Enterobacter-aerogenes-EB-06的筛选及其暗发酵产氢过程特征分析.doc

Enterobacter aerogenes EB-06 的筛选及其暗发酵产氢过程特征分析随着社会的持续进展,环境污染和能源短缺问题日渐突出,寻找一种清洁、可再生的新型能源是当务之急。H2 具有清洁、可再生、燃烧值高等优点,可以作为未来理想的能源形式之一。目前,在众多制氢方法中,生物制氢具有产氢速度快、设备简易、可利用可再生资源和废弃物等特点,深具产业化前景。然而,到目前为止尚未实现生物制氢过程产业化,主要原因仍与生物制氢技术成本较高、效率较低等因素有关。因此筛选具有较高转化率和利用更广发底物的产氢微生物是生物制氢的重要讨论方向。本文以上海市植物园河底污泥为基质进行产氢发酵菌的筛选,使用了厌氧平板技术,经过初筛和复筛得到 16 株产氢菌,最终得到体积产氢量相对较高的一株菌株 EB-06,经形态学、生理生化实验及 16S rDNA 序列分析后获悉其属于肠杆菌属的产气肠杆菌,命名为 E.aerogenes EB-06,并进一步开展后续实验。为了优化培育条件和培育基组分,首先对 EB-06 菌株利用葡萄糖产氢特性进行了考察。实验证明,在厌氧条件下的产氢得率要比有氧条件下的高 2.3 倍;菌体生长和产氢的最适温度分别为 37℃和 41℃。通过分批培育,可以得到细菌细胞生长的最适 pH 为偏碱性,其体积产氢量最适 pH 在 8.0 左右,为 51.08mmol/L 培育基;而产氢得率最高为 0.86molH2/mol Glucose 时的 pH 值为 5.0 左右。产氢得率随着初始葡萄糖浓度的增加而降低,当初始葡萄糖的浓度为 lOg/L 时,EB-06 产氢得率最大为 0.53 mol H2/mol Glucose,高浓度的初始葡萄糖浓度会抑制产氢得率。当葡萄糖的浓度为 20g/L 时,EB-06 暗发酵体积产氢量和比产氢速率最佳,分别为 47.00mmol/L 和 9.40mmolH2/gDCW·h。Fe2+是通过作为金属酶的电子传递作用来影响代谢产氢的,实验得到最佳的 Fe2+离子添加量为 50mg/L。碳源类型实验结果显示,EB-06 菌株几乎可以利用所有常见的单糖、双糖以及某些多糖,其中产氢量最多的是甘油。产气肠杆菌可以利用甘油发酵产生 H2和乙醇,因此重点考察了 EB-06 利用甘油发酵产氢的优化条件及产氢特性,该过程不仅可以得到清洁能源—H2,而且还可以处理生物柴油工业的副产物—甘油。本文采纳了单因素实验讨论了初始 pH 值、初始甘油浓度、接种量以及 C/N比对 EB-06 菌株发酵甘油产氢的特性的影响关系。讨论结果表明,当初始 pH 值为 7.0 时,发酵液的最大体积产氢量为 83.76mmol/L;在初始甘油浓度为 40g/...