暗發(fā)酵細菌B49與光合細菌RLD-53聯(lián)合產(chǎn)氫影響因素研究.pdf

1、微生物的多樣性為生物氫的產(chǎn)生提供了多種途徑，聯(lián)合制氫通過結合具有不同功能的微生物，協(xié)調(diào)他們之間的關系，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，對于提高底物轉化效率和產(chǎn)氫速率有重要的意義。其中，光合細菌能利用暗發(fā)酵細菌產(chǎn)生的揮發(fā)酸，這樣既降低了小分子揮發(fā)酸對暗發(fā)酵細菌抑制，同時大大提高產(chǎn)氫能力，是較為理想的持續(xù)產(chǎn)能模式。本文立足于微生物協(xié)同產(chǎn)氫的觀點，在研究光合細菌RLD-53生長與產(chǎn)氫特性的基礎上，使之與暗發(fā)酵乙醇型發(fā)酵代表菌株B49聯(lián)合，以期獲得更高的產(chǎn)氫能力

2、和底物轉化率，進一步探討影響菌種協(xié)同產(chǎn)氫的關鍵因素,為產(chǎn)業(yè)化點奠定基礎。
　　RLD-53的產(chǎn)氫現(xiàn)象主要發(fā)生在細胞生長的對數(shù)期的中后期和穩(wěn)定期的前期；乙酸、蘋果酸、乳酸、丙酸都是RLD-53產(chǎn)氫的良好碳源和氫供體；氮源種類對產(chǎn)氫也有重要的影響，其中牛肉膏對 RLD-53產(chǎn)氫有很大促進作用，蛋白胨次之，谷氨酸鈉為氮源時生長與產(chǎn)氫過程平緩。RLD-53在光照強度3000 lux~3500 lux，乙酸鈉濃度50 mmol/l，谷氨酸鈉

3、10 mmol/l，接種量10％，接種菌齡17 h，pH7.0時產(chǎn)氫能力最高，達到2.55mol H2/mol乙酸。采用瓊脂包埋固定化 RLD-53技術，通過限制菌體的自由增殖，降低生長消耗，可以提高產(chǎn)氫量21%。
　　混合培養(yǎng)體系適宜在低初始底物濃度條件下產(chǎn)氫，混合培養(yǎng)體系的產(chǎn)氫量和末端pH隨著磷酸鹽緩沖液濃度的增加迅速的升高，pH更加穩(wěn)定，混合培養(yǎng)體系產(chǎn)氫的最適 pH為7.5，低的末端 pH或較高的初始 pH，這對于B49和R

4、LD-53的協(xié)作是不利的。通過 B49和固定化 RLD-53混合培養(yǎng)聯(lián)合產(chǎn)氫，在葡萄糖6/l，磷酸鹽50 mmol/l，達到最大產(chǎn)氫能力為3.1 molH2/mol葡萄糖。
　　B49發(fā)酵末端液相產(chǎn)物的濃度和組成比例直接影響光合細菌 RLD-53的產(chǎn)氫過程。B49發(fā)酵液中剩余的葡萄糖被 RLD-53降解主要生成乙酸，導致末端pH下降，產(chǎn)氫能力降低。B49發(fā)酵液中乙醇和乙酸的比例低于1.0高于1.25時，B49產(chǎn)生的乙醇對RLD-5

5、3的生長與產(chǎn)氫有促進作用。發(fā)酵液中NH4+在4 mmol/l以上完全抑制了光合細菌的產(chǎn)氫活動。
　　初始底物濃度和發(fā)酵體系pH緩沖能力對B49發(fā)酵產(chǎn)物的濃度和組成比例有著重要的影響。發(fā)酵產(chǎn)物中乙醇和乙酸的累積量隨著葡萄糖濃度的增加而增加，但乙酸占末端液相產(chǎn)物的比例降低。發(fā)酵產(chǎn)物中乙酸濃度隨著磷酸鹽緩沖液濃度的增加而升高，乙醇濃度隨著磷酸鹽緩沖液濃度的增加而降低，乙酸成為主要的末端產(chǎn)物，這對于后續(xù)的光發(fā)酵產(chǎn)氫是有利的。采用B49和固