厭氧發(fā)酵生物制氫技術(shù)在處理廢棄物的同時(shí)制取氫氣,不僅能夠?qū)崿F(xiàn)廢棄物資源化,又能降低產(chǎn)氫成本,是近年來環(huán)境保護(hù)和能源領(lǐng)域研究熱點(diǎn)之一。獲得高效產(chǎn)氫菌種,進(jìn)行產(chǎn)氫影響因素的研究,對(duì)了解產(chǎn)氫菌種生理生化特性和提高產(chǎn)氫效率具有重要意義,也是解決厭氧發(fā)酵生物制氫工業(yè)化的基礎(chǔ)。本研究利用改進(jìn)的Hungate厭氧培養(yǎng)技術(shù),從處理高濃度糖蜜廢水的CSTR厭氧發(fā)酵制氫反應(yīng)器中,分離獲得一株高效產(chǎn)氫細(xì)菌,命名為YM-83。利用LM-1培養(yǎng)基進(jìn)行間歇實(shí)驗(yàn),連續(xù)培養(yǎng)30 h后獲得最大單位體積產(chǎn)氫量為4,850 m L/L culture,比產(chǎn)氫率為1.94 mol H2/mol glucose。經(jīng)過16S r DNA基因序列分析,結(jié)果顯示該菌株與Clostridium butyricum JCM 7840基因序列同源性達(dá)100%,基于電鏡掃描形態(tài)觀察和系統(tǒng)進(jìn)化分析,確定產(chǎn)氫菌株YM-83為丁酸梭菌（Clostridium butyricum）。通過間歇實(shí)驗(yàn)進(jìn)行各種因素對(duì)丁酸梭菌YM-83生長(zhǎng)產(chǎn)氫的影響研究,結(jié)果顯示最適生長(zhǎng)和產(chǎn)氫培養(yǎng)溫度為35℃;最適生長(zhǎng)和產(chǎn)氫初始p H為6.5;最適初始初始葡萄糖濃度為18 ... 

【文章來源】：上海師范大學(xué)上海市

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

丙酮酸脫羧產(chǎn)生H2過程

第1章緒論上海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文21.2厭氧發(fā)酵制氫技術(shù)厭氧發(fā)酵制氫是指在厭氧和黑暗的條件下利用厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫細(xì)菌將大分子有機(jī)物降解產(chǎn)生氫氣和其他副產(chǎn)物的過程[12]。由于某些發(fā)酵細(xì)菌體內(nèi)缺乏完整的呼吸鏈電子傳遞體系，發(fā)酵過程中通過脫氫作用所產(chǎn)生的“過剩”電子，必須有適當(dāng)?shù)耐緩降玫健搬尫拧保刮镔|(zhì)的氧化與還原過程保持平衡，以保證代謝過程的順利進(jìn)行[13]。大自然環(huán)境中能夠產(chǎn)生氫氣的發(fā)酵性細(xì)菌種類很多，他們通過發(fā)酵途徑直接產(chǎn)生分子氫來平衡氧化還原過程中剩余電子。1.2.1厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫途徑發(fā)酵產(chǎn)氫細(xì)菌的產(chǎn)氫過程包括以下三種途徑[14-15]：第一種是丙酮酸脫羧作用產(chǎn)氫，即丙酮酸首先在丙酮酸脫氫酶的作用下脫氫，將電子轉(zhuǎn)移給還原態(tài)的鐵氧還蛋白（Fdred），然后在氫化酶的作用下被重新氧化成氧化態(tài)的鐵氧還蛋白（Fdox），產(chǎn)生分子氫（見圖1-1）；第二種是通過甲酸裂解的途徑產(chǎn)氫，丙酮酸脫羧后形成的甲酸以及厭氧環(huán)境中CO2和H+生成的甲酸，通過鐵氧還蛋白和氫化酶作用分解為CO2和H2（如圖1-2）；第三種是通過輔酶I（NADH或NAD+）的氧化還原平衡調(diào)節(jié)作用產(chǎn)氫，其反應(yīng)式如下所示：NADH+H+→NAD++H2△G=-21.84kJ/mol圖1-1丙酮酸脫羧產(chǎn)生H2過程Fig.1-1PyruvatedecarboxylationprocesstoproduceH2圖1-2甲酸裂解產(chǎn)生H2的過程Fig.1-2FormicacidcrackingprocesstoproduceH2

第1章緒論上海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文6圖1-4丁酸型發(fā)酵途徑[42]Fig.1-4Butyricacidtypefermentationpathwayofglucose圖1-5乙醇型發(fā)酵途徑[42]Fig.1-5Ethanoltypefermentationpathwayofglucose1.3.2丁酸梭菌發(fā)酵產(chǎn)氫影響因素丁酸梭菌發(fā)酵產(chǎn)氫的影響因素主要有溫度、pH、底物濃度、金屬離子等生物因子和環(huán)境因子。這些因素不僅對(duì)丁酸梭菌的生長(zhǎng)、生理代謝有重要的影響，也會(huì)影響丁酸梭菌的產(chǎn)氫能力。（1）溫度的影響影響微生物生長(zhǎng)繁殖的一個(gè)重要因素就是溫度。因?yàn)槲⑸锏纳L(zhǎng)繁殖是通過一系列的生化反應(yīng)來完成的，而酶促反應(yīng)特性要求反應(yīng)在一定的溫度范圍才能正常進(jìn)行。此外，溫度還能夠影響細(xì)胞質(zhì)膜的流動(dòng)性。溫度高，其流動(dòng)性大，有利于物質(zhì)的運(yùn)輸，從而影響微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收和代謝。丁酸梭菌在發(fā)酵制氫中的應(yīng)用溫度為30~40℃。Junghare等[43]在25~55℃范圍內(nèi)探索了溫度對(duì)C.

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]生物技術(shù)生產(chǎn)丁酸的研究進(jìn)展[J]. 王杰明,石雅麗,劉安禮,劉占英,蘭輝,郝健霞,姚梽鵬,張清翠.  生物技術(shù)進(jìn)展. 2020(01)
[2]丁酸梭菌厭氧發(fā)酵機(jī)制及高密度厭氧發(fā)酵方式研究進(jìn)展[J]. 吳天福,謝小林,陳美標(biāo),周蓮,陳猛,鄧名榮,姚青,朱紅惠.  食品與機(jī)械. 2020(01)
[3]利用Clostridium butyricum CbⅧ厭氧發(fā)酵生物柴油副產(chǎn)物甘油生產(chǎn)1,3-丙二醇的途徑探究[J]. 韓艷霞,焦嬋,薛蔓.  開封大學(xué)學(xué)報(bào). 2019(03)
[4]日本保障能源供應(yīng)安全的政策措施及其對(duì)我國(guó)的啟示[J]. 馬朋林,張所續(xù).  能源與環(huán)境. 2019(04)
[5]淺談新時(shí)期我國(guó)新能源經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 孟祥飛.  中外企業(yè)家. 2019(24)
[6]蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)在微生物代謝工程中的應(yīng)用[J]. 禹偉,高教琪,周雍進(jìn).  色譜. 2019(08)
[7]革蘭氏染色法觀察與區(qū)分細(xì)菌[J]. 譚嘯,章熙東.  生物學(xué)教學(xué). 2019(07)
[8]生物制氫技術(shù)的未來前景展望[J]. 伍賽特.  能源與環(huán)境. 2019(03)
[9]我國(guó)氫能發(fā)展現(xiàn)狀與前景展望[J]. 劉堅(jiān),鐘財(cái)富.  中國(guó)能源. 2019(02)
[10]合理開發(fā)新能源 推進(jìn)綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展的建議[J]. 劉立宅.  環(huán)境與發(fā)展. 2019(01)

博士論文
[1]利用比較蛋白質(zhì)組學(xué)與代謝組學(xué)研究Lactobacillus casei Zhang在葡萄糖限制性環(huán)境中的生長(zhǎng)代謝規(guī)律[D]. 潘琳.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 2019
[2]產(chǎn)氫菌株的篩選及其利用木質(zhì)纖維素發(fā)酵產(chǎn)氫機(jī)理研究[D]. 胡彬彬.華南理工大學(xué) 2018
[3]高效光合產(chǎn)氫菌的篩選及連續(xù)生物制氫試驗(yàn)研究[D]. 劉文輝.西安建筑科技大學(xué) 2017
[4]L-半胱氨酸對(duì)細(xì)菌產(chǎn)氫過程的促進(jìn)作用[D]. 謝天卉.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010

碩士論文
[1]惡臭假單胞菌KT2440中FinR對(duì)介導(dǎo)煙酸代謝的nicC和nicX操縱子的調(diào)控[D]. 朱文靜.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2019
[2]發(fā)酵條件對(duì)酸奶營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及代謝產(chǎn)物的影響[D]. 王一然.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 2019
[3]厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫反應(yīng)器的連續(xù)運(yùn)行及蛋白質(zhì)組學(xué)的研究[D]. 王靖媛.上海師范大學(xué) 2019
[4]厭氧污泥暗發(fā)酵生物制氫條件優(yōu)化與填料菌種附著研究[D]. 董嬌.天津大學(xué) 2016
[5]K.pneumoniae ECU-15菌株產(chǎn)氫培養(yǎng)基優(yōu)化及其對(duì)產(chǎn)氫過程影響研究[D]. 肖燕.華東理工大學(xué) 2013
[6]產(chǎn)氫菌的分離鑒定及產(chǎn)氫條件的優(yōu)化[D]. 張娜.西北大學(xué) 2010
[7]微生物厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫及其培養(yǎng)基優(yōu)化研究[D]. 李珊珊.西北大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3014932