【摘要】：發(fā)酵法生物制氫技術(shù)可利用有機(jī)廢水和生物質(zhì)產(chǎn)生清潔可再生能源載體氫氣,由于該技術(shù)具有環(huán)境友好性和可持續(xù)性備受關(guān)注。產(chǎn)氫產(chǎn)乙醇發(fā)酵是目前已知的主要發(fā)酵產(chǎn)氫代謝途徑之一。Ethanoligenens harbinense是目前已知的中溫產(chǎn)氫產(chǎn)乙醇發(fā)酵代表性細(xì)菌,具有高效產(chǎn)氫、自凝集性和耐酸產(chǎn)氫等優(yōu)勢(shì)。構(gòu)建高效產(chǎn)氫菌種實(shí)現(xiàn)制氫反應(yīng)器快速啟動(dòng)和生物強(qiáng)化定向調(diào)控運(yùn)行,仍然是發(fā)酵法生物制氫規(guī)�；媾R的主要難題之一。揭示微生物種群互作和微生物與界面互作機(jī)制對(duì)開(kāi)發(fā)高效產(chǎn)氫菌種和規(guī)�；茪渚哂兄匾碚摵蛯�(shí)際意義。本研究考察了Fe3O4磁性納米顆粒對(duì)Ethanoligenens harbinense和Pseudomonas aeruginosa的共培養(yǎng)體系、Ethanoligenens harbinense純培養(yǎng)體系產(chǎn)氫代謝影響,進(jìn)一步分析了L-半胱氨酸和碳源濃度對(duì)磁性納米鐵產(chǎn)氫產(chǎn)乙醇體系的影響,比較了不同的培養(yǎng)體系對(duì)產(chǎn)氫醇代謝的影響,構(gòu)建高效產(chǎn)氫菌種體系。在實(shí)驗(yàn)中,在未添加L-半胱氨酸的Ethanoligenens harbinense YUAN-3與Pseudomonas aeruginosa PAO1共培養(yǎng)體系中添加0.5、1.0、1.5 g/L的Fe3O4磁性納米顆粒,在添加0.5 g/L的Fe3O4磁性納米顆粒時(shí),獲得最佳的產(chǎn)氫速率,氫氣轉(zhuǎn)化率為0.75 mol-氫氣/mol-葡萄糖,與未添加磁性納米鐵相比提高了15.46%,同時(shí)乙醇產(chǎn)量也提高了51.37%,由于整體氫氣產(chǎn)量較低,所以共培養(yǎng)體系中必須添加半胱氨酸。接著探討Fe3O4磁性納米顆粒對(duì)共培養(yǎng)體系中不同碳源濃度的強(qiáng)化效果,以15 g/L的葡糖糖作為碳源時(shí)添加1.5 g/L Fe3O4磁性納米顆粒時(shí)氫氣產(chǎn)率僅提高7.13%,表明碳源不足導(dǎo)致Fe3O4磁性納米顆粒對(duì)產(chǎn)氫強(qiáng)化效果不明顯;以20 g/L的葡糖糖作為碳源添加0.5 g/L的Fe3O4磁性納米顆粒時(shí)產(chǎn)氫發(fā)酵效果最好,氫氣產(chǎn)率提高10.23%,乙醇產(chǎn)量提高27.19%�？紤]到在共培養(yǎng)體系中,Pseudomonas aeruginosa PAO1可能會(huì)對(duì)產(chǎn)氫效果產(chǎn)生一定的影響,將0、0.5、1.0、1.5 g/L Fe3O4磁性納米顆粒添加Ethanoligenens harbinense YUAN-3純培養(yǎng)體系中,在添加量為0.5 g/L的Fe3O4磁性納米顆粒時(shí),氫氣產(chǎn)率最高,與未添加組相比增長(zhǎng)了9.6%,乙醇與乙酸的摩爾比和葡萄糖利用率最高,強(qiáng)化效果最顯著。對(duì)比四種不同的培養(yǎng)方式發(fā)現(xiàn),添加Fe3O4磁性納米顆粒后強(qiáng)化了體系的產(chǎn)氫產(chǎn)乙醇代謝,特別在共培養(yǎng)體系中添加Fe3O4磁性納米顆粒強(qiáng)化效果明顯高于純培養(yǎng)體系,乙酸含量低,利于產(chǎn)氫產(chǎn)乙醇代謝。在不同培養(yǎng)條件下,隨著Fe3O4磁性納米顆粒添加量增加,發(fā)酵末端p H會(huì)不同程度的提高,表明Fe3O4磁性納米顆粒可以緩解培養(yǎng)基酸化;但是添加量的增加會(huì)抑制細(xì)菌增殖,導(dǎo)致菌量減少。綜上所述,在共培養(yǎng)和純培養(yǎng)體系中添加少量的磁性納米鐵會(huì)強(qiáng)化產(chǎn)氫產(chǎn)乙醇代謝,提高高底物濃度利用率,為制氫反應(yīng)器快速啟動(dòng)和規(guī)�；茪涮峁┮欢ǖ睦碚撝С帧�
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ223.122;TQ920.6
【圖文】：

圖 2-1 菌體形態(tài)（a.YUAN-3, b.YUAN-3 與 PAO1 對(duì)比）2.1.2 主要儀器設(shè)備產(chǎn)氫產(chǎn)乙醇發(fā)酵作為最受關(guān)注的生物制氫類型之一，可利用的發(fā)酵底物廣

研究?jī)?nèi)容引圖

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2740635