鹽生鹽桿菌對類球紅細(xì)菌生長和產(chǎn)氫的影響研究.pdf

1、本文結(jié)合固氮酶產(chǎn)氫機(jī)理和紫膜蛋白光照質(zhì)子泵的功能，以類球紅細(xì)菌與鹽生鹽桿菌混合培養(yǎng)產(chǎn)氫為研究對象。在對類球紅細(xì)菌生長和產(chǎn)氫條件進(jìn)行優(yōu)化試驗后，將鹽生鹽桿菌以不同存在形式(濃縮細(xì)胞、紫膜碎片、固定型濃縮細(xì)胞、固定型紫膜碎片)與類球紅細(xì)菌混合培養(yǎng)，以期尋找到合適的鹽生鹽桿菌存在形式，為生物制氫提供具有較高產(chǎn)氫能力的混合混合體系。并對20％NaCl下生長良好的鹽生鹽桿菌進(jìn)行減鹽量馴化，將耐低鹽濃度的馴化菌與類球紅細(xì)菌混合培養(yǎng)研究。結(jié)論歸納如下

2、：
　　 ①選取不同碳源、溫度、光照和初始pH值4個重要環(huán)境影響因子進(jìn)行3個水平的正交試驗，初步確定類球紅細(xì)菌生長的最佳條件。丙酮酸鈉和琥珀酸鈉是細(xì)菌生長合適的底物；乙酸鈉不是類球紅細(xì)菌的最佳碳源。該菌在pH7.0～8.0、光照強(qiáng)度約20001x、溫度30℃～35℃的范圍內(nèi)均能較好生長。通過biolog技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)類球紅細(xì)菌好氧光照在48小時內(nèi)具有高代謝活性，能利用大量碳源；厭氧光照下在48～72h之間具有較高活性，72h時利用

3、的碳源多于好氧培養(yǎng)。
　　 ②初步考察類球紅細(xì)菌間歇式培養(yǎng)時，菌種的產(chǎn)氫動力學(xué)以及不同碳源、光照強(qiáng)度、溫度和交替光源對產(chǎn)氫的影響。隨著生物量的增加，細(xì)菌產(chǎn)氫量得到提高。琥珀酸鈉、丙酮酸鈉和葡萄糖都是類球紅細(xì)菌生長和產(chǎn)氫的良好碳源和氫供體，最大產(chǎn)氫速率在10.3～22.1mL/h/L之間，底物轉(zhuǎn)化效率達(dá)到26.2％～40.5％。單一污水作為基質(zhì)時，沒有氫氣產(chǎn)生。類球紅細(xì)菌在50001x～90001x光照強(qiáng)度范圍內(nèi)，隨強(qiáng)度增大產(chǎn)氫能

4、力增強(qiáng)；增加到一定程度后細(xì)菌產(chǎn)氫活性降低。在30℃～35℃范圍內(nèi)，類球紅細(xì)菌的產(chǎn)氫活性較高;當(dāng)溫度大于38℃時產(chǎn)氫能力下降。光照/黑暗環(huán)境下，總的產(chǎn)氫量略有提高，但細(xì)菌在黑暗階段沒有氫氣生成。
　　 ③將類球紅細(xì)菌與游離的濃縮細(xì)胞(PC)、紫膜碎片(PM)混合培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，PC形式存在的BR對類球紅細(xì)菌產(chǎn)氫有明顯促進(jìn)作用，在一定范圍內(nèi)隨著BR濃度的增加，產(chǎn)氫能力提高。當(dāng)BR量為80nmol時，累計產(chǎn)氫量為217ml，最高產(chǎn)氫速率17

5、.9 ml/h/L，單位體積產(chǎn)氫量1085 ml/L。以PM形式存在的BR對類球紅細(xì)菌產(chǎn)氫幾乎沒有影響。光照厭氧下，BR向反應(yīng)器混合液中進(jìn)發(fā)質(zhì)子，不僅可以被固氮酶用于產(chǎn)氫，還可以調(diào)節(jié)混合液pH值，延長產(chǎn)氫時間。
　　 ④選取海藻酸鈉(SA)對PC、PM進(jìn)行包埋固定，將SA-PC、SA-PM與類球紅細(xì)菌混合產(chǎn)氫培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，SA-PC可以提高PC的穩(wěn)定性，提高了質(zhì)子泵效率，增強(qiáng)了類球紅細(xì)菌的產(chǎn)氫能力。當(dāng)BR含量為40nmol時，最大產(chǎn)

6、氫速率為16.3mL/h/L，單位體積產(chǎn)氫量達(dá)到1165 mL/L。包埋后的SA-PM光敏性強(qiáng)于SA-PC，更能促進(jìn)類球紅細(xì)菌產(chǎn)氫。當(dāng)BR量為20nmol時，SA-PM把產(chǎn)氫速率提高為14.6mL/h/L，單位體積產(chǎn)氫量達(dá)到1085 mL/L。含等量BR的情況下，不同存在形式的鹽生鹽桿菌對類球紅細(xì)菌產(chǎn)氫的促進(jìn)能力依次為：SA-PM＞SA-PC＞PC＞PM。將類球紅細(xì)菌和SA-PC(BR為160nmol)半連通培養(yǎng)時，SA-PC產(chǎn)生的質(zhì)子