论文部分内容阅读
本文以两种产氢微生物混合光照培养产氢为研究对象,在对类球红细菌生长和产氢条件进行优化试验后,将盐生盐杆菌以不同存在形式(浓缩细胞、紫膜碎片、固定型浓缩细胞、固定型紫膜碎片)与类球红细菌混合培养,进而了解不同形式的盐生盐杆菌对类球红细菌产氢的促进作用。并对20% NaCl下生长良好的盐生盐杆菌进行减盐量驯化,将耐低盐浓度的驯化菌与类球红细菌混合培养研究。结论归纳如下:①选取不同碳源、温度、光照和初始pH值4个重要环境影响因子进行3个水平的正交试验,初步确定类球红细菌生长的最佳条件。丙酮酸钠和琥珀酸钠是细菌生长合适的底物;乙酸钠不是类球红细菌的最佳碳源。该菌在pH 7.0～8.0、光照强度约2000lx、温度30℃～35℃的范围内均能较好的生长。通过biolog技术研究发现类球红细菌好氧光照在48小时内具有高代谢活性,能利用大量碳源;厌氧光照下在48～72h之间具有较高活性,72h时利用的碳源多于好氧培养。②初步考察类球红细菌间歇式培养时,菌种的产氢动力学以及不同碳源、光照强度、温度和交替光源对产氢的影响。随着生物量的增加,细菌产氢量得到提高。琥珀酸钠、丙酮酸钠和葡萄糖都是类球红细菌生长和产氢的良好碳源和氢供体,最大产氢速率在10.3～22.1mL/h/L之间,底物转化效率达到26.2%～40.5%。单一污水作为基质时,没有氢气产生。类球红细菌在5000 lx～9000 lx光照强度范围内,随强度增大产氢能力增强;增加到一定程度后细菌产氢活性降低。在30℃～35℃范围内,类球红细菌的产氢活性较高;当温度大于38℃时产氢能力下降。光照/黑暗环境下,总的产氢量略有提高,但细菌在黑暗阶段没有氢气生成。③将类球红细菌与游离的浓缩细胞(PC)、紫膜碎片(PM)混合培养发现,PC形式存在的BR对类球红细菌产氢有明显促进作用,在一定范围内随着BR浓度的增加,产氢能力提高。当BR量为80nmol时,累计产氢量为217ml,最高产氢速率17.9 ml/h/L,单位体积产氢量1085 ml/L。以PM形式存在的BR对类球红细菌产氢几乎没有影响。光照厌氧下,BR向反应器混合液中迸发质子,不仅可以被固氮酶用于产氢,还可以调节混合液pH值,延长产氢时间。④选取海藻酸钠(SA)对PC、PM进行包埋固定,将SA-PC、SA-PM与类球红细菌混合产氢培养发现,SA-PC可以提高PC的稳定性,使PC中的BR受外界离子浓度影响变小,提高了质子泵效率,增强了类球红细菌的产氢能力。当BR含量为40nmol时,最大产氢速率为16.3 mL/h/L,单位体积产氢量达到1165 mL/L。包埋后的SA-PM颗粒中不含其它细胞成分,稳定性和耐低离子浓度的抗性更强。SA-PM光敏性强于SA-PC,更能促进类球红细菌产氢。当BR量为20nmol时,SA-PM把产氢速率提高为14.6 mL/h/L,单位体积产氢量达到1085 mL/L。含等量BR的情况下,不同存在形式的盐生盐杆菌对类球红细菌产氢的促进能力依次为:SA-PM >SA-PC>PC>PM。将类球红细菌和SA-PC(BR为160nmol)半连通培养时,SA-PC产生的质子通过两室间的阳离子交换膜发生转移,提高类球红细菌产氢量。⑤对盐生盐杆菌进行减盐量驯化,使其能在14% NaCl的环境下良好生长。从驯化后的菌体内分离得到PC、PM。PC(BR为160nmol)对类球红细菌产氢有促进作用,累计产氢量提高到234ml;PM则没有明显的促进作用。与未驯化的菌株相比,以PC、PM形式存在的光敏性并没有得到大幅度提高。虽然在14% NaCl的环境中盐生盐杆菌菌体和紫膜均能很好生长,但是产氢培养基的低离子浓度仍足以削弱BR的光敏性。