產氫梭菌T2利用五碳糖與六碳糖發(fā)酵產氫特性研究.pdf

1、厭氧發(fā)酵制氫技術有著廣闊的應用前景，然而在其實現(xiàn)工業(yè)化的進程中面臨著如何提高系統(tǒng)的產氫效率和運行穩(wěn)定性，降低生產成本等問題。針對高效率低成本的產氫底物，之前已經(jīng)開展了大量研究。木質纖維素類物質來源廣泛，儲量巨大并且價格低廉，但直接利用產氫效率較低，需對其進行物理、化學或生物等方式的預處理，將木質纖維素轉化為五碳糖與六碳糖而后發(fā)酵，這樣便可大幅提高產氫效率。本文對產氫菌株T2利用五碳糖六碳糖的產氫特性進行了相應的試驗研究，對有效地利用木質

2、纖維素產氫，降低產氫成本，實現(xiàn)發(fā)酵法生物制氫工業(yè)化具有重要的理論與現(xiàn)實意義。
　　產氫效率與菌種質量直接相關，Clostridium hydrogeniproducens T2是梭菌屬下的一個新種，是一株典型的中溫產氫菌，本文以之作為產氫菌株，分析了在批式培養(yǎng)條件下，底物濃度與接種量對產氫菌株 T2產氫能力的影響，通過對產氫菌株T2的批式、補料與連續(xù)培養(yǎng)，考察了產氫菌株T2對葡萄糖與木糖的利用規(guī)律、生長情況及產氫特性。以玉米芯為產

3、氫底物，對其進行三種方式的預處理，對預處理過濾物進一步分步酶解，探究了產氫菌株 T2利用玉米芯預處理液及酶解液的產氫特性。
　　以最佳的底物濃度60mmol/L，接種量10％為初始條件，通過對產氫菌株T2的批式培養(yǎng)，研究了分別以純葡萄糖、混合糖(葡萄糖與木糖比例為3:1、1:1、1:3)、純木糖為底物時的產氫特性。結果表明，產氫菌株T2可同步利用葡萄糖與木糖，但在以混合糖(葡萄糖與木糖比例分別為3:1與1:1)為底物時，葡萄糖對菌

4、株利用木糖產生了明顯的抑制作用，木糖的利用率僅為30%左右。
　　鑒于前人對酵母菌混合糖發(fā)酵的研究，補料培養(yǎng)可以解除酵母菌發(fā)酵時的葡萄糖抑制，本文進一步研究了在補料與連續(xù)培養(yǎng)條件下菌株T2的產氫特性。結果表明，在補料培養(yǎng)條件下，產氫菌株 T2對混合糖的利用更為徹底，總糖利用率為79.5%，較批式培養(yǎng)提高了27.7%。產氫菌株T2在連續(xù)培養(yǎng)條件下也具有同步代謝五碳糖與六碳糖的能力，且與批式培養(yǎng)相比獲得了更高的比產氫速率與平均產氫速率

5、，其比產氫速率分別為2.79mol-H2/mol-葡萄糖，2.7mol-H2/mol-混合糖，2.09mol-H2/mol-混合糖，1.79mol-H2/mol-木糖。
　　對玉米芯發(fā)酵產氫進行了相應的試驗研究，首先測定了玉米芯的組成成分，而后采用酸化氣爆、水溶液氣爆及堿液浸泡三種方式對玉米芯進行預處理，對預處理液與過濾物的酶解液進行產氫發(fā)酵。結果表明，產氫菌株 T2具有高效利用玉米芯預處理液及酶解液的產氫的能力，采用酸化氣爆預處