自凝集產(chǎn)氫細(xì)菌代謝特性及擴(kuò)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(shù)工業(yè)化面臨的關(guān)鍵問(wèn)題之一。利用自凝集產(chǎn)氫細(xì)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(xì)菌的凝集機(jī)理和連續(xù)流擴(kuò)大培養(yǎng)，作為發(fā)酵法生物制氫技術(shù)的輔助工藝，將具有重要的工程意義。
　　本文利用離子交換樹(shù)脂提取了哈爾濱產(chǎn)乙醇桿菌（Ethanoligenensharbinense）的自凝集和非凝集細(xì)菌的胞外聚合物，分析了自凝集細(xì)菌YUAN-3的凝集機(jī)理；進(jìn)行了菌株YUAN-3分

2、批和補(bǔ)料培養(yǎng)；在非滅菌條件進(jìn)行了該菌株的連續(xù)流擴(kuò)大培養(yǎng)，并通過(guò)DGGE對(duì)微生物群落進(jìn)行了分析。
　　胞外聚合物的最佳提取條件為樹(shù)脂用量30g/g-CDW，攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為400rpm，提取時(shí)間12h。胞外聚合物分析表明，與其他同屬的非凝集產(chǎn)氫細(xì)菌相比，菌株YUAN-3的胞外聚合物在其自凝集過(guò)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(zhǎng)規(guī)律，即使擴(kuò)大生產(chǎn)，仍然能維持較高的生長(zhǎng)活性和產(chǎn)氫活性，生物量達(dá)0.33g/L，平均產(chǎn)氫速率最高達(dá)22.34mmol/(g-CDW?h)，比產(chǎn)氫率最高達(dá)1.4molH2/mol-葡萄糖。生物制氫反應(yīng)器投菌的最佳時(shí)間是細(xì)菌培養(yǎng)30h左右。補(bǔ)料培養(yǎng)的最佳補(bǔ)料體積為發(fā)酵液體積的60％左右，最佳的補(bǔ)料時(shí)間為產(chǎn)氣的高峰期，在此條件下投加細(xì)菌可以保證細(xì)菌具有

4、較高的生長(zhǎng)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(jìn)新鮮培養(yǎng)基，避免底物的抑制。在YUAN-3擴(kuò)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(yùn)行初期就出現(xiàn)了很多非目的細(xì)菌，YUAN-3逐漸成為反應(yīng)器的優(yōu)勢(shì)種群，在非滅菌和一定的生態(tài)