新菌X9协同B49同步发酵纤维素产氢能力分析

目的 为了加快生物制氢工业化进程,分析纤维素降解产氢新菌Clostridium sp.X9(梭杆菌,NCBI注册号:EU434651,简称X9)协同Ethanoigenens barbinense B49(哈尔滨产乙醇杆菌,NCBI注册号:AF481148,简称B49)同步发酵纤维素产氢的能力.方法 从连续流发酵产氢反应器(ZL92114474.1)中新分离筛选出一株高效纤维素降解产氢细菌X9和一株试验室已有的高效乙醇型发酵产氢细菌B49,采用两菌种复合培养方式同步降解酸化汽爆玉米秸秆发酵产氢.结果 复合菌种X9和B49比单一菌种具有更高的降解玉米秸秆产氢的能力,两菌种间存在协同降解产氢效应.两菌种以体积比(1:1)复配,接种量10%,40℃复合培养,协同降解玉米秸秆产氢24 h的最大单位体积产氢量(YH2)和玉米秸秆降解率分别为1530 ml/L和61.8%.结论 复合菌种X9和B49在利用玉米秸秆类可再生生物质纤维素发酵产氢方面具有很好的工业化应用潜力.     

混合菌种非固定化技术制氢反应器产氢效能

为了研究混合菌种非固定化技术生物制氢反应器的产氢效能，实验采用厌氧Hungate技术和MPN法，从采用混合菌种非固定化技术的生物制氢反应器厌氧活性污染中分离到210株优势发酵菌株，其中18株为产氢细菌（HPB）。实验结果表明，主要决定反应器产氢效能的因素是反应器内HPB的数量和活性。采用混合菌种非固定化技术可以充分发挥HPB的产氢活性，但是由于反应器内HPB的数量和比例不高，大大制约了混合菌种非固定技术生物制氢反应器效能的充分发挥。针对这一结论，提出采用有自絮凝能力的高效产氢细菌进行快速启动和投加高效产氢菌株的方法提高生物制氢反应器的产氢效能。     

生物制氢反应器不同发酵类型产氢能力的比较

对生物制氢反应器乙醇型发酵和丁酸型发酵的产氢能力及其生态学特性进行了对比分析.结果表明,NADH/NAD 平衡调节是影响不同发酵类型产氢差异的主要原因.在有机负荷为40 kg/(m3.d)条件下,乙醇型产酸发酵菌群表现出较高的产氢能力,最大比产氢速率为550 m l/(gVSS.d),是丁酸型产酸发酵菌群比产氢速率的3.3倍.综合两种发酵类型特性、运行操作条件和制氢成本考虑,乙醇型发酵更适合作为生物制氢工业化生产的发酵类型.     

复合菌剂预处理玉米秸秆及厌氧发酵产沼气

对比研究了9组不同配比的复合菌剂预处理玉米秸秆及厌氧发酵产沼气的效果,采用秸秆失重率及木质纤维降解率分析复合菌剂的降解能力,并通过沼气和甲烷的产量分析复合菌剂的产气性能.研究结果表明,D4组秸秆失重率及木质纤维素降解率最高,其次为I9组.30d的发酵周期内,I9菌剂处理后秸秆厌氧发酵效果最好,出现两个产气和产CH4的高峰期,累积产气量和产CH4量分别提高36.6%、39.0%,这说明采用合适的菌剂配比预处理秸秆能较大地提高厌氧发酵的产气量和消化效率.D4组秸秆木质纤维降解率虽最高,但产气并不是最高的,这说明降解率和产气量并不成正比.根据产气要求,选择最佳复合菌剂的配比为I9组,即复合菌、真菌、放线菌及细菌、绿色木霉的体积比为3∶3∶2∶1.     

产氢发酵细菌培养基的选择和改进

高效产氢菌株的筛选与分离是生物制氢技术应用的重要基础之一,现有培养基都存在一定缺陷,为分离到高效产氢菌株,提出 LM 系列培养基配方,并通过产氢发酵细菌的分离和生长实验,确定了培养基的强还原剂为半胱氨酸,pH 值为6.根据培养基对厌氧菌的分离数量、种类和培养基成分的分析,选择 LM-1培养基为产氢发酵细菌的分离培养基.LM-1培养基分离出的5株高效产氢发酵细菌属于4个菌属,其中拟杆菌属、克雷伯氏菌属是国际上尚未分离到的高效产氢发酵细菌.利用 LM-1培养基进行高效产氢细菌分离操作,得到较好的效果.     

几种金属离子对高效产氢细菌产氢能力的促进作用

金属离子Fe2 + 、Ni2 + 、Mg2 + 在生物产氢机制中有着重要作用 .在适当浓度下 ,研究金属离子对高效产氢细菌产氢能力的促进作用 ,是解决细菌产氢效率不高这一关键问题的有效手段之一 ,也加快了发酵法生物制氢技术产业化进程 .间歇实验结果表明 ,铁、镍和镁等金属离子对高效产氢细菌———B4 9产氢能力有明显的促进作用 ,使B4 9的最大产氢速率和平均产氢速率分别由 8 6 5和 0 36mmol·(g·h) -1提高到 2 8 0 1和1 95mmol·(g·h) -1.3种离子对B4 9产氢能力促进作用的顺序为Fe2 + >Ni2 + >Mg2 + ,Fe2 + 和Ni2 + 是促进发酵产氢的直接因素     

秸秆降解菌的筛选及菌种组合

秸秆直接还田会给作物生长带来不利影响,在还田过程中补加纤维素降解菌剂是解决其不利影响的有效方法.通过平板初筛及酶活综合测定及秸秆降解率测定复筛,从腐烂秸秆、牛粪堆肥、森林土等样品中筛选到5株高效纤维素降解菌,其中X1菌的酶活最佳,酶系组成最合理,其Cx,Cb,C1和FPA分别达到53.6 U/mL、69.7 U/mL、9.5 U/mL和11.6 U/mL,对秸秆的降解率达40.2%.进一步进行菌种组合,得到了一组秸秆降解率有明显增加的复合菌X1+X2,其降解率达到45.5%.根据X1和X2的菌落及个体形态特征,初步判定其均为青霉菌.     

生物制氢细菌分离培养与分子鉴定技术进展

分离鉴定、培养产氢发酵细菌是提高利用高浓度有机废水制氢系统产氢能力的重要因素.首先对连续流发酵法生物制氢系统进行工程调控和生态位调整,达到产氢最佳的乙醇型发酵阶段后,设计HPB-LR培养基,用改良Hungater等3种厌氧培养技术分离培养产氢菌;采用16S rRNA/rDNA序列分析和16S-23S rDNA间隔区测序技术对分离出产氢细菌进行鉴定.     

产氢发酵细菌培养基的选择和改进

高效产氢菌株的筛选与分离是生物制氢技术应用的重要基础之一，现有培养基都存在一定缺陷．为分离到高效产氢菌株，提出LM系列培养基配方，并通过产氢发酵细菌的分离和生长实验，确定了培养基的强还原剂为半胱氨酸，PH值为6．根据培养基对厌氧菌的分离数量、种类和培养基成分的分析，选择LM—1培养基为产氢发酵细菌的分离培养基．LM—1培养基分离出的5株高效产氢发酵细菌属于4个菌属，其中拟杆菌属、克雷伯氏菌属是国际上尚未分离到的高效产氢发酵细菌．利用LM—1培养基进行高效产氢细菌分离操作，得到较好的效果。     

秸秆糖化复合菌系的筛选方法及糖化效果评价

为了获得能够直接降解秸秆积累还原糖的复合菌系,并评价其产糖能力,采用连续稀释转接的方法进行复合菌系的富集筛选.同时,提出利用分室同步糖化发酵产氢培养的方法,将降解秸秆复合菌系与高效产氢菌株分室培养,以产氢所消耗还原糖量,推算复合菌系的产糖能力,以此作为评价复合菌系糖化效果的方法.实验结果表明:利用连续稀释转接法,筛选得到糖化效果较好的复合菌系JY665,菌体产氢量与所消耗还原糖量可拟合为二次曲线,通过计算得到复合菌系产糖能力达到0.5150g/g秸秆,秸秆降解率达到61.06%.     

发酵产氢细菌分离培养的厌氧实验操作技术

厌氧产氢细菌的分离纯化与培养是发酵法生物制氢技术的基础课题之一,现有厌氧细菌的分离制备技术和培养基分别存在着操作繁琐和成份复杂问题．通过厌氧培养技术比较和细菌生长试验,确定了“煮沸吹氮去氧,固液交替分离”的厌氧产氢细菌分离纯化培养程序,改进了Hungate技术和建立了新的宽体窄颈培养瓶平板技术,通过培养基组成成份的增减和细菌增长、种类和数量的研究确立了厌氧发酵产氢细菌的分离和富集培养基．利用这些厌氧培养技术,已成功分离培养了550余厌氧菌株系．     

16S rDNA测序快速鉴定废水生物处理系统目标细菌

在废水生物处理系统中建立分子生物学技术快速鉴定有关微生物,具有十分重要的意义．以发酵法生物制氢系统的活性污泥分离培养的厌氧发酵细菌为研究对象,采用16S rDNA碱基测序分子生物学技术,通过生物信息学数据库NCBI将DNA序列输入、比对,可以直接鉴定从废水生物处理系统中分离培养的细菌进行种属科的系统发育学地位的判定,从而简化了细菌鉴定程序．通过16S rDNA测序技术,进行了分离产氢细菌的分子生物学鉴定,发现生物制氢厌氧活性污泥中所分离的细菌可能存在的菌属有：Lactobacillus,Clostridium,Klebsiella,Pmpionibacterium和可能新发现的1个新属Biohydrogenbacterium等5个菌属的菌种,其中新属Biohydrogenbacterium的菌种都以利用碳水化合物生产氢气为其主要特征．16S rDNA测序技术为废水生物处理系统的细菌学研究提供了方便、准确和经济的技术基础．     

蜡状芽孢杆菌的筛选及其产氢性能

为了研究纯菌种对产氢的影响,从污水厂活性污泥中分离了纯的产氢菌种XN12,根据16S rDNA序列和DnaJ基因序列、细胞形态、生理生化数据等多项鉴定分析,该菌种被鉴定为蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus).为了研究该纯菌的产氢性能,实验以葡萄糖为底物,在不同pH值条件下观察其产气情况.实验结果表明:以每摩尔葡萄糖计,该菌在中性条件下获得最大产氢量为1.6 mol.对反应的液相产物的检验结果表明:该菌为丁酸发酵菌,通过丙酮酸代谢途径产出氢气.     

优化补料同步糖化发酵玉米穰产燃料乙醇的研究

通过单因素实验考察补料时间和补料量2个因素对发酵燃料乙醇的影响,在单因素基础上利用响应面法建立玉米穰发酵乙醇浓度的数学模型。根据此模型进行工艺参数优化,确定最佳工艺条件为：补料时间50.19h、补料量为6.35g时,乙醇浓度可以达到最大为9.96g/L.进行3组验证试验,乙醇浓度实际值达到了9.91±0.31g/L,验证了数学模型的有效性,为提高工艺的生产量提供了一定的参考价值。     

牛奶废水厌氧水解酸化试验研究

利用CSTR反应器进行了牛奶废水厌氧酸化实验研究。结果表明,牛奶废水的厌氧水解酸化过程表现为丁酸型发酵;蛋白质水解为氨基酸是蛋白质类物质厌氧处理的限速步骤;长链脂肪酸C18：1(含一个双键的不饱和油酸)的积累是造成蛋白质厌氧水解酸化效率降底的主要原因之一;在牛奶废水的厌氧处理过程中用CSTR反应器作为生物产氢反应器是不适宜的。     

pH对发酵系统的产甲烷活性抑制及产氢强化

为抑制厌氧发酵系统的产甲烷活性,强化其发酵产氢性能,采用逐级降低pH的调控方法,探讨连续流搅拌槽式反应器(CSTR)从具有显著甲烷发酵特征的厌氧发酵系统向发酵产氢系统转变的运行特征．在进水COD 7 000 mg／L、水力停留时间(HRT) 8 h条件下,发酵体系在pH 由65～72降低到60～65时,虽然发酵气中的甲烷体积分数逐渐减少乃至消失,但氢气体积分数一直在3％以下;当pH下降到40～50时,系统中的产酸发酵作用得到了进一步强化,挥发性发酵产物总量平均为2 052 mg／L,呈现为典型的乙醇型发酵,发酵气产量平均为26 L／d,其氢气体积分数稳定在45％左右,活性污泥的比产氢率达167 L／(g·d)．     

Hydrogen producting characteristics by a novel strain of bacteria-ethanoligenens sp. B49

The objective of this work is to investigate the fermentation capacity and metabolic characteristics of a novel strain of bacteria B49 isolated from anaerobic activated sludge. The examination was conducted in batch culture at 35 ℃. The results showed that the carbon flow gave priority to the production of ethanol, and yield of ethanol is always greater than that of acetic acid. The hydrogen and ethanol occurred simultaneously. The exponential phase of the B49＇ s cell growth was from 12 to 22 h. Evolution of hydrogen appeared to start after the exponential phase of cell growth and reach maximum production at the early stationary phase. The rate of hydrogen production reached a maximum of 16. 8 mL/h, and the percentage of hydrogen gas in the headspace of serum bottle obtained a maximum of 41% at 22 h. The B49 was able to grow using molasses as substrate for cell growth. When the molasses was used as substrate, maximum yield of hydrogen was obtained 2460 mL/L culture at 2 % （V/V） of molasses. The hydrogen yield was increased to 3060 mL/L culture after addition of 0. 5 g/L of yeast extract in the molasses medium and the yield of hydrogen was increased by 24. 4%.     

接种物预处理对泔脚发酵产氢的强化研究

采用经微波（850W,4min）＋pH9．0预处理的泔脚为发酵底物,以预处理的城市生活垃圾厌氧消化污泥为接种物,考察了接种物的未预处理、热（80℃,15min）预处理、热（80℃,15min）＋pH6．0预处理对泔脚中温（36℃）批式发酵产氢的影响．（1）Gompertz模型拟合结果表明：3个预处理方案的泔脚发酵产氢延迟时间λ分别为7．68、5．06、2．04h,泔脚中挥发性固体最大比产氢率分别为3．05、10．10、9．24mL／g·h,泔脚中挥发性固体产氢率分别为43．54、167．10、161．93mL／g,生物气中氢气的最高体积含量分别为18．4％、41．2％、47．2％．结合药剂的费用,热（80℃,15min）预处理具有更大的产氢优越性．（2）泔脚的发酵产氢过程也是一个酸化过程,发酵产氢结束后,3个预处理方案的发酵产氢余物的pH值在4．70～5．10,pH值均有较大幅度的下降．