能源微生物学

第一章绪论1

本章导读1

第一节能源与微生物1

一、能源及其转化方法1

二、能源微生物3

第二节能源微生物的应用现状及发展前景7

一、能源微生物在传统化石能源开采中的应用7

二、能源微生物在醇类燃料转化中的应用7

三、能源微生物在油类燃料转化中的应用8

四、能源微生物在生物燃气转化中的应用9

五、能源微生物在燃料电池中的应用10

参考文献10

第二章微生物学基础11

本章导读11

第一节原核微生物11

一、细菌11

二、古细菌17

三、放线菌18

第二节真核微生物概述20

一、真菌21

二、黏菌26

三、藻类26

四、原生动物28

第三节病毒28

一、病毒学基础28

二、噬菌体30

第四节微生物的生长与代谢32

一、微生物营养32

二、微生物生长繁殖33

三、微生物培养37

四、微生物代谢38

第五节微生物遗传变异和育种52

一、遗传物质基础及遗传信息传递52

二、微生物育种55

三、菌种保藏66

参考文献68

第三章生物质预处理及水解微生物69

本章导读69

第一节淀粉分解微生物及淀粉酶类69

一、淀粉分解微生物69

二、淀粉酶分类70

三、淀粉分解微生物选育76

四、淀粉酶应用76

第二节木质素降解微生物及木质素酶类78

一、木质素及其降解微生物78

二、木质素降解酶及其作用机制81

三、木质素降解微生物的选育84

四、木质素降解酶应用85

第三节纤维素分解微生物及纤维素酶类85

一、纤维素分解微生物86

二、纤维素酶系及其水解机制89

三、纤维素酶的分子育种94

四、纤维素酶应用95

第四节半纤维素分解微生物及半纤维素酶类96

一、半纤维素的组成和结构96

二、半纤维素分解微生物98

三、半纤维素酶99

四、半纤维素酶的分子育种101

五、半纤维素酶应用 102

参考文献103

第四章乙醇发酵微生物106

本章导读106

第一节六碳糖发酵微生物106

一、六碳糖发酵微生物种类107

二、六碳糖乙醇发酵机理108

三、六碳糖乙醇发酵菌种的选育115

第二节五碳糖发酵微生物118

一、五碳糖发酵微生物118

二、五碳糖乙醇发酵机理120

三、五碳糖乙醇发酵菌种的选育125

第三节合成气发酵微生物133

一、利用合成气产乙醇的微生物133

二、合成气乙醇发酵机理136

第四节乙醇发酵生产工艺与应用138

一、糖质原料乙醇发酵工艺138

二、纤维质原料乙醇发酵工艺142

三、合成气乙醇发酵工艺及反应器143

参考文献144

第五章丁醇发酵微生物148

本章导读148

第一节丁醇发酵工业概况148

一、丁醇的性质和用途148

二、丁醇的生产方法150

三、发酵法生产丁醇发展史151

四、我国丁醇发酵工业概况151

第二节丁醇发酵微生物153

一、丁醇发酵微生物种类153

二、丙酮?丁醇发酵机理156

第三节丙酮?丁醇发酵过程160

一、发酵过程变化161

二、丙酮?丁醇发酵过程主要影响因素164

三、丁醇对细胞的毒性166

四、丁醇比例的影响因素166

五、丁醇发酵微生物选育167

第四节丙酮?丁醇发酵生产工艺与应用169

一、分批发酵169

二、连续发酵173

三、流加发酵176

四、生物长链醇的合成177

参考文献178

第六章油脂转化及产油微生物182

本章导读182

第一节产脂肪酶微生物182

一、产脂肪酶微生物分类182

二、脂肪酶催化油脂转化过程184

三、 脂肪酶固定化185

四、产脂肪酶菌种选育190

五、产脂肪酶菌株发酵193

第二节产油微藻193

一、产油微藻的分类193

二、微藻合成油脂的机理194

三、产油微藻的选育195

四、微藻油脂生产工艺200

第三节产油真菌206

一、产油真菌种类206

二、 产油真菌合成油脂机理207

三、产油真菌油脂合成代谢调控208

四、影响产油真菌油脂合成因素210

五、产油真菌选育211

参考文献212

第七章沼气发酵微生物216

本章导读216

第一节沼气微生物厌氧发酵原理216

一、沼气发酵的两阶段理论216

二、沼气发酵的三阶段理论216

三、沼气发酵的四阶段理论217

第二节产酸发酵微生物217

一、产酸发酵细菌217

二、产氢产乙酸菌218

三、同型产乙酸菌220

四、产酸发酵细菌种群生态学220

第三节产甲烷微生物分类221

一、甲烷杆菌目221

二、甲烷球菌目225

三、甲烷微菌目228

四、甲烷八叠球菌目231

五、甲烷火菌目234

第四节产甲烷菌甲烷形成途径234

一、由H2和CO2形成甲烷234

二、甲酸产甲烷途径239

三、甲醇和甲胺产甲烷途径239

四、乙酸产甲烷途径241

五、产甲烷菌基因组研究244

第五节沼气发酵微生态学及其应用244

一、沼气发酵微生态学244

二、沼气发酵应用245

参考文献248

第八章产氢微生物250

本章导读250

第一节氢化酶和固氮酶250

一、氢化酶250

二、固氮酶260

第二节光合产氢微生物265

一、光能营养微生物与光合作用265

二、真核藻类产氢278

三、蓝细菌产氢282

四、光合细菌产氢285

第三节暗发酵产氢微生物288

一、暗发酵产氢微生物288

二、暗发酵产氢机制290

三、混合菌种暗发酵制氢293

第四节一氧化碳营养产氢菌295

一、一氧化碳营养产氢菌295

二、一氧化碳营养产氢菌的生物合成296

三、一氧化碳营养产氢菌水气转化产

氢机理298

第五节生物制氢应用前景299

参考文献301

第九章产电微生物303

本章导读303

第一节微生物燃料电池基础303

一、微生物燃料电池研究发展历程303

二、MFC结构和工作原理304

三、产电微生物电子传递机理305

第二节产电微生物306

一、产电微生物分类306

二、产电微生物性质及电化学活性307

第三节产电微生物的分离与选育316

一、产电微生物富集培养基316

二、产电微生物的分离317

三、菌悬液电化学活性考察318

第四节MFC中阳极菌群的群落分析318

一、乙酸钠为底物产电微生物的群落分析318

二、葡萄糖为底物MFC中阳极的微生物群落分析320

三、人工废水MFC中微生物的群落分析320

四、以河水为底物的MFC阳极微生物的群落分析321

五、以厌氧出水为底物的MFC阳极微生物群落分析322

六、产电微生物在MFC中的产电能力324

第五节产电微生物应用325

一、污水处理325

二、产生电能326

三、生物传感器326

四、生物修复327

五、MFC制氢327

六、水质淡化327

七、小结328

参考文献328

第十章化石能源转化微生物331

本章导读331

第一节石油开采微生物331

一、微生物采油技术发展历程331

二、石油开采微生物分类332

三、微生物开采石油的机理334

四、微生物开采石油方法和技术337

五、现代技术在微生物采油中的应用338

第二节煤炭转化微生物339

一、煤的形成与微生物转化339

二、煤炭微生物转化分类341

三、煤炭微生物转化机理342

四、煤炭转化微生物选育343

五、煤炭微生物转化技术应用344

参考文献345

《能源微生物学》从能源转化的微生物学角度，分析能源转化过程中所涉及的微生物种类和酶类，阐述能源转化的机理和生化历程，并结合菌种选育、应用示范等，系统地介绍了生物质预处理及水解微生物、乙醇发酵微生物、丁醇发酵微生物、油脂转化及产油微生物、沼气发酵微生物、产氢微生物、产电微生物及化石能源转化微生物等方面的基础理论、工艺流程和应用实践等。《能源微生物学》集成了可再生能源及化石能源微生物转化的最新理论、工艺、方法和进展。 《能源微生物学》可作为生物化工、能源环保等领域科研人员、生产技术人员的参考书，也可作为高等院校生物科学、生物技术、生物化工、能源工程、环境工程和资源利用等专业教师、研究生和本科生的教学用书。