论文部分内容阅读
海洋大型藻类被称为第三代生物质,其资源化利用越来越受到研究者关注。本论文以海洋大型藻类—海带(Laminaria japonica)为材料,采用物理和化学预处理方法,制备海带水解液,进行基于海带水解液的厌氧发酵微生物产氢特性研究。实验中采用热与酸两种预处理方法制备海带水解液。结果表明,热预处理(121℃,20 min)海带,其多糖得率最高,为23.88%;酸预处理(1.0%H2SO4)还原糖得率最高,为30.84%。海带水解液中单糖组成主要为:岩藻糖、甘露糖、半乳糖、半乳糖醛酸。不同预处理方法下,海带水解液中单糖含量差异比较明显:热处理(121℃,20 min)条件下半乳糖醛酸最高,为9.50%;热处理(100℃,10 min)、酸处理(1.5%HCl)及酸处理(1.0%H2SO4)条件下岩藻糖含量最高,分别为:11.91%、11.48%、30.11%。将取自渤海天津海域潮间带污泥厌氧培养于海带水解液中,富集获得产氢混合菌群。利用高通量测序技术分析产氢混合菌群组成。结果表明,高通量测序海带水解液中富集的混合菌群,对照组中,能够注释到19个门、3 1个纲、71个目、1 1 8个科、159个属。混合菌群在热与酸处理的海带水解液中,其在门、纲、目、科、属五个分类水平上存在共有优势菌群,主要集中在厚壁菌门和变形菌门;梭菌纲和杆菌纲;梭菌目和杆菌目;瘤胃菌科和梭菌科;梭菌属。此外,在盐酸预处理海带水解液中,菌群组成多样性高,shannon指数是5.253。在不同预处理海带水解液培养条件下,测定混合菌群的产氢量。结果表明,混合菌利用盐酸预处理的海带水解液,其产氢量最高(825.68 ml/L),相比对照组提高61.11%。以海带水解液作为唯一培养基,分离鉴定一株厌氧发酵产氢细菌,命名为Clostridium sp.WANY51(登录号:KY197470)。该菌株呈革兰氏阳性,菌体大小8.19 um×1.45 um。菌株WANY51利用海带水解液生长及厌氧发酵产氢的代谢终产物主要是丁酸、丁醇、乙酸。菌株WANY51利用海带水解液(体积比为80%)的产氢量最高,为990.50 ml/L。在起始pH为7.0时,该菌株利用海带水解液产氢量最高,为987.07 ml/L。菌株Clostridium sp.WANY51能够利用大型藻类进行生长和产氢,这将为微生物产氢的规模化应用和大型藻类的资源化利用提供一种新的实验证据。