光合细菌光合产氢的研究进展

光合细菌 (Photosyntheticbacteria ,PSB)光合产氢的研究是国内外普遍关注的热点问题。就PSB光合产氢的机理、条件及光合细菌生态应用等方面进行综述 ,并着重论述了光合细菌产氢过程中两种主要的酶—固氮酶和氢酶以及影响酶活性的因素。     

固定化光合细菌利用有机物产氢的研究

应用固定化细胞技术包埋荚膜红假单胞菌(Rhodopseudomonas capsulata)菌株386．研究在光照下利用有机物产氢的特性。实验观察到,光照培养120小时,悬浮培养物的产氢量为68．2ml·比产氢速率为104．1ml H2/g(生物量)·h;用琼脂包埋后．其产氢能力得到改善,产氢量和比产氢速率分别达到128．4ml和l 9s．8mlH2/g·h。该菌株除可利用苹果酸外,还可利用葡萄糖、乳酸、丙酸等基质高效地产氢。基质浓度只有控制在适当水平时,才具有较高的基质转化产氢效率。此外．菌体生物量、菌龄、培养液pH、光照强度、光照／黑暗时间比以及温度对产氢过程均有不同程度的影响。     

光合细菌Rhodopseudomonas产氢的影响因子实验研究

利用光合细菌Rhodopseudomonas 8株菌株研究初期活性、光照强度、C源种类、菌株差异对生物产氢的影响表明 ,不同菌株的C源利用性有较大差异 ,但对乳酸钠都有很好的利用性 .细菌的初期活性对产氢有一定程度的影响 ,稳定生长期的细菌比对数生长期的细菌产氢活性略高 .光照强度对产氢活性的影响明显 ,在光饱和度以下 ,光照强度大则产氢速率高 .不同菌种的产氢性能有效大差异 ,从上海地区有机污染环境中分离到的RhodopseudomonasB2 1 菌株在以乳酸钠 ( 50mmol·L- 1 )为C源、谷氨酸钠 ( 1 0mol·L- 1 )为N源 ,60 0 0Lx光照、30℃下 ,最大产氢速率达到 1 4.7ml·h- 1 ·g- 1 细胞干重 .     

一个新的产氢细菌的鉴定及产氢特性的研究

利用Hungate滚管技术从福建省漳州垃圾处理厂厌氧消化器的颗粒污泥中分离到一株产氢的细菌L15。菌株L15为严格厌氧的革兰氏阳性杆菌,菌体大小为0.5μm～0.7μm×2.5μm～5.0μm,以侧生鞭毛运动。在孢肉培养基上产生端生的卵圆形芽孢。温度生长范围15℃～45℃（最适温度30℃～37℃）;pH 范围5.0～8.4（最适pH 6.3～6.8）。该菌株不水解明胶和七叶灵,不还原硫酸盐,牛奶变酸但不凝固,发酵多糖和少数的单糖、双糖和寡糖;发酵葡萄糖的最终产物为乙酸、丁酸、H2和CO2。G+C含量为298mol%。16S rDNA序列分析表明,该菌株属于梭菌的簇Ⅰ,与Clostridium paraputrificum较为接近（相似性为97.1%）。通过生理特征和16S rDNA序列的同源性分析,表明菌株L15应是梭菌属簇Ⅰ中的一个新种,命名为Clostridium defluvii。菌株L15保藏在中国普通微生物菌种保藏中心,保藏号为AS1.3489。菌株L15的最佳产氢温度为34℃、pH为7.0。当葡萄糖浓度为0.4%时,氢气产率可达到1.41mol H2/mol 葡萄糖。该菌可利用下列底物产酸产氢,括号内为产氢率(底物浓度1%)：果糖(1.00mol H2/mol)、麦芽糖(2.17mol H2/mol)、蔗糖(1.69mol H2/mol)、菊糖(4.70mol H2/mol)、糖原(5.49mmol H2/g)、淀粉(7.34mmol H2/g)。     

光合细菌产氢因子的研究进展

光合细菌在固氮的同时释放氢气。产氢与固氮是同步进行的。固氮酶与氢酶共同影响光合细菌的产氢活性,而外源生理条件又影响着固氮酶与氢酶的活性,其中有机碳阻抑吸氢酶表达,促进产氢;氨则抑制固氮活性而降低产氢量;氧气的存在使固氮酶与氢酶都失活,从而抑制放氢反应的进行。     

光合细菌产氢研究进展

光合细菌能利用有机废水(废弃物)转化太阳能产生氢能,故应作为环保产业新能源开发的一个重要研究方向。     

光合细菌产氢条件的研究

从被有机物污染的土壤及水域中分离得到13株属于红螺菌科的光合细菌,对其在苹果酸、乳酸、葡萄糖、乙酸、丙酸及丁酸中的光致产氢现象进行了研究。最高产氢量为39.8ml·20ml菌液~(-1)·48h~(-1),产氢活性为7.8ml·g生物量~(-1)·h~(-1)”。底物对不同菌株的产氢量与产氢活性均具有影响,pH对产氢过程也有明显的作用,大于6000lx的光强度对提高产氢活性已无明显作用。固定化细胞在静态培养条件下也能提高产氢能力,但延长产氢时间的作用不明显。     

光合细菌与产气肠杆菌协同产氢特性分析

对光合细菌(Rhodopseudomonas sp. DT)与产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes)进行了发酵产氢试验, 考察了不同起始接种比例、培养温度及碳源条件下混合菌协同产氢特性。结果表明: 光合细菌与产气肠杆菌初始接种比例对协同产氢影响较大, 初始接种比例为1:1最有利于协同产氢, 产氢效率和产氢周期达到了3.1 mol H2/mol葡萄糖及81 h。进一步培养液pH动力学变化研究发现初始接种比例为1:1的混合菌培养液pH变化较小, 为pH 6~7, 利于混合菌协同产氢。28°     

产氢紫色非硫光合细菌的分离与筛选

从不同来源的样品中分离到5株紫色非硫光合细菌,从中筛选出2株产氢量较高的菌株——菌株D和菌株H。对其产氢动力学研究表明,在含有20mmol/L谷氨酸钠和50mmol/L D,L-苹果酸培养基中,两株菌可连续稳定产氢5—8d,其产氢速率分别为10.18和20.61μ/h·mg细胞干重。     

固定化光合细菌产氢过程的基质利用动力学

研究了固定化荚膜红假单胞菌386、红假单胞菌D两菌株产氢过程基质利用的动力学特性。基质利用与产氢过程以不同的速率进行．琼脂包埋固定化细胞的产氢能力高于海藻酸钙固定化细胞,但最大产氢活性的进程迟于后者。固定化D菌株利用葡萄糖的动力学遵循一级反应,其反应常数K值为1．2×10　2h-1。宏观动力学分析表明,利用基质的产氢过程属于反应控制,扩散传质过程不构成控速步骤。386和D两个菌株固定化细胞生物反应器连续产氢系统,在以乳酸作基质时．平均产氢量分别可达到0．659L／d和0．457L／d,容积(液相)产氢率接近1．OL／L·d。     

正交实验优选光合细菌混合菌群产氢的最佳条件

对光合细菌混合菌群产氢影响因子进行了实验研究。通过单因素实验和正交实验, 系统考察了碳源、氮源、碳源浓度、氮源浓度、初始pH值、光照方式、接种量等因素对产氢量的影响, 实验得出最佳工艺条件为: 采用3号菌群, 碳源为葡萄糖, 碳源浓度为3 g/L, 氮源为尿素, 氮源浓度为9 g/L, 接种量为10%, pH值为8.5, 光照方式为12 h光照-12 h黑暗交替光照, 培养温度为30°C。菌种、碳源、碳源浓度、氮源是影响产氢量的重要因素。     

光合细菌N9281的分离鉴定和应用研究

1991年我们从黑龙江省同江市三村乡的水稻根际分离纯化得到一株光合细菌N9281(Photosynthetic bacteria N9281)。对光合细菌N9281的细菌学鉴定,我们主要按照[一般细菌常用鉴定方法](中国科学院微生物研究所细菌分类组编著,科学出版社出版,1978)一书及伯捷氏细菌鉴定手册(第八版及第九版)的方法进行。鉴定结果为光合细菌N9281菌株     

光合细菌处理废水过程中生物产氢技术研究进展

光合细菌(PSB)生物产氢技术能够将光能利用、氢能制备和废水中有机物的去除有效地结合在一起,是一种极具发展潜力的氢能生产技术。分析了PSB利用废水生物产氢的机制与具有产氢活性的代表性PSB,总结了PSB生物产氢主要影响因素与技术,指出目前该项研究存在的问题,并对其应用前景进行了评述。     

几株光合细菌的分离鉴定及在养殖罗非鱼中的应用

从渔场底泥样品中分离纯化得到5株紫色非硫光合细菌,根据分离菌株的细胞形态结构、光合内膜结构、活细胞光吸收特征以及生理生化特征,参照伯杰氏细菌分类学手册,5个分离株分别属于沼泽红假单胞菌（Rhodopseudomonas palusteris）和类球红细菌（Rhodobacter spheroides）。利用它们的纯培养物及混合培养物进行的水产养殖试验表明,光合细菌可以明显提高养殖鱼的成活率以及生长速度,罗非鱼经过2周的养殖后,加入光合细菌的试验组比没加入光合细菌的对照组（成活率80％）成活率显著提高,最高达100％;平均体长、体重分别提高了3％-5％、20％-30％,效果显著;而同时加入光合细菌纯培养物的试验组和加入混合培养物的试验组,差别不大。     

高效产氢细菌新种--Ethanologenbacterium sp.X-1的分离鉴定及其产氢效能

为获得高效产氢发酵细菌 ,采用改进的厌氧Hungate培养技术 ,从生物制氢反应器CSTR中分离一株产氢细菌X 1。对该株细菌进行了形态学特征、生理生化指标、16SrDNA和 16S 2 3SrDNA间隔区序列分析等研究。结果表明与最相近的种属Clostridiumcellulosi和Acetanaerobacteriumelongatum等的 16SrRNA基因序列同源性为 94 %以下。16S 2 3SrRNA间隔区基因序列比对分析显示保守区域仅为tRNAAla和tRNAIle序列 ,其它可变部位没有同源性区域 ,鉴定为新属Ethanologenbacteriumsp .。该株细菌为专性厌氧杆菌 ,代谢特征为乙醇发酵 ,葡萄糖发酵产物主要为乙醇、乙酸、H2 和CO2 。在pH4 0和 36℃条件下最大产氢速率是 2 8 3mmolH2 (gdrycell·h)。经鉴定和产氢效能分析表明该菌株是一新属的高效产氢细菌     

产氢菌Enterobacter sp.和Clostridium sp.的分离鉴定及产氢特性

在高温水体中分离得到2株具有较高产氢活性的微生物菌株Z-16和C-32。根据两菌株的16SrDNA序列分析,初步鉴定菌株Z-16为Enterobactersp.,菌株C-32为Clostridiumsp.。研究了起始pH值、反应温度、碳源等对菌株放氢活性的影响。菌株Z-16的最适产氢条件为:反应系统起始pH7·0,反应温度35℃,以蔗糖为产氢底物。在最适条件下,菌株Z-16的氢转化率为2·68molH2/mol蔗糖。菌株C-32的最适产氢条件为:反应系统起始pH8·0,反应温度35℃,以麦芽糖为产氢底物。在最适条件下,菌株C-32的氢转化率为2·71molH2/mol麦芽糖。以葡萄糖为碳源时,菌株Z-16和菌株C-32的氢转化率分别为2·35和2·48molH2/mol葡萄糖。     

产氢产乙酸菌ZR-1 的分离鉴定及产酸特性

采用改良的亨盖特厌氧操作技术, 从有机废水污泥中分离到一株耐低温高效产氢产乙酸菌ZR-1。经过对其形态学观察、生理生化特征研究及16S rRNA 序列比对, 初步鉴定为梭状芽胞杆菌属的乙二醇梭菌(Clostridium glycolicum)。通过单因子实验, 在厌氧条件下对该菌株的培养温度、pH、最适底物、金属离子的影响等产酸条件进行了优化。结果表明该菌株最适生长温度37 °C,最佳培养基初始pH 值8.5, 最适发酵底物丁酸盐, Mn²⁺对其产酸有一定的激活作用。最适培养条件下丁酸盐降解率达到12.7%, H₂ 含量达到了28.73%。     

一株光合细菌的分离鉴定及其净化甲醛能力的研究

目的 筛选能够高效净化甲醛的光合细菌菌株。方法 采用双层平板法,从滇池湿地公园入口处污水中分离得到1株光合细菌,将其命名为PSB2-3,对菌株进行形态学观察、生理生化特性研究、16S rDNA分子鉴定及净化甲醛能力的测定。结果 经鉴定这株光合细菌为荚膜红假单胞菌。该菌株的最适生长条件：厌氧条件,温度30℃,pH 7.0～8.0,接种量25%～30%;最适碳源和氮源分别为CH3COONa和(NH4)2SO4。在最适生长条件下,该菌株对甲醛的耐受浓度可达60 mmol/L,96 h可将其降解73.35%,64 h可将40 mmol/L的甲醛全部降解,32 h可将20 mmol/L的甲醛全部降解。结论 菌株PSB2-3对甲醛具有很高的耐受浓度及降解能力。     

一株高温高效产氢细菌的分离及产氢特征研究

实验组采用非选择性培养、选择性培养、液体培养和固体培养一整套培养方法,结合平面厌氧操作技术与培养瓶厌氧技术,从混合产氢培养液中分离得到1株较好的产氢细菌。细菌需氧实验证明:此细菌为厌氧细菌;Gram实验和芽孢染色实验表明:此菌为革兰氏阴性杆菌,无芽孢。在不同的pH值、不同金属离子与温度下,于间歇式条件下测定其产氢量。实验结果表明:此菌株对pH值敏感,其最适产氢pH值为5.5,最适温度在45℃左右,在最适宜条件下产气量在1000 mL/(5 g葡萄糖),产气周期在15 d左右。金属离子影响实验表明:缺少铁和镁离子对此产气菌株的产气量有明显影响,此菌株对铜离子(0.1 g/L)无抗性。