高溫發(fā)酵產(chǎn)氫菌株W16及其發(fā)酵產(chǎn)氫特性.pdf

1、氫氣作為一種清潔的、可再生的能源，已越來(lái)越受到人們的重視。但是，由于技術(shù)上的原因，至今仍無(wú)法得到廉價(jià)的氫氣。尋求效率高，成本低的生物制氫技術(shù)是亟待解決的問(wèn)題。木質(zhì)纖維原料是地球上最豐富、最廉價(jià)的可再生資源，利用工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的廢棄物等廉價(jià)的復(fù)雜基質(zhì)制取氫氣，既能降低氫氣的生產(chǎn)成本，又能使廢棄物資源化。成本的降低可推動(dòng)生物制氫的工業(yè)化進(jìn)程。
　　新的產(chǎn)氫菌種篩選主要有兩個(gè)目標(biāo)：高的氫氣化率和更寬的底物利用范圍。為了能利用木質(zhì)纖維素等難降

2、解的廉價(jià)底物發(fā)酵產(chǎn)氫，分離出一株能用時(shí)利用木糖葡萄糖產(chǎn)氫的高效菌株將具有十分重要的意義。高溫菌就是這一領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，高溫產(chǎn)氫由于其速率高、副產(chǎn)物少、底物利用范圍廣以及熱力學(xué)上的優(yōu)勢(shì)而逐漸引起人們的關(guān)注。
　　本文利用改進(jìn)的Hungate厭氧培養(yǎng)技術(shù)，從遼寧鞍山湯崗子地區(qū)的溫泉底泥中成功分離篩選到一株能同時(shí)利用葡萄糖和木糖的高溫產(chǎn)氫菌W16。16S rDNA基因序列鑒定確認(rèn)，菌株W16與Thermoanaerobacterium

3、thermosaccharolyticum的相似性高達(dá)98.4％，在進(jìn)化上屬于熱解糖高溫厭氧芽孢桿菌屬。菌株W16在基因庫(kù)注冊(cè)基因號(hào)為EU563362。
　　菌株W16幾乎能夠利用所有的糖醇生長(zhǎng)產(chǎn)氫，均表現(xiàn)為乙酸-丁酸型發(fā)酵。有機(jī)氮源不是菌株W16所必需的生長(zhǎng)因子，菌株W16革蘭氏染色陽(yáng)性，有莢膜，有芽孢。菌株W16嚴(yán)格厭氧生長(zhǎng)，生長(zhǎng)溫度范圍30~70℃，最適生長(zhǎng)溫度60℃；耐受pH范圍是4.0~8.0，最適pH范圍是6.0~7.

4、0；耐受NaCl濃度范圍是0~5.0%。
　　菌株W16利用木糖產(chǎn)氫的最佳條件是：初始木糖濃度10g/L，溫度為60℃，初始pH為6.5；混合糖試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，菌株W16沒(méi)有經(jīng)典的二次生長(zhǎng)現(xiàn)象，而是能同時(shí)利用木糖和葡萄糖；菌株W16的產(chǎn)氫能力在同類研究中居前列，其最大累計(jì)產(chǎn)氫量及產(chǎn)氫速率分別為：2.42molH2/mol葡萄糖和12.9mmolH2/(L·h)；2.19molH2/mol木糖和10.7mmolH2/(L·h)。
　

5、　菌株W16發(fā)酵玉米秸稈水解液試驗(yàn)表明，半纖維素水解液中存在一些有毒的化合物，延長(zhǎng)了菌體的遲滯期從而減慢了對(duì)糖類的利用速度，但是不會(huì)影響累計(jì)產(chǎn)氫效果。分步酶解發(fā)酵實(shí)驗(yàn)表明，菌株W16在酶解液和模擬培養(yǎng)基中能得到2.3~2.4molH2/mol底物的氫氣產(chǎn)量和12.0~12.7mmolH2/(L·h)的產(chǎn)氫速率。
　　上述結(jié)果表明，本研究分離的高溫產(chǎn)氫菌株W16具有高效產(chǎn)氫能力，通過(guò)生長(zhǎng)與產(chǎn)氫特性的研究，得到了該菌株的最佳生長(zhǎng)和產(chǎn)氫