一株光合細(xì)菌的篩選及其產(chǎn)氫試驗研究.pdf

1、氫氣熱值高，燃燒產(chǎn)物清潔無污染，被認(rèn)為是21世紀(jì)最具應(yīng)用價值的可再生能源之一。與傳統(tǒng)的電化學(xué)、熱化學(xué)制氫方法相比，生物制氫有著節(jié)約能源、不消耗礦物資源、可持續(xù)等優(yōu)點，其在研究與應(yīng)用中的地位越來越受到重視，許多國家都投入大量的人力物力對其進行研究。在生物制氫研究中，光合細(xì)菌光發(fā)酵制氫因具有產(chǎn)氫效率高、底物轉(zhuǎn)化效率高、對環(huán)境無污染等突出的優(yōu)點，而日益受到人們的廣泛關(guān)注。
　　本實驗利用光照富集以及雙層平板劃線法從污水廠二沉池的活性污泥

2、中分離純化得到一株光合細(xì)菌，結(jié)合菌落特征以及16S rDNA基因序列分析等對其進行了分類學(xué)鑒定，確定該菌株為沼澤紅假單胞菌（Rhodopseudomonas palustris），命名為Rhodopseudomonas palustris.PB-Z。
　　以所篩選的光合細(xì)菌PB-Z為研究對象，對其生長條件進行初步優(yōu)化，并研究了PB-Z在不同氮源、碳源、氮源濃度、碳源濃度、初始pH值、鎂離子濃度下的產(chǎn)氫特性。實驗結(jié)果表明:(1)厭氧

3、光照是PB-Z的最佳生長模式;乙酸鈉為PB-Z生長的最佳碳源;在光照強度為4500lux、初始pH為7時，PB-Z的莊長活性最高。(2)以尿素為氮源時，PB-Z有著最高的產(chǎn)氫活性，累積產(chǎn)氫量為91.2±4.5ml，尿素為PB-Z的最佳產(chǎn)氫氮源;在尿素濃度為10mmol/L時，PB-Z的產(chǎn)氫量最大，為101.1±3.4 ml。(3)PB-Z產(chǎn)氫的最佳碳源為葡萄糖，當(dāng)葡萄糖濃度為70mmol/L時，PB-Z有著最大的產(chǎn)氫量與底物轉(zhuǎn)化率，分別

4、為123±3ml、69.7±1.9％。PB-Z的最大產(chǎn)氫活性出現(xiàn)在PB-Z的對數(shù)生長期。(4) PB-Z產(chǎn)氫的最佳初始pH為7，PB-Z在利用葡萄糖產(chǎn)氫的過程中，會產(chǎn)生有機酸使培養(yǎng)基變?yōu)樗嵝?，通過外源調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH能夠顯著提高光合細(xì)菌PB-Z的產(chǎn)氫量以及底物轉(zhuǎn)化率，產(chǎn)氫量由124.7±2.7 ml（對照組）提高到221.7±8 ml，底物轉(zhuǎn)化率由68.1％（對照組）提高到91.2％。(5)光合細(xì)菌PB-Z產(chǎn)氫的最適鎂離子濃度為5 mm

5、ol/L。PB-Z中含有多種色素，在一定的鎂離子濃度范圍內(nèi)，PB-Z的色素合成狀況良好，但是過高濃度的鎂離子會對PB-Z的色素合成造成不利影響，光合色素合成受到抑制，PB-Z的產(chǎn)氫量出現(xiàn)顯著地下降。為探究光合細(xì)菌PB-Z產(chǎn)氫的最適條件，根據(jù)單因素實驗的結(jié)果，以鎂離子濃度、pH、反應(yīng)時間為實驗因素，以光合細(xì)菌PB-Z產(chǎn)氫量為響應(yīng)值，采用響應(yīng)面分析法對實驗結(jié)果進行模擬及分析，建立了產(chǎn)氫量與3個產(chǎn)氫影響因素關(guān)系的二次多項式數(shù)學(xué)模型。結(jié)果表明，