微生物制氢工艺优化与生物反应的调控

氢作为一种清洁高效的可再生能源日益受到人们的重视。本文从微生物制氢的条件与代谢调控方面探讨了生物制氢的最新进展。目前常用产氢细菌进行了总结,分析了细菌的培养方式和工艺方法,探讨了影响生物制氢的各种因素(pH,温度,基质,离子浓度,反应器等)。在此基础之上,阐述了分子生物学技术在生物制氢中的应用及系统代谢调控。最后,对生物制氢今后的主要研究方向及前景进行了展望。     

豆血红蛋白基因lba的克隆及其转化衣藻叶绿体

降低细胞内的氧气含量是提高莱茵衣藻产氢效率的重要手段之一。本研究首次尝试将豆血红蛋白基因lba转入衣藻叶绿体中表达,利用豆血红蛋白具有与氧可逆结合的特性,期望降低转基因衣藻细胞内的氧气含量,达到提高衣藻产氢效率的目的。实验结果证明,lba成功转入到衣藻叶绿体中,且对其生长没有产生显著影响,这为下一步调控Lba在衣藻叶绿体中表达活性和提高衣藻产氢效率奠定了实验基础。     

暗发酵-光发酵两阶段联合生物制氢技术研究进展

随着能源紧缺的日益加剧,以及化石燃料燃烧引起的环境问题逐渐突显,氢能作为一种清洁可再生能源越来越受到青睐。生物制氢与热化学及电化学制氢相比其反应条件温和、低耗、绿色,是一项非常有应用前景的技术。生物制氢从广义上可以分为暗发酵和光发酵产氢两种,其中暗发酵微生物可以利用有机废弃物产生氢气以及有机酸等副产物,光合细菌在光照和固氮酶的作用下可以将暗发酵产生的有机酸继续用于产氢,因此两种发酵产氢方式相结合可以提高有机废物的资源化效率。将近年来暗发酵-光发酵两阶段生物制氢技术进行整理分析,从其产氢机理、主要影响因素、暗发酵-光发酵产氢结合方式(两步法、混合培养产氢)几个方面进行阐述,最后指出该技术面临的挑战。     

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。     

DG-DGGE分析产氢发酵系统微生物群落动态及种群多样性

应用双梯度-变性梯度凝胶电泳(DG-DGGE)对生物制氢反应器微生物种群的动态变化及多样性进行监测。间隔7d从反应器取厌氧活性污泥,以细菌16SrDNA通用引物进行V2～V3区域PCR扩增,长约450bp的PCR产物经DGGE分离后,获得污泥微生物群落的16SrDNA指纹图谱。污泥接种到反应器后微生物群落中既有原始种群的消亡和增长,也有次级种群的强化和演变。反应器在运行初期群落演替迅速,15d时微生物群落结构变化最大。群落结构的相似性随着演替时间的增加而逐渐升高,种群动态变化后形成稳定的群落结构。29d时微生物多样性基本保持不变,微生物优势种属达到19个OTU。在细菌竞争和协同作用制约下,种群多样性降低后趋于稳定,形成顶级群落。有些种群在群落结构中一直存在,是群落建成的原始种群,原始种群与次级种群在代谢过程中具有协同作用,表现出群落的综合生态特征。     

发酵生物制氢研究进展

综述了近年来发酵生物制氢领域的研究进展?在菌种方面,除了对现有产氢菌种的深入研究外,还采用生物学,分子生物学及生物信息学手段建立产氢菌种库;在氢酶的研究方面,已逐步从基因确定、功能研究拓展到基因工程构建高效产氢菌研究：而在与废弃生物质处理相结合的反应过程方面,研究主要集中在利用不同种类的废弃物的产氢和高效产氢反应器上。此外,还初步总结了目前对发酵制氢可行性和经济性的评价,并对其发展方向提出了新的看法。