產(chǎn)氫梭菌T2利用五碳糖與六碳糖發(fā)酵產(chǎn)氫特性研究.pdf

1、厭氧發(fā)酵制氫技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用前景，然而在其實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的進(jìn)程中面臨著如何提高系統(tǒng)的產(chǎn)氫效率和運(yùn)行穩(wěn)定性，降低生產(chǎn)成本等問(wèn)題。針對(duì)高效率低成本的產(chǎn)氫底物，之前已經(jīng)開展了大量研究。木質(zhì)纖維素類物質(zhì)來(lái)源廣泛，儲(chǔ)量巨大并且價(jià)格低廉，但直接利用產(chǎn)氫效率較低，需對(duì)其進(jìn)行物理、化學(xué)或生物等方式的預(yù)處理，將木質(zhì)纖維素轉(zhuǎn)化為五碳糖與六碳糖而后發(fā)酵，這樣便可大幅提高產(chǎn)氫效率。本文對(duì)產(chǎn)氫菌株T2利用五碳糖六碳糖的產(chǎn)氫特性進(jìn)行了相應(yīng)的試驗(yàn)研究，對(duì)有效地利用木質(zhì)

2、纖維素產(chǎn)氫，降低產(chǎn)氫成本，實(shí)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(shí)意義。
　　產(chǎn)氫效率與菌種質(zhì)量直接相關(guān)，Clostridium hydrogeniproducens T2是梭菌屬下的一個(gè)新種，是一株典型的中溫產(chǎn)氫菌，本文以之作為產(chǎn)氫菌株，分析了在批式培養(yǎng)條件下，底物濃度與接種量對(duì)產(chǎn)氫菌株 T2產(chǎn)氫能力的影響，通過(guò)對(duì)產(chǎn)氫菌株T2的批式、補(bǔ)料與連續(xù)培養(yǎng)，考察了產(chǎn)氫菌株T2對(duì)葡萄糖與木糖的利用規(guī)律、生長(zhǎng)情況及產(chǎn)氫特性。以玉米芯為產(chǎn)

3、氫底物，對(duì)其進(jìn)行三種方式的預(yù)處理，對(duì)預(yù)處理過(guò)濾物進(jìn)一步分步酶解，探究了產(chǎn)氫菌株 T2利用玉米芯預(yù)處理液及酶解液的產(chǎn)氫特性。
　　以最佳的底物濃度60mmol/L，接種量10％為初始條件，通過(guò)對(duì)產(chǎn)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(shí)的產(chǎn)氫特性。結(jié)果表明，產(chǎn)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(shí)，葡萄糖對(duì)菌

4、株利用木糖產(chǎn)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(duì)酵母菌混合糖發(fā)酵的研究，補(bǔ)料培養(yǎng)可以解除酵母菌發(fā)酵時(shí)的葡萄糖抑制，本文進(jìn)一步研究了在補(bǔ)料與連續(xù)培養(yǎng)條件下菌株T2的產(chǎn)氫特性。結(jié)果表明，在補(bǔ)料培養(yǎng)條件下，產(chǎn)氫菌株 T2對(duì)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(chǎn)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(chǎn)氫速率與平均產(chǎn)氫速率

5、，其比產(chǎn)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(duì)玉米芯發(fā)酵產(chǎn)氫進(jìn)行了相應(yīng)的試驗(yàn)研究，首先測(cè)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(duì)玉米芯進(jìn)行預(yù)處理，對(duì)預(yù)處理液與過(guò)濾物的酶解液進(jìn)行產(chǎn)氫發(fā)酵。結(jié)果表明，產(chǎn)氫菌株 T2具有高效利用玉米芯預(yù)處理液及酶解液的產(chǎn)氫的能力，采用酸化氣爆預(yù)處