繁殖受到抑制，产量下降，所以必须严格控制充气量。一般采用定时断续充气，每小时每升水充气1升～1.5升左右，溶解氧含量保持在1ppm以下。



　　（2）调节光照度 培养光合细菌需要连续进行照明，因此在日常的管理工作中，应根据要求经常调整光照度。白天可利用太阳光源培养，晚间则需人工光源照明，或完全利用 人工光源培养。人工光源一般使用碘钨灯或白炽灯泡。不同的培养方式所要求的光照强度有所不同，一般培养光照强度控制在2000lx～5000lx之间，而实验设备好，能有效控制环境条件的厌气培养，细菌生长繁殖快，菌细胞的密度高，光照强度应提高到5000lx～10000lx。调节光照强度可通过调整培养容器与光源的距离或使用可控电源箱调节。



　　（3）调节温度 在光合细菌的培养过程中，能有效地将温度控制在最适宜的条件下，当然是最理想的。而光合细菌对温度的适应范围很广，一般在23℃～39℃均能正常生长繁殖，所以也可不必控制温度，进行常温培养。但如果温度过低，可以把培养容器放在箱子里， 利用白炽灯炮散发的热提高箱内温度，并根据需要调整箱子的密封程度达到调节温度的目的。如果温度过高，可以开窗通风，或用电风扇降温。



　　（4）酸碱度的测定和调整 为了延长光合细菌的指数生长期，提高培养基的利用率和单位水体的产量，测定和调整pH值是一项重要措施。一般采用加酸的办法降低菌液的酸碱度 ，醋酸、乳酸均可使用，而最常用的是醋酸。在日常的管理工作中，必须每天测定菌液的pH 值，当pH值上升超出最适范围，即加酸调整。如果在培养中不测定、调整酸碱度，当光合细菌生长达到一定密度时，pH值也上升到9以上，细菌生长受阻，此时应采收或再接种扩大培养。不调整酸碱度的培养，获得的最终产量较低。



　　（5）测定光密度（O.D.）值光密度值和细胞干重之间是近似线性关系，这种相关关 系常用来测定培养物的浓度。首先根据测定的数据画出相关的标准曲线图，然后测定菌液的 光密度值，即可根据标准曲线大致估算出菌细胞的浓度。光密度值常用分光光度计测定。在日常管理工作中，通过测定菌液的光密度，可以了解光合细菌的生长繁殖情况。



　　2.生长情况的观察和检查



　　在培养过程中，可以通过观察菌液的颜色及其变化来了解光 合细菌生长繁殖的大致情况。菌液的颜色是否正常，接种后颜色是否由浅迅速变深，均反映光合细菌生长是否正常以及繁殖速度的快慢。此外，通过测定菌液的光密度值及其变化情况 ，能更准确地了解菌体的生长繁殖情况。接种后，光密度值迅速加大，表示生长正常、繁殖迅速。如果光密度值不增加以及菌液颜色不正常、出现菌体附壁等现象，说明培养效果不良 。必要时还可以通过显微镜检查，了解细菌生长情况。



　　3.问题的分析和处理



　　通过日常管理、检测、观察和检查，了解光合细菌的生长情况， 就可以结合当时环境条件的变化进行分析，找出影响光合细菌正常生长的原因，采取相应的对策。影响光合细菌生长的原因很多，从内因看菌种本身是否优良，即接种的母种的质量是 否优良；从外因看，不外乎是光照、温度、营养、敌害、厌气程度等方面。



http://www.coi.gov.cn/scyz/yzjs/120735.htm

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光合细菌的营养要求



不同的光合细菌，光合作用的途径不完全不相同。这就决定了它们对各种营养要求也不一样。

　　(一)对碳源的要求根据光合细菌对碳源利用途径的区别，可以分为三种营养方式：
　　1．光能自养型(菌)这类光合细菌以二氧化碳作为主要碳源，以硫化氢作为光合作用的供氢体，例如着色菌科和绿杆菌科的细菌。它和藻类植物及高等植物的不同点在于供氢体的不同，藻类植物．与高等植物是以水作供氢体。

　　2．光能异养型(菌)这类光合细菌是以各种有机物作为碳源，同时也以有机物作为供氢体，例如红螺菌科的细菌。它和藻类植物及高等植物的光合作用的不同点在于：不仅供氢体不同，而且碳源也不同。

　　3．兼性营养型(菌)这类光合细菌的特点是既能利用二氧化碳作为碳源，也能利用小分子有机物作为碳源，它的供氢体是硫化氢或有机物，例如绿色丝状菌科的细菌。

　　 采集:黄子
　　(二)对氮源的要求光合细菌的氮源途径较广，有的细菌能充分利用铵盐、氨态氮等无机盐作为氮源，有的能利用硝酸盐和尿素作为氮源。另外，还有一类紫细菌的光合细菌能够通过固定氮来提供氮源。

　　(三)对生长因子的要求光合细菌的生长过程中，不同的科属对生长因子的要求也不一样，甚至同一科中不同的种对生长因子的要求也不一样。根据报道，红螺菌科的细菌要求多种生长因子，但不同的种类要求又各不相同；着色菌科和绿杆菌科则不要求有生长因子，但奥氏着色菌需要有维生素B12才能生长。



http://www.fynw.com/nykj/nykjdeta.jsp?id=86725


光合细菌剂发酵生产和利用光合细菌处理废水技术



项目介绍：



1、光合细菌（PSB）的分为四科，不同的菌科培养基和培养条件不同。本实验的菌科为红色非硫磺细菌，即红螺菌科，培养基中的碳源为乙酸钠。



2、淀粉溶液为难沉降溶液，单独絮凝剂（FeSO4和KAlSO4）和光合细菌对淀粉溶液不起絮凝作用，而当光合细菌和絮凝剂混合使用时，则对淀粉有絮凝沉淀作用。并且在对淀粉溶液的絮凝中，光合细菌和辅助离子（Fe2+或Al3+）之间存在着最佳配比。实验表明，在100ml溶液中加入2--3ml光合细菌悬液（OD660在0.8左右），加入5ml 1%的FeSO4或1%的KAlSO4，絮凝效果最佳。



3、豆制品为高浓度的有机废水，本实验用光合细菌——红螺菌科直接对其进行处理，取得了很好的效果。表明，光合细菌特别是红螺菌科可以直接处理高浓度有机废水而不需对其进行稀释等预处理。



4、影响光合细菌处理豆制品废水的因素很多，如温度、氧气、光照、光合细菌的添加量以及废水本身的初始pH值和初始COD等。实验得出，光合细菌处理废水的效果与光合细菌的添加量以及废水本身的初始COD成正比，而能在较宽的温度范围内和一定的pH值下有效的处理废水，光合细菌处理废水在光照和黑暗条件下都能进行。



结果表明：在温度为30℃，pH为7.0--7.5，光合细菌添加量为10%（OD660为0.85左右）条件下，光合细菌处理豆制品废水的效果最佳。在此条件下，废水COD的去除率可在90%左右，最高可达98.5%。



5、PSB法处理废水是一个低成本的厌氧生物处理工艺，实验得出光合细菌处理1升废水的培养成本仅为0.206元。另外，由于光合细菌菌体十分有营养价值，PSB法中的剩余污泥可在农业、养殖业等多方面得到应用，即PSB法可以实现废弃物的综合利用，这不但可为处理废水节省资金，甚至可为处理废水带来利润，故在工业上是很诱人、很有应用前景。



http://www.wfrcsc.com/index/hy/cg/037.htm

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光合细菌的开发应用进展



1．光合细菌的主要类群



光合细菌是能进行光合作用的一类细菌。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。目前，主要根据光合细菌所具有的光合色素体系和光合作用中是否能以硫为电子供体将其划分为4个科：Rhodospirillaceae（红色无硫细菌）、Chromatiaceae（红色硫细菌）、Chlorobiaceae（绿色硫细菌）和Chloroflexaceae（滑行丝状绿色硫细菌）。进一步可分为22个属，61个种。



2．光合细菌的主要生理生态学特征



光合细菌生理类型的多样性使它成为细菌中最为复杂的菌群之一。在不同的自然环境下，它能表现出不同的生理生化功能，如固氮、固碳、脱氢、硫化物氧化等。这使得光合细菌在自然界的碳、氮、硫循环中发挥着重要作用。光合细菌广布于自然界的土壤、水田、沼泽、湖泊、江海等处，主要分布于水生环境中光线能透射到的缺氧区。



光合细菌的光合色素由细菌叶绿素（BChl）和类胡萝卜素组成。现已发现的细菌叶绿素有a、b、c、d、e5种，每种都有固定的光吸收波长。细菌叶绿素和类胡萝卜素的光吸收波长分别为715～1050nm和450～550nm。因而类胡萝卜素也是捕获光能的主要色素，它扩大了可供光合细菌利用的光谱范围。



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。主要表现在：光合细菌的光合作用过程基本上是一种厌氧过程；由于不存在光化学反应系统II，所以光合作用过程不以水作供氢体，不发生水的光解，也不释放分子氧；还原CO2的供氢体是硫化物、分子氢或有机物。



光合细菌不仅能进行光合作用，也能进行呼吸和发酵，能适应环境条件的变化而改变其获得能量的方式。



3．光合细菌的开发应用



光合细菌由于其生理类群的多样性，碳、氮代谢途径和光合作用机制的独特性而受到人们的关注。多年来，光合细菌被作为研究光合作用以及生物固氮作用机理的重要材料。近一二十年中，对光合细菌的应用研究也获得了很大的进展。研究表明，光合细菌在农业、环保、医药等方面均有较高的应用价值。下面着重就光合细菌目前的开发应用动态作一概述。



3．1 光合细菌在养殖业中的应用



3．l．l 光合细菌的营养价值



光合细菌营养丰富。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的含量高。与牛奶、鸡蛋蛋白相比，其蛋白质氨基酸组成齐全，因而被认为是一种优质蛋白源。光合细菌还含有多种维生素，尤其是B族维生素极为丰富，VB12、叶酸、泛酸、生物素的含量远高于酵母。此外，还含有大量的类胡萝卜素、辅酶Q等生理活性物质。因此，光合细菌具有很高的营养价值，在水产和畜禽养殖上有着很高的应用价值。



3．1．2 光合细菌在水产、禽畜养殖中的应用



在水产养殖中，光合细菌可被用于鱼虾以及特种水产品如贝类、蟹、蛙类等的饵料或饲料添加剂。光合细菌在促进鱼虾等的生长，提高成活率，提高产量等方面，所有的报道均给出了肯定的结果，无论是成活率或是产量的提高均可达10％～40％以上。而且还具有防治鱼虾疾病，净化养殖池水质等方面的功能。



光合细菌具有上述作用的确切原因尚待进一步研究。但与以下几方面因素不无关系：（l）光合细菌的营养丰富，含有大量类胡萝卜素、辅酶Q、抗病毒物质和生长促进因子。（2）光合细菌在水产养殖水域的物质循环中起重要作用，能将被异养微生物分解活动形成的有机物如有机酸、氨基酸等作为基质加以利用，促进养殖池底有机物的循环，使水质得到净化，病原菌难以发展，改善养殖环境。许多试验表明，光合细菌能使水产养殖池水体中的氨、氮、硫化氢下降50％以上，溶氧提高14％～85％。（3）施用光合细菌的池塘，其放线菌／细菌的比例会明显增大，推测其原因认为是由于光合细菌促进了放线菌的生长，而放线菌抑制了病菌的活动，从而达到防病的目的。（4）光合细菌在水中繁殖时，能释放出一种具有抗病性的酵素──胰凝乳蛋白分解酶，该酶能防止疾病的发生。（5）由于光合细菌能分泌大量的叶酸，长期使用光合细菌也可避免鱼类贫血症的发生。



光合细菌的营养价值极高，消化率好，作为禽畜饲料的营养添加剂已有20余年的历史。有研究认为，饲料中光合细菌含量达10-4便可充分发挥效果。它在提高禽畜产品的产量、质量方面同样具明显作用。例如，使用光合细菌的家禽，成活率提高5％～7％，肉鸡增重15％～17％，料肉比降低33％左右，产蛋率提高12．7％且所产蛋的蛋黄颜色明显趋红、亮泽，卵黄中类胡萝卜素和维生素C含量提高20％左右。



光合细菌在养殖业中的使用方法有：直接作为饵料投喂，或作为添加剂拌于饲料中，或混于饮水中饲喂。



3．2 光合细菌在种植业中的应用



由于大量无机肥料与化学农药的使用，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。因此，有识之士都大力提倡使用有机肥料和“生物农药”。而光合细菌已被证明既是一种优质的有机肥料，又能增强植物的抗病能力。光合细菌可作为底肥、或以拌种和叶面喷施等方式应用。
光合细菌在种植业中的应用研究也有许多报道。河北晋州利用光合细菌进行试验取得的各种数据颇能说明问题：小麦平均亩产提高16％，玉米提高13％，棉花提高14％，甘蔗、大白菜提高40％，甜瓜增产15％～24％。

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光合细菌能使农作物增产增质的原因，似可归纳为以下2个主要方面：（l）光合细菌能促进土壤物质转化，改善土壤结构，提高土壤肥力，促进作物生长。光合细菌大都具固氮能力，能提高土壤氮素水平，通过其代谢活动能有效地提高土壤中某些有机成分、硫化物、氨态氮，并促进有害污染物（如农药、化肥）的转化。同时能促进有益微生物的增殖，使共同参与土壤生态的物质循环。此外，光合细菌产生的丰富的生理活性物质如脯氨酸、尿嘧啶、胞嘧啶、维生素、辅酶Q、类胡萝卜素等都能被植物直接吸收，有助于改善作物营养，激活植物细胞的活性，促进根系发育，提高光合作用和生殖生长能力。（2）光合细菌能增强作物抗病防病能力。光合细菌含有抗细菌、抗病毒的物质，这些物质能钝化病原体的致病力以及抑制病原体生长。同时光合细菌的活动能促进放线菌等有益微生物增殖，抑制丝状真菌等有害菌群生长，从而有效地抑制某些植病的发生与蔓延。由于光合细菌具有抗病防病作用，有人还试验将其作为瓜果等保鲜剂。



3．3 光合细菌在有机废水处理中的应用



20世纪70年代日本小林正泰等提出了用光合细菌处理有机废水的工艺，并成功地对粪尿和食品、淀粉、皮革、豆制品加工的废水进行处理。南朝鲜已建成了日处理600t的酒精废水处理场。近年来，澳大利亚、美国等也相继进行了这方面的开发研究。国内这几年在光合细菌处理废水研究方面也取得了一些成绩。对高浓度合成脂肪酸废水、肉类废水、豆制品、洗毛、牛粪尿废水以及柠檬酸废水的处理均取得了良好效果。例如，有试验表明，用光合细菌对CODcr为52800mg／L的豆制品废水进行12h处理，去除率达92.7％；CODcr为3 864 mg／L的淀粉废水进行72h处理，去除率达99.5％；处理柠檬酸二次有机废水，CODcr、BOD5总去除率分别达到97％和99％。



高浓度有机废水在自然净化过程中会出现以下微生物群落的生长演势：有机营养型微生物群落的生长繁殖→光合细菌的生长繁殖→藻类的生长繁殖。为使高浓度有机废水尽快达到净化，可用人工模拟方法，加入光合细菌。综合各方面来看，光合细菌处理法应是目前环保治理的一个最经济、最有效的手段。其优点在于：（1）有机物负荷高，可以处理高浓度有机废水。（2）设备规模小，动力消耗低，投资费用少。（3）易管理，受季节影响小，在10～40 ℃温度范围内均可处理。（4）产生的菌体可综合利用，在养殖业与种植业中作为饲料或肥料。



3．4 光合细菌在食品、化妆品、医药保健业中的应用



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。迄今已发现光合细菌的类胡萝卜素有80多种，该色素无毒，色彩鲜艳、亮泽，并具防水性，因而很适用于食品、化妆品等工业中作为着色剂，在医学业中也具广泛应用前景。利用光合细菌发酵生产类胡萝卜素的研究已普遍引起重视。日本学者用球形红杆菌（Rhodobacter spHaeroides）发酵生产高浓度红色素作为食品添加剂，色素含量为干菌体的6％，新鲜菌体的1．5％左右。国内也有用球形红杆菌发酵生产类胡萝卜素，每升发酵液可提取色素312mg左右的报道。



光合细菌微生态制剂的异军突起更引人注意。经动物试验表明，光合细菌保健食品具有延缓衰老、抑制肿瘤、免疫调节、调节血脂的显著功效。这与其细胞内富含类胡萝卜素是分不开的。类胡萝卜素的抗氧化能力、抗感染作用以及抗癌变作用已有许多研究报道和专门评述。光合细菌细胞中富含的B族维生素及活性物质，也成为提取天然药物的良好素材之一。据报道，我国已成功研制出了光合细菌抗癌药。



3．5 光合细菌在开发新能源中的应用



氢作为一种理想而无污染的未来能源日益受到人们的关注。生物制氢是开发新能源的一个方向，欧美、日本等均在研究和开发生物制氢技术。我国近几年也有这方面的报道。



光合细菌的许多种类在代谢过程中都能释放氢气。目前研究较多的是深红红螺菌（Rho-dospirillum rubrum），其产氢量高达65ml／h．L（培养液），比蓝细菌产氢量高1倍多。利用该菌固定化细胞产氢量高达20ml／g．h，气体组成中H2占70％～75％。可见光合细菌具有产氢速率高、产生的氢气纯度高等特点。



对光合细菌的研究在逐渐深入，其应用领域在逐渐拓宽。目前的研究表明，光合细菌的应用效果显著、确切，某些方面的应用研究已具有一定的推广价值。例如作为饲料添加剂在养殖业中的应用，作为“微生物净化剂”在废水治理中的应用等。但在许多方面的应用研究，还只能说处在初级阶段，还有大量的、深入的研究工作要做。但是，目前的研究已显示出光合细菌作为重要的微生物资源，其开发应用的前景是广阔的，必将具有不可替代的应用市场，在人类活动中必将发挥越来越大的作用。

自生物学通报，1998年11期


http://www.pep.com.cn/200406/ca458380.htm

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光合细菌产品质量鉴别方法



目前，市面上光合细菌产品良莠不齐，有些不法厂家为达到赢利目的，采用色素加水调配成所谓的光合细菌，或用培养得不好的劣质光合细菌加色素调配。这些假、劣产品从外貌看几乎可以乱真，但是由于质量低劣，完全达不到有关指标的标准，使用后甚至会残害养殖对象，严重地侵犯了用户的利益。如何分辨光合细菌产品的真与假、劣，成为许多用户头疼的事情。
　　科学培养出来的光合细菌产品的红色是光合细菌菌体的颜色，为非水溶性的，而用色素调配出来的假劣产品的红色为水溶性色素的颜色。根据这两者的不同，我们设计了一套鉴别真与假、劣产品的方法，经反复试验证明该方法科学、准确、易操作、易观察。现将此方法介绍给广大用户，希望能对用户辨别真与假、劣光合菌产品有所帮助。具体方法如下：
　　1、鉴别绿色色素溶液的配制：称取食用果绿色素0.1克，溶于100毫升自来水中，配成深绿色的鉴别色素溶液。或取少量食用果绿色素，溶于适量自来水中，配成深绿色的溶液。
　　2、取样品：取待测的样品10-20毫升装于干净、透明的玻璃管中。
　　3、滴2滴鉴别绿色素溶液于装有待测样品的玻璃管中。
　　4、观察颜色的反应。
　　真光合细菌显色反应
　　若样品为真正培养的光合细菌产品，绿色素溶液则会与红色光合细菌分层，上层绿色为绿色素溶液，下层红色为光合细菌液，摇动之后稍微放置，分层仍是存在，滴加的鉴别绿色素溶液越多，绿色层所占的比例越多，最后，整玻璃管都为绿色。
　　假劣光合细菌显色反应
　　若是用色素调配出来的假光合细菌产品，可见滴加的鉴别绿色素溶液会溶于红色产品中，绿色溶液与红色溶液不会分层，轻轻摇动后，两者颜色会混匀，样品的红色加深，红中带有点紫，滴加的绿色色素溶液越多，颜色就会逐渐加深为紫黑色。
　　有些厂家在培养得不好的劣质光合细菌产品中加色素调色。如果鉴别这一类加有色素的劣质光合细菌产品，同样也可用上述的方法。产品中因色素加量不同，加入鉴别绿色色素溶液后，会有不同的颜色反应。若其产品中红色素添加量较少，滴加鉴别绿色色素溶液后，会有分层，上层为浅绿，绿中带有些紫。随着产品内红色素加量的增加，滴加绿色素溶液后还会有分层，但上层较下层深紫红，产品内调配的红色素量进一步加大，上层颜色为深紫，轻摇后，整管颜色为紫黑色。
　　这个办法简单易行，取材容易，根据加入鉴别绿色色素溶液后光合细菌液体颜色的变化与不同，可辨别光合细菌产品的真、假、劣。


http://www.ivfbbs.com/Dispbbs.asp?boardid=32&ID=1598

小雨林

我的天，论文都出来了:s102

楼主能用一句话概括吗