一株厭氧發(fā)酵木糖產(chǎn)氫菌的分離鑒定及功能評價.pdf

1、氫能是一種理想的替代能源，具有安全、低耗、廉價、綠色等優(yōu)點。木質(zhì)纖維素是生物煉制過程中重要的原料，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，難以被有效轉(zhuǎn)化。木糖作為木質(zhì)纖維素水解后的重要成分，只有轉(zhuǎn)化為木酮糖后才能被微生物利用，而許多微生物不具有相關(guān)的酶類，使得木糖的轉(zhuǎn)化效率低。目前絕大多數(shù)已知的利用木糖發(fā)酵產(chǎn)氫細菌中，產(chǎn)氫能力不能達到生產(chǎn)需求。本研究針對以上問題，以實驗室富集的厭氧降解纖維素產(chǎn)甲烷菌系FSC為材料，通過厭氧亨蓋特技術(shù)分離純化了一株厭氧發(fā)酵木糖產(chǎn)氫細

2、菌FSC-15，對其系統(tǒng)發(fā)育學(xué)地位、生理生化特征、產(chǎn)氫能力進行了分析。通過末端代謝產(chǎn)物抑制實驗，研究了菌株對末端產(chǎn)物的耐受性;通過單因素實驗和正交實驗對其發(fā)酵木糖的最佳產(chǎn)氫條件進行了優(yōu)化;解析了戊糖、己糖及混合糖對菌株生長和產(chǎn)氫代謝的影響;評價了菌株FSC-15對纖維素厭氧降解產(chǎn)甲烷菌系FSC水解濾紙和水稻秸稈產(chǎn)甲烷的影響。研究結(jié)果如下:
　　(1)菌株FSC-15的16S rRNA序列與Clostridium dioils DS

3、M5431T(AJ458418)和Clostridiumbeijerinckii NCIMB8052T(CP000721)相似性都為99.6％，但菌株FSC-15的生理特性與Clostridiumbeijerinckii NCIMB8052T(CP000721)更接近。最佳生長溫度為35℃-40℃，最適生長pH7.5。菌株可以耐受初始濃度為1500mg/L的乙酸，2000 mg/L的丁酸;當(dāng)培養(yǎng)基中乙醇初始濃度為400mg/L時，菌體的

4、生長和產(chǎn)氫分別降低了57.4％和61.2％;頂空氫分壓為134.2kPa時，菌體的生長被抑制了19.8％。
　　(2)單因素實驗和正交實驗結(jié)果表明，菌株FSC-15的最佳產(chǎn)氫條件為:YE0.1g/L，BBL0.1g/L，NH4Cl1g/L，NaHCO30.8g/L，F(xiàn)e3+75μmol/L，Ni2+5μmol/L，培養(yǎng)基初始pH7.5，培養(yǎng)溫度40℃。
　　(3)混合糖發(fā)酵體系中，不僅菌株的生長延滯期顯著縮短，生長速率加快，

5、生物量顯著提高，并且氫氣產(chǎn)量更高。菌株FSC-15分別以木糖和葡萄糖作為底物時，生長速率沒有明顯差異，但是隨著發(fā)酵時間繼續(xù)延長，以木糖為底物的發(fā)酵體系中氫氣產(chǎn)量比其他發(fā)酵體系中高。菌株利用木糖發(fā)酵的轉(zhuǎn)化率為1.845molH2/mol木糖;以葡萄糖為底物進行發(fā)酵菌株的產(chǎn)氫效率為1.179molH2/mol葡萄糖。
　　(4)添加2％的菌株FSC-15后，厭氧降解纖維素產(chǎn)甲烷菌系FSC產(chǎn)氫速度明顯加快，氫氣產(chǎn)量提高41.8％。以秸稈