1322生物工程学报严程等好氧甲烷氧化菌及其工程应用进展Chinese Journal of Biotechnologyhttp://journals.im.ac.cn/cjbcnApr.25,2022,38(4):1322-1338D0:10.13345j.cb.2104182022 Chin J Biotech.All rights reserved好氧甲烷氧化菌及其工程应用进展严程，梅娟12，赵由才31苏州科技大学环境科学与工程学院，江苏苏州2150092江苏省环境科学与工程重点实验室，江苏苏州2150093同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海200092严程，梅娟，赵由才.好氧甲烷氧化菌及其工程应用进展.生物工程学报，2022,38(4)：1322-1338YAN C,MEI J,ZHAO YC.Engineering application of aerobic methane oxidizing bacteria (methanotrophs):a review.Chin JBiotech,2022,38(4:1322-1338.摘要：好氧甲烷氧化菌能以甲烷作为碳源和能源，对全球甲烷消除的贡献率高达10%-20%，还能有效地合成有价值的甲烷来源生物产品。文中介绍了好氧甲烷氧化菌的甲烷氧化代谢机理，总结了好氧甲烷氧化菌在填埋场甲烷减排、煤矿通风气治理、合成生物产品、油气藏勘探等领域的实际应用功效和研究热，点，即污染物去除和产品合成效率的影响因素。基于对甲烷氧化菌规模化培养方法的研究，本文认为加强培养过程中代谢产物对甲烷氧化菌活性和种群结构影响的研究，以及开发经济高效的替代培养基和培养技术的研究将有利于好氧甲烷氧化菌生物技术的应用推广。关键词：好氧甲烷氧化菌；培养技术；甲烷减排；微生物合成；油气勘探Engineering application of aerobic methane oxidizing bacteria(methanotrophs):a review1 Department of Environmental Science and Engineering,Suzhou University of Science and Technology,Suzhou 215009,Jiangsu,China2 Jiangsu Provincial Key Laboratory of Environmental Science and Engineering,Suzhou 215009,Jiangsu,China3 State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse,Tongji University,Shanghai 200092,ChinaAbstract:Aerobic methane oxidizing bacteria (methanotrophs)can use methane as carbon source andenergy source,eliminating 10%-20%of global methane.Methanotrophs can also effectively synthesizeReceived:June 3,2021;Accepted:August 19,2021;Published online:September 14,2021Supported by:National Natural Science Foundation of China(51508367)Corresponding author:MEI Juan.Tel/Fax:+86-512-68247000;E-mail:juanmei@usts.edu.cn基金项目：国家自然科学基金(51508367)(C)1994-2022 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net严程等/好氧甲烷氧化芭及其工程应用进展1323valuable methane-derived products.This article introduced the methane oxidizing mechanism ofmethanotrophs,and summarized the practical application and research hotspots of methanotrophs in thefield of methane emission reduction in the landfill,ventilation air methane mitigation in coal mines,valuable chemicals biosynthesis,as well as oil and gas reservoir exploration.Main factors influencingthe pollutant removal and the biosynthesis efficiency in various applications were also discussed.Basedon the study of large-scale cultivation of methanotrophs,some measures to benefit the application andpromotion of aerobic methane oxidizing biotechnology were proposed.This includes investigating theeffect of intermediate metabolites on methanotrophs activity and population structure,and exploitingeconomical and efficient alternative culture media and culture techniques.Keywords:aerobic methane oxidizing bacteria;cultivation technology;methane reduction;microbialsynthesis;oil and gas exploration好氧甲烷氧化菌(aerobic methane-oxidizing1好氧甲烷氧化菌的培养bacteria,MOB)是能以甲烷为唯一碳源和能源的微生物。它在环境中广泛存在，能将厌氧环1.1好氧甲烷氧化菌培养条件优化境产生的甲烷氧化，避免其逃逸到大气，对全甲烷氧化菌的驯化培养是对其进行生物学特球甲烷消除的贡献率高达10%-20%山。由于对性研究和微生物应用的前提。甲烷氧化菌的首次全球变暖问题的重视，好氧甲烷氧化菌也越来被分离成功可追溯到1906年，并提出了简单的甲越受到关注。同时，由于好氧甲烷氧化菌特有烷氧化菌培养方法。Meruvu等四总结了现有的甲的甲烷代谢途径和功能酶，可以利用它将甲烷烷营养生长培养基的组成，及其相应的甲烷氧化合成高价值生物产品，从而使其具有商业价菌来源和目标甲烷营养菌，不同研究中采用的实值，相关甲烷合成化合物的工程应用也成为热验室好氧甲烷氧化菌培养方法和条件见表131四。点，在聚羟基链烷酸酯(polyhydroxyalkanoate,不同甲烷氧化菌的生长速度不同，许多甲PHA)和单细胞蛋白(single cell protein,SCP)烷氧化菌生长缓慢，包括一些在极端环境分离生产中生产规模以吨计，可提高勘探钻井成功出的种类，如从温热泉环境中分离出来的甲基率达83%。暖菌(Methylocaldum marinum)、甲基细胞菌随着人们对好氧甲烷氧化菌种群特征和(Methylocella silvestris),在琼脂平板上出现菌代谢过程研究的深人，对好氧甲烷氧化菌的落可能需要2-4周)。另外有些生长速率高的实际应用也越来越广泛。本文针对已经实现菌种较适于生物合成等工程应用而被广泛关工程应用的几个领域，介绍了好氧甲烷氧化注，如甲基球菌(Methylococcus capsulatus)Bath菌应用技术的发展现状。文中还分析了好氧和甲基弯曲菌(Methylo.sinus trichosporium)甲烷氧化菌规模化培养中存在的问题，以及OB3b,生长速率可以达到0.2h1,细胞密度为在代谢机制和种群关系研究等方面存在的不1-5g干重L。而甲基单胞菌(Methylomonas足，以促进好氧甲烷氧化菌生物技术的应用methanica)和甲基微菌(Methylomicrobium推广。28:010-64807509☒：cjb@im.ac.cn(C)1994-2022 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net