Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
микробиология.doc
Скачиваний:
95
Добавлен:
24.09.2019
Размер:
7.74 Mб
Скачать

6.3.8.1 Этапы метанового брожения

Этапы анаэробного метанового брожения можно схематически представить следующим образом

Биополимеры (углеводы, липиды, белки)

Органические кислоты, спирты, NH3, CO2,

H2

Ацетат, формиат, CO2, H2

Биогаз (сн4, co2 )

92

6.3.8.2 Химизм процесса метанового брожения

Химизм процесса метанового брожения состоит из следующих реакций

1. Брожение органических кислот:

4Н−СООН = СН4 + ЗСО2 + 2Н2О;

СН3 − СООН = СН4 + СО2 .

2. Брожение спиртов:

4СН3−ОН = 3СН4 + СО2 + 2Н2О;

2СН3−СН2−ОН + СО2 = СН4 + 2СН3СООН .

3. Восстановление оксидов углерода

СО2 + 4Н2 = СН4 + 2Н2О;

4СО + 2Н2О = СН4 +3СО2 .

6.3.8.3 Микробная ассоциация биометаногенеза

В сложных процессах деструкции органических субстратов и об- разования метана участвует микробная ассоциация различных ми- кроорганизмов. В ассоциации присутствуют следующие группы ми- кроорганизмов: деструкторы, вызывающие гидролиз сложной органи- ческой массы с образованием органических кислот (масляной, пропио- новой, молочной), а также низших спиртов, аммиака, водорода; ацето- гены, превращающие эти кислоты в уксусную кислоту, водород и ок- сиды углерода; метаногены – микроорганизмы, восстанавливающие водородом кислоты, спирты и оксиды углерода в метан.

С биохимической точки зрения метановое «брожение» – это про- цесс анаэробного дыхания, в ходе которого электроны с органического вещества переносятся на углекислоту; последняя затем восстанавлива- ется до метана (при истинном брожении конечным акцептором элек- тронов служит молекула органического вещества, являющегося конеч- ным продуктом брожения). Донором электронов для метаногенов яв- ляется водород, а также уксусная кислота.

93

«Венцом» метанового сообщества являются собственно метано- генные или метанообразующие бактерии (архебактерии), катализирую- щие восстановительные реакции, приводящие к синтезу метана. Суб- стратами для реализации этих реакций являются водород и углекисло- та, а также окись углерода и вода, муравьиная кислота, метанол и др.

Несмотря на то, что метанобразующие бактерии выделены и опи- саны совсем недавно, в середине 80-х гг., их возникновение относят к архею и возраст оценивают в 3,0-3,5 млрд. лет. Эти микроорганизмы

достаточно широко распространены в природе в анаэробных зонах и

вместе с другими микроорганизмами активно участвуют в деструкции органических веществ, с образованием биогаза в морских осадках, бо- лотах, речных и озерных илах.

К настоящему времени выделены в чистой культуре и описаны около 30 метанообразующих бактерий; список этот непрерывно попол- няется. Наиболее изученными являются следующие: Methanobacterium thermoautotrophicum, Methanosarcina barkerii, Methanobrevibacter rumin- antium. Все метаногены – строгие анаэробы, среди них встречаются как мезофильные, так и термофильные формы, гетеротрофы и автотрофы. Особенностью метанобразующих бактерий является также способ- ность активно развиваться в тесном симбиозе с другими группами ми- кроорганизмов, обеспечивающими метаногенов условиями и суб- стратами для образования метана.