暗發(fā)酵細菌B49與光合細菌RLD-53聯合產氫影響因素研究.pdf

1、微生物的多樣性為生物氫的產生提供了多種途徑，聯合制氫通過結合具有不同功能的微生物，協調他們之間的關系，實現優(yōu)勢互補，對于提高底物轉化效率和產氫速率有重要的意義。其中，光合細菌能利用暗發(fā)酵細菌產生的揮發(fā)酸，這樣既降低了小分子揮發(fā)酸對暗發(fā)酵細菌抑制，同時大大提高產氫能力，是較為理想的持續(xù)產能模式。本文立足于微生物協同產氫的觀點，在研究光合細菌RLD-53生長與產氫特性的基礎上，使之與暗發(fā)酵乙醇型發(fā)酵代表菌株B49聯合，以期獲得更高的產氫能力

2、和底物轉化率，進一步探討影響菌種協同產氫的關鍵因素,為產業(yè)化點奠定基礎。
　　RLD-53的產氫現象主要發(fā)生在細胞生長的對數期的中后期和穩(wěn)定期的前期；乙酸、蘋果酸、乳酸、丙酸都是RLD-53產氫的良好碳源和氫供體；氮源種類對產氫也有重要的影響，其中牛肉膏對 RLD-53產氫有很大促進作用，蛋白胨次之，谷氨酸鈉為氮源時生長與產氫過程平緩。RLD-53在光照強度3000 lux~3500 lux，乙酸鈉濃度50 mmol/l，谷氨酸鈉

3、10 mmol/l，接種量10％，接種菌齡17 h，pH7.0時產氫能力最高，達到2.55mol H2/mol乙酸。采用瓊脂包埋固定化 RLD-53技術，通過限制菌體的自由增殖，降低生長消耗，可以提高產氫量21%。
　　混合培養(yǎng)體系適宜在低初始底物濃度條件下產氫，混合培養(yǎng)體系的產氫量和末端pH隨著磷酸鹽緩沖液濃度的增加迅速的升高，pH更加穩(wěn)定，混合培養(yǎng)體系產氫的最適 pH為7.5，低的末端 pH或較高的初始 pH，這對于B49和R

4、LD-53的協作是不利的。通過 B49和固定化 RLD-53混合培養(yǎng)聯合產氫，在葡萄糖6/l，磷酸鹽50 mmol/l，達到最大產氫能力為3.1 molH2/mol葡萄糖。
　　B49發(fā)酵末端液相產物的濃度和組成比例直接影響光合細菌 RLD-53的產氫過程。B49發(fā)酵液中剩余的葡萄糖被 RLD-53降解主要生成乙酸，導致末端pH下降，產氫能力降低。B49發(fā)酵液中乙醇和乙酸的比例低于1.0高于1.25時，B49產生的乙醇對RLD-5

5、3的生長與產氫有促進作用。發(fā)酵液中NH4+在4 mmol/l以上完全抑制了光合細菌的產氫活動。
　　初始底物濃度和發(fā)酵體系pH緩沖能力對B49發(fā)酵產物的濃度和組成比例有著重要的影響。發(fā)酵產物中乙醇和乙酸的累積量隨著葡萄糖濃度的增加而增加，但乙酸占末端液相產物的比例降低。發(fā)酵產物中乙酸濃度隨著磷酸鹽緩沖液濃度的增加而升高，乙醇濃度隨著磷酸鹽緩沖液濃度的增加而降低，乙酸成為主要的末端產物，這對于后續(xù)的光發(fā)酵產氫是有利的。采用B49和固