沼气池中产氢细菌的研究

1. 在沼气发酵污泥的富集培养物中加入薯芋粉可以旺盛地产氢。这是富集培养沼气发酵污泥中的产氢细菌的较好方法。 2. 我们采用这一方法从沼气池中分离出24株产氢细菌,其产氢置因菌株的种类和发酵基质的不同而异。根据它们的分类特征分别属肠杆菌科(Enterbacteriace)和芽孢杆菌科(Bacil-laceae)。肠杆菌科中有五个种：阴沟肠杆菌(Entcrbacter cloacae),大肠埃希氏菌(Escheriehiacoli),粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens),弗氏柠檬酸杆菌(Citrobacter freundii)和蜂房哈夫尼菌(Hafnia alvei)(暂定)。芽孢杆菌科中仅有一个种,即丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutyltcum)。 3. 各类菌的相对数量以肠秆菌占优势,占总数的58.3％。其次是粘质沙雷氏菌,占16.7％。丙酮丁酵梭菌占12．5％。其他各菌数量较少。 4. 将这些产氢菌与甲烷菌的富集培养物进行混合培养,可大大提高甲烷产量,而二氧化碳显著降低,以至检测不到。     

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。     

细菌氢酶的结构和催化功能

早在本世纪初就发现多种生物体,主要是细菌和藻类具有释放和利用分子氢的能力,但是参与分子氢反应的酶的本质,直到30年代才得到证实。通常用下面的反应式表示: H_2+氧化态MV2H~++还原态MV 1931年Stevenson和Stickland命名具有此催化活性的酶为氢酶。自1974年Chen和Mortenson在巴氏梭     

Amperometry氢电极及其在光合细菌放氢中的应用

近年来,在光合作用,生物固氮研究领域中,人们愈来愈多地开展光合、固氮、放氢机制的研究,它不仅可以提高光合效率,使农作物达到更高的产量,而且可以探索光合生物利用太阳能光解水,获得新的二次能源——氢气的可能。在生物固氮体系中,固氮酶的氢释放,是细胞能量(以ATP或还原剂的形式)的损失,导致固氮效率的降低。因此,研究固氮生物内的氢代谢,减少放氢,提高固氮效率这个问题,引起了许多研究者的兴趣。测定氢的手段有多种,例如;质谱、气相色谱、同位素技术、微量呼吸器和Amperometry氢电极     

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)。     

细菌人工染色体的研究和应用

细菌人工染色体 (Bacterialartificialchromosome ,BAC)是第二代大片段DNA的克隆载体系统。因其嵌合率低 ,遗传稳定性好 ,重组DNA容易分离和制备 ,转化效率高等 ,弥补了YAC的不足 ,很快在基因组研究中处于中心地位。近年来 ,已有多种BAC载体被构建出来 ,这些BAC载体在复杂基因组大片段文库的构建 ,基因的图位克隆 ,基因组物理图谱的构建 ,基因和基因组测序 ,基因组织结构分析 ,染色体组织和进化 ,以及基因的遗传转化和调控研究中得到了广泛的应用。     

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。       

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。     

厌氧发酵产氢细菌的筛选及其产氢优化

本研究以河底泥为来源, 使用产氢培养基进行初筛, 再利用小管产氢试验进行复筛, 得到5株产氢能力较好的菌株。对产氢量最高的菌株FML-C1进行16S rDNA序列分析, 鉴定为阴沟肠杆菌, 确定了其分类地位。培养基优化采用Plackett-Burman试验设计筛选出影响产氢的3个主要因素: 葡萄糖、缓冲液和还原剂。利用最陡爬坡路径逼近最大响应区, 采用中心复合试验设计(CCD)及响应面分析法(RSM)进行回归分析, 建立产氢培养基优化的二次模型。模型求解产氢最佳培养基为葡萄糖21.5 g/L、缓冲液 13.6 mL/L 和还原剂10.0 mL/L, 最大理论产氢量2367.83 mL/L。5批验证试验结果平均值与预测值接近, 表明该模型与实际情况拟合良好, 实际最大产氢量2347.40 mL/L, 较优化前产氢量提高127.42%。     

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。     

铁和镍对光合细菌生长和产氢的影响

基于金属元素在生物体功能发挥中的作用以及它们参与光合细菌光合放氢的重要性,着重进行了铁和镍对沼泽红假单胞菌（Rhodopseudomonas palustris）Z菌株和一株红杆菌（Rhodobactersp.）细胞生长、光合放氢和光合色素合成影响的研究。结果表明,高浓度Fe3+可显著提高两菌株光放氢能力和生物合成能力,最适浓度的Fe3+可使其产氢能力分别达对照组的1.32倍和2.8倍,产氢得率分别为360.6mL/g和385.9 mL/g,生物量分别为对照组的1.42倍和1.54倍。9μmol/L Ni2+的添加可使两菌株产氢能力分别达对照组的1.48倍和1.96倍,产氢得率分别为429.7mL/g和456.3 mL/g。而当Ni2+浓度为12μmol/L时,两菌株的产氢活性受到不同程度的抑制,产氢得率分别降低46.7%和19.4%。在铁浓度相同时,添加6μmol/L Ni2+能明显促进两菌株的生长。而当Ni2+浓度大于6μmol/L时,细胞生长受到抑制。Fe3+和Ni2+对Rhodobactersp.菌株类胡萝卜色素有显著影响。研究结果显示, 426nm色素峰随铁浓度的增加和镍的添加而消失,同时,产氢活性提高。     

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。     

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 .     

固定化技术在促进光合细菌产氢中的应用

氢气是一种新型的清洁高效能源,制氢技术的创新是目前研究的热点。将新型的技术及材料应用到生物制氢工艺中,从而促进生物制氢技术的产氢效率和工程应用是研究的重点之一。该文阐述了光合细菌在固定化生长条件下发酵产氢的最新研究进展,从固定化技术的原理、固定化方法的应用进展及影响因素几个方面进行了综述,详细阐述了包括包埋、悬浮载体附着生长及固定生物膜法等几种固定化方法对光发酵产氢的作用,介绍了国内外用于固定化的新型材料,并对今后的研究重点及方向进行了展望。     

厌氧细菌Acetanaerobacterium elongatum从葡萄糖的产氢特性研究

为了了解影响厌氧发酵产氢细菌Acetanaerobacterium elongatumZ7产氢效率的因素,采用生理学方法对其进行了研究。结果表明:乙醇型发酵菌A.elongatumZ7的最适产氢温度为37℃,最适产氢的起始pH为8.0。该菌发酵葡萄糖和阿拉伯糖产氢的能力较强,氢气产率分别为1.55mol H2/mol葡萄糖和1.50mol H2/mol阿拉伯糖。酵母粉是菌株Z7生长和产氢所必须的生长因子;pH影响菌株的生长和葡萄糖利用率;氢压则影响电子流的分配,从而改变代谢产物乙酸和乙醇的比例;当产氢菌与甲烷菌共培养以维持发酵体系低的氢压时,可使氢的理论产量提高约4倍;培养基中乙酸钠浓度>60mmol/L明显抑制产氢。另外,一个只利用蛋白类物质的细菌能够促进菌株Z7对葡萄糖的利用,进而提供氢产量,为生物制氢的工业化生产提供理论参考。     

颗粒厌氧污泥中的产氢产乙酸细菌研究

本文报道颗粒厌氧污泥中产氢产乙酸细菌的含量及存在方式。在正常运行状态,随着颗粒污泥的培养和生长、产氢产乙酸细菌含量维持在10⁷-10⁸个/ml.一旦厌氧反应器“酸化”,颗粒污泥性能变差,产氢产乙酸细菌急剧下降,减小到约10⁵个/ml.比正常状态低2-3个数级,说明细菌生长受到了不可逆抑制。电镜观察表明,产氢产乙酸细菌的分布不是随机的,它们以微菌落方式存在并排列有序。除了与甲烷短杆菌互营共生外,还发现了一种和甲烷丝菌间的新型互营共生关系,分析     

光合细菌Chromatium vinosum可溶性氢酶的FTIR谱的研究

光合细菌Chromatium vinosum含有一种可溶性氢酶和一种膜结合态氢酶。氧化态可溶性氢酶在红外光谱区（1860－2140cm^-1）有四个特征吸收峰（2103．7,2086．2,2054．8和1962．5cm^-1）。其中1962．5cm^－1处吸收带的位置与已知的NiFe一氢酶活性中心－CO基团所产生的吸收带位置相近;另外三条吸收带的位置与已知的NiFe一氢酶活性中心－CN基团所产生的吸收带的位置相近。以2,6－二氯酚靛酚（DPIP）氧化可溶性氢酶时,四条吸收谱带的位置基本上没有发生变化。可溶性氢酶被Na2S2O4充分还原时,－CO基团的吸收带移至1946．8cm^-1,而－CN基团的三条吸收带中的两条分别移至2076．8cm^-1和2093．1cm^-1处,另一条则消失了。还原态可溶性氢酶与CO反应后,其红外光谱显示七条吸收带,在－CO基团红外光谱区和－CN基团红外光谱区各产生了两条新的吸收带。研究表明,Cuinosum可溶性氢酶的活性中心的结构类似于其它已知的NiFe－氢酶,但与活性中心金属原子相连的可能包括三个－CN基团和一个－CO基团,结合可溶性氢酶的FPR谱特征,推测C.vinosum可溶性氢酶活性中心的结构可能为Ni(CN)Fe(CN)2(CO).     

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