产生甲烷的菌种分类

甲烷嗜热菌属拉丁学名(Methanothermus Stetter,1982)直杆到微弯，宽度0.3～0.4μm，长度为1～3 μm。

细胞壁含假胞壁酸及S-外层。

不产芽孢。

革兰氏染色阳性。

有运动的迹象，尽管电镜下未看到鞭毛。

极端严格厌氧。

最适生长出现在83～88℃和pH6.5。

自养生长，转化H2+CO2为CH4；不利用乙酸、甲酸、甲基胺和甲醇。

氨可作为氮源，硫化物或元素硫可作为硫源。

可能生活在高温含硫酸盐的地带。

DNA的G+C mol％是33。

模式种：炽热甲烷嗜热菌(Methanothermus fervidus)。

甲烷八叠球菌属
甲烷八叠球菌属拉丁学名(Methanosarcina Kluyver and van Niel,1936)不规则的球状聚集体，直径1～1000μm，单生或典型的细胞聚集体。

典型的小聚集体为八叠状(“假八叠状”)，除了那些分裂平面不是垂直的。

有时聚集体为大的胞囊，具有一个共同的外壁而包裹单独的球状细胞。

不产生芽孢，革兰氏染色可变。

单个的球形细胞可能对去污剂裂解或高渗敏感。

不运动。

极端严格厌氧。

最适NaCl浓度0.1～0.5 mol ／L，中温菌的最适温度为30～40℃，嗜热菌的最适温度为50～55℃。

通常不要求有机生长因子。

能量代谢表现为甲基胺或甲醇歧化为CH4和CO2和NH3(当利用甲基胺时)。

当生长于H2时，甲醇和甲基胺被还原为CH4。

其他的代谢底物还有H2+CO2或乙酸，但从不利用甲酸。

氨、甲基胺和N2作为惟一氮源，硫化物和元素硫可作为硫源。

可在缺氧的海水沉积物、湖水沉积物或厌氧消化器中分离到。

DNA的G+C mol％是36～43(Tm)。

模式种：巴氏甲烷八叠球菌(Methanosarcina barkeri)。

甲烷球菌属
甲烷球菌属拉丁学名(Methanococcus Kluyer and vam Niel,1936)不规则球形，直径l～2μm。

不产芽孢。

革兰氏染色阴性。

对去污剂裂解或高渗敏感。

不运动。

极端严格厌氧。

最适NaCl浓度是0.1～0.8 mol／L，中温(最适温度35～40℃)、嗜热(最适温度65℃ )、或极端嗜热(最适温度85～91℃)。

H2+CO2及通常甲酸盐是CH4产生的底物；不利用乙酸和甲基胺。

氨、有时N2或丙氨酸作为氮源，硫化物或元素硫可作为硫源。

可能生活在盐沼泽、海水及海湾环境中。

DNA的G+Cmol％是29～34。

模式种：万氏甲烷球菌(Methanococcus vannielii)。

甲烷螺菌属拉丁学名(Methanospirillum Ferry et al.,1974)对称弯曲的杆菌，并形成a-螺旋，宽度0.4～0.5μm，长7～10μm，单生或成链长度可达几百μm。

细胞由鞘保被。

不产芽孢。

革兰氏染色阴性。

运动，生有成簇的极生鞭毛。

极端严格厌氧。

最适生长温度35～40℃，最适pH 7～7.5。

有些菌株要求半胱氨酸和乙酸，乙酸和维生素促进生长。

能量来源于转化H2+CO2、甲酸或有时二元醇+CO2为CH4。

不利用乙酸、甲基胺、甲醇和其他醇类。

氨或N2作为惟一氮源，硫化物作为硫源。

可在牛的瘤胃或厌氧消化器中分离到。

DNA的G+C mol％是46.5～49.5。

模式种(惟一种)：亨氏甲烷螺菌(Methanospirllum hungatei)。

甲烷细菌
甲烷细菌，英文名：methane bacteria，是一类能够经过发酵产生可燃性气体甲烷的厌氧性细菌。

已知产甲烷细菌约有10多种，主要有产甲烷杆菌、甲烷八叠球菌、产甲烷螺菌和瘤胃甲烷杆菌等。

这类细菌常见于沼泽、池溏污泥中，在食草动物的盲肠、瘤胃中也有大量的产甲烷细菌，常随粪便排出，所以在沼气池中可用塘泥和牲畜粪便接种。

我国农村不少地区已建起了许多小型沼气池，利用沼气做饭、照明，既解决了燃料困难，又减少了环境污染。

分类转化
分布在污泥、泥沼和哺乳动物消化道等的代谢产物为甲烷（甲烷发酵）的细菌。

马氏甲烷球菌（Methanococcus）、甲烷甲烷八叠球菌（Me thano-sarcina）、反刍甲烷杆菌（Methanobacterium）等都是不生孢子的专性厌氧细菌。

在核蛋白体RNA碱顺序、细胞壁成分及脂质种类方面与一般细菌有不同处。

它们能按下式过程直接由氢还原二氧化碳生成甲烷：CO2+4H2→CH4+2H2O它们也能利用甲酸、甲醇和乙酸等。

利用乙酸的反应过程是：CH3COOH→CH4+CO2。

生成甲烷的反应系统可从菌体抽提液中获得，并已逐步查明酶系统的性质，表明有二、三种辅酶参与反应。

基本特性
1．是专性严格厌氧菌
甲烷细菌都是专性严格厌氧菌，对氧非常敏感，遇氧后会立即受到抑制，不能生长、繁殖，有的还会死亡。

2．生长繁殖特别缓慢
甲烷细菌生长很缓慢，在人工培养条件下需经过十几天甚至几十天才能长出菌落。

据麦卡蒂（McCarty）介绍，有的甲烷细菌需要培养七八十天才能长出菌落，在自然条件下甚至更长。

菌落也相当小，特别是甲烷八叠球菌菌落更小，如果不仔细观察很容易遗漏。

菌落一般圆形、透明、边缘整齐，在荧光显微镜下发出强的荧光。

甲烷细菌生长缓慢的原因，是它可利用的底物很少，只能利用很简单的物质，如CO2、H2、甲酸、乙酸和甲基胺等。

这些简单物质必须由其它发酵性细菌，把复杂有机物分解后提供给甲烷细菌，所以甲烷细菌一定要等到其它细菌都大量生长后才能生长。

同时甲烷细菌世代时间也长，有的细菌20分钟繁殖一代，甲烷细菌需几天乃至几十天才能繁殖一代。

3．都是原核生物
能形成甲烷的细菌都是原核生物，目前尚未发现真核生物能形成甲烷。

甲烷细菌有球形、杆形、螺旋形，有的呈八叠球状，还有的能联成长链状。

4．培养分离比较困难
因为甲烷细菌要求严格厌氧条件，一般培养方法很难达到厌氧，培养分离往往失败。

又因为甲烷细菌和伴生菌生活在一起，菌体大小形态都十分相似，在一般光学显微镜下不好判明。

美国著名微生物学家——Hungate 50年代培养分离甲烷细菌获得成功。

以后世界上有很多研究者对甲烷细菌进行了培养分离工作，并对Hungate分离方法进行了改良，能很容易地把甲烷细菌培养分离出来
储存功能
甲烷细菌在自然界中分布极为广泛，在与氧气隔绝的环境都有甲烷细菌生长，海底沉积物，河湖淤泥，沼泽地，水稻田以及人和动物的肠道，反刍动物瘤胃，甚至在植物体内都有甲烷细菌存在。

沼气发酵液中甲烷细菌的数量可用MPN法计数，测定接种的试管中有无甲烷存在，作为计数的数量指标。

甲烷细菌数量与甲烷含量成正比，发酵装置运行越好，甲
烷细菌数量越多。

1991年计数了东北制药总厂用UASB（上流式厌氧污泥床）处理制药废水消化液中甲烷细菌数量为4.2×105个·ml-1。

另一方面产甲烷细菌利用乙酸、氢和二氧化碳合成甲烷，也消耗了酸和二氧化碳，甲烷细菌及其伴生菌共同作用使pH稳定在一个适宜范围内，不会使发酵液中的pH 出现对沼气发酵不利的情况。

但当发酵条件控制不好，如温度，进料负荷，原料中的C：N、pH等可能会出现酸化或液料过碱；前者较为多见，这样会严重影响甲烷细菌的活动，甚至使发酵中断。

自然界中的甲烷细菌在同物质的交换过程中可以保存电荷。

在微弱电流的影响下，细菌释放出甲烷小气泡，在这些气泡中含有一定数量的电子。

布鲁斯和他的同事们发现，如果把细菌的一层接到负极上，就会产生弱小电压，否则他们就被小甲烷气泡所遮掩住。

随着甲烷细菌的不断进化，它学会了依靠甲烷内的其他物质来储存电能。

而且用这种方式储存的电能在放电时能效很高，一般能达到80%。

与之相比，人类发明的所有电力储存装置都相形见绌，因为在人类制造的装置中，大部分能量或被用于克服阻力，或被消耗于燃烧次生电子的化学反应中（甲烷细菌能抑制电能的生物燃烧）。

甲烷细菌储电引领人类已经走向了电能储存的新道路。

虽然比起现在的碳捕获与封存技术，这项技术不能算作一种与温室效应抗争的好方法，但它能很好地利用甲烷气体的排放，对保护环境也有一定的好处。

更重要的是，它能够大量储存太阳能，风能，水能等可再生能源。

然而，现在这项技术还不够成熟，为了将新技术运用到商业目的，专家们还需要详细研究甲烷燃烧时二氧化碳排放的过程，因为这直接影响了细菌蓄电的能力，同时还需要了解二氧化碳转化为电能的换算方法，和最终能以甲烷细菌形式储存电能的细菌数量。

只有对细菌有了足够的了解，才能研发出减少耗能的蓄电装置。