一株光合細(xì)菌的篩選及其產(chǎn)氫試驗(yàn)研究.pdf

1、氫氣熱值高，燃燒產(chǎn)物清潔無(wú)污染，被認(rèn)為是21世紀(jì)最具應(yīng)用價(jià)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(diǎn)，其在研究與應(yīng)用中的地位越來(lái)越受到重視，許多國(guó)家都投入大量的人力物力對(duì)其進(jìn)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(duì)環(huán)境無(wú)污染等突出的優(yōu)點(diǎn)，而日益受到人們的廣泛關(guān)注。
　　本實(shí)驗(yàn)利用光照富集以及雙層平板劃線(xiàn)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(duì)其進(jìn)行了分類(lèi)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(duì)象，對(duì)其生長(zhǎng)條件進(jìn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:(1)厭氧

3、光照是PB-Z的最佳生長(zhǎng)模式;乙酸鈉為PB-Z生長(zhǎng)的最佳碳源;在光照強(qiáng)度為4500lux、初始pH為7時(shí)，PB-Z的莊長(zhǎng)活性最高。(2)以尿素為氮源時(shí)，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(shí)，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(shí)，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(duì)數(shù)生長(zhǎng)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(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生有機(jī)酸使培養(yǎng)基變?yōu)樗嵝?，通過(guò)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(duì)照組）提高到221.7±8 ml，底物轉(zhuǎn)化率由68.1％（對(duì)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(guò)高濃度的鎂離子會(huì)對(duì)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(shí)驗(yàn)的結(jié)果，以鎂離子濃度、pH、反應(yīng)時(shí)間為實(shí)驗(yàn)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(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行模擬及分析，建立了產(chǎn)氫量與3個(gè)產(chǎn)氫影響因素關(guān)系的二次多項(xiàng)式數(shù)學(xué)模型。結(jié)果表明，