光合細菌產(chǎn)氫基質(zhì)代謝實驗研究.pdf

1、本論文是在國家自然科學基金項目“光合生物制氫體系的熱效應及產(chǎn)氫機理研究”（項目編號：50676029）的資助下完成的。本研究以光合產(chǎn)氫混合菌群為研究對象，研究了不同碳氮源及產(chǎn)氫基質(zhì)對光合細菌生長和產(chǎn)氫的影響，并進一步研究了光合細菌生長和產(chǎn)氫條件下對碳氮源及產(chǎn)氫基質(zhì)的利用規(guī)律，目的在于為光合細菌的產(chǎn)氫的機理研究提供參考和依據(jù)。結果如下： （1）光合細菌能夠利用乙酸、丁酸、丙酮酸等小分子酸醇作為生長碳源生長，TCA（三羧酸循環(huán)）途徑

2、的中間代謝物也容易為光合細菌所利用。光合細菌利用乙酸生長時，乙酸的最佳添加濃度為80mmol/L，24～120h對數(shù)生長期內(nèi)乙酸最大消耗速率1．29mmol/h。光合細菌利用乙酸產(chǎn)氫時，乙酸的最佳添加濃度40mmol/L，48～96小時產(chǎn)氫高峰期內(nèi)乙酸最大消耗速率0．64mmol/h。 （2）光合細菌對氮源有很強的選擇性，無機氮源尤其是銨鹽類物質(zhì)最易為光合細菌利用，有機氮源次之，N2則最為緩慢。光合細菌以（NH4）2SO4為氮源

3、生長時，（NH4）2SO4的最佳添加濃度為7 mmol/L，24～120h菌體在對數(shù)生長期內(nèi)（NH4）2SO4最大消耗速率0．105mmol/L。有機氮源對光合細菌產(chǎn)氫的影響要好于無機氮源。光合產(chǎn)氫混合菌群以（NH4）2SO4為氮源產(chǎn)氫時，氮源最佳添加濃度為3．5mmol/L時，菌體只在0～48h內(nèi)利用氮源，（NH4）2SO4最大消耗速率0．03mmol/L，菌體進入產(chǎn)氫高峰期則不再利用氮源。 （3）光合細菌以葡萄糖為基質(zhì)產(chǎn)氫，

4、葡萄糖濃度低于0．05％時，葡萄糖主要作為生長碳源，不用于產(chǎn)氫。葡萄糖濃度為0．1～0．4％時，細胞主要利用葡萄糖進行產(chǎn)酸代謝。葡萄糖濃度大于0．5％時，菌體則能有效利用葡萄糖產(chǎn)氫。光合細菌以葡萄糖為基質(zhì)產(chǎn)氫時，葡萄糖的最佳添加濃度為3％。 （4）光合細菌利用葡萄糖產(chǎn)氫的過程存在著代謝產(chǎn)酸的過程，低pH值條件下菌體的生長和產(chǎn)氫活性下降，菌體發(fā)生衰亡。產(chǎn)氫過程中批次添加葡萄糖對菌體的衰亡有一定的抑制作用，但對產(chǎn)氫沒有促進作用。外源

5、調(diào)節(jié)菌液的pH值則對細胞的生長和產(chǎn)氫均有促進作用。 （5）光合細菌利用葡萄糖產(chǎn)氫時，葡萄糖在24～96h迅速降解，分解葡萄糖產(chǎn)酸，葡萄糖最大消耗速率2．75 mmol/L，96h后葡萄糖基本降解完畢，菌體進入產(chǎn)氫末期。產(chǎn)氫高峰期菌體利用葡萄糖的主要代謝產(chǎn)物為乙酸，產(chǎn)氫末期菌體利用葡萄糖的主要代謝產(chǎn)物為丁酸。 （6）Monod方程可以較好的描述光合細菌產(chǎn)氫過程中延滯期和對數(shù)增長期菌體生長變化情況，在0～96h內(nèi)模擬值與試驗