自凝集產(chǎn)氫細菌代謝特性及擴大培養(yǎng)研究.pdf

1、提高產(chǎn)氫效能是發(fā)酵法生物制氫技術工業(yè)化面臨的關鍵問題之一。利用自凝集產(chǎn)氫細菌可以避免菌種流失，保證生物量，有利于提高系統(tǒng)產(chǎn)氫效能。因此研究自凝集產(chǎn)氫細菌的凝集機理和連續(xù)流擴大培養(yǎng)，作為發(fā)酵法生物制氫技術的輔助工藝，將具有重要的工程意義。
　　本文利用離子交換樹脂提取了哈爾濱產(chǎn)乙醇桿菌（Ethanoligenensharbinense）的自凝集和非凝集細菌的胞外聚合物，分析了自凝集細菌YUAN-3的凝集機理；進行了菌株YUAN-3分

2、批和補料培養(yǎng)；在非滅菌條件進行了該菌株的連續(xù)流擴大培養(yǎng)，并通過DGGE對微生物群落進行了分析。
　　胞外聚合物的最佳提取條件為樹脂用量30g/g-CDW，攪拌機轉(zhuǎn)速為400rpm，提取時間12h。胞外聚合物分析表明，與其他同屬的非凝集產(chǎn)氫細菌相比，菌株YUAN-3的胞外聚合物在其自凝集過程中發(fā)揮了重要作用。在胞外聚合物中，蛋白質(zhì)、碳水化合物、DNA的含量分別為20.1±0.2mg/g-CDW、67.5±0.8mg/g-CDW和27

3、.4±0.5mg/g-CDW。
　　在各種規(guī)模分批培養(yǎng)中，YUAN-3表現(xiàn)出相似的生長規(guī)律，即使擴大生產(chǎn)，仍然能維持較高的生長活性和產(chǎn)氫活性，生物量達0.33g/L，平均產(chǎn)氫速率最高達22.34mmol/(g-CDW?h)，比產(chǎn)氫率最高達1.4molH2/mol-葡萄糖。生物制氫反應器投菌的最佳時間是細菌培養(yǎng)30h左右。補料培養(yǎng)的最佳補料體積為發(fā)酵液體積的60％左右，最佳的補料時間為產(chǎn)氣的高峰期，在此條件下投加細菌可以保證細菌具有

4、較高的生長和產(chǎn)氫活性，并可以縮短延滯期。
　　連續(xù)培養(yǎng)能夠不斷將發(fā)酵產(chǎn)物排出，引進新鮮培養(yǎng)基，避免底物的抑制。在YUAN-3擴大連續(xù)培養(yǎng)后，平均產(chǎn)氫速率為0.75mmolH2/(g-CDW?h)～5.60mmolH2/(g-CDW?h)變化，比產(chǎn)氫率為0.35molH2/mol-葡萄糖～1.84molH2/mol-葡萄糖。DGGE分析表明，在運行初期就出現(xiàn)了很多非目的細菌，YUAN-3逐漸成為反應器的優(yōu)勢種群，在非滅菌和一定的生態(tài)