Введение
1. Обзор литературы 8
1.1. Образование водорода микроорганизмами в природе 8
1.2. Целлюлоза и целлюлозолитические микроорганизмы 13
1.2.1. Разложение целлюлозы в природе 17
1.2.2. Целлюлозолитические ферментные системы 23
1.2.3. Регуляция синтеза целлюлазных комплексов 27
1.3. Получение водорода из различных видов целлюлозосодержащего сырья 28
1.4. Предобработка целлюлозосодержащего сырья 30
1.5. Микроорганизмы применяемые для получения водорода 34
1.6. Конверсия микробного водорода в электроэнергию 39
1.6.1. Топливные элементы 39
1.6.2. Биологические топливные элементы 41
1.7. Заключение 57
2. Материалы и методы 60
2.1.1. Отбор образцов 60
2.1.2. Культивирование микроорганизмов 60
2.2. Выделение чистых культур микроорганизмов 62
2.2.1. Культивирование на чашках Петри 62
2.2.2. Культивирование в трубках Бурри 62
2.3. Изучение морфологии клеток 63
2.4. Изучение состава сообществ методом денатурирующего градиентного гель-электрофореза (ДГГЭ) 63
2.5. Аналитические методы 66
2.6. Предобработка фильтровальной бумаги . 68
2.7. Определение гидрогеназной активности по выделению водорода в бесклеточных экстрактах . 68
2.8. Подготовка водородного и кислородного электродов для работы в среде ферментации . 69
2.8.1. Кислородный электрод . 69
2.8.2. Водородный электрод 70
2.9. Электрохимические измерения 71
2.10. Статистическая обработка данных 71
3. Результаты 72
3.1. Поиск и выделение термофильных микроорганизмов-продуцентов водорода, способных эффективно разлагать целлюлозосодержащее органическое сырье в анаэробных условиях 72
3.2. Изучение морфологии выделенных сообществ 75
3.3. Исследование состава отобранных сообществ с помощью метода ДГГЭ 77
3.4. Выделение чистых культур водородобразующих микроорганизмов 81
3.5. Определение гидрогеназной активности в бесклеточном экстракте ЧК1 83
3.6. Оценка скорости разложения целлюлозы и выделения водорода 84
3.7. Предобработка целлюлозы 85
3.8. Изучение роста и образования водорода выделенными сообществами при использовании различных целлюлозосодержащих отходов 87
3.9. Культивирование отобранных микроорганизмов в режиме рН -статирования 92
3.10. Изучение операционной стабильности ферментного электрода в модельных условиях 94
3.11. Исследование операционной стабильности ферментного эдектрода в среде культивирования микроорганизмов 96
3.12. Разработка биореакторной топливной ячейки для процесса конверсии микробного водорода в электроэнергию 100
3.13. Испытание прототипа проточной системы 106
4. Обсуждение результатов 114
5. Выводы 119
6. Список литературы 120
