论文摘要
有限储量化石燃料的减少和能源需求的不断增长以及化石燃料燃烧造成的环境污染和温室效应,使21世纪的能源面临巨大挑战。可再生清洁能源将成为未来可持续发展能源系统的主体。氢能清洁可再生,燃烧只产生水和巨大能量,生物制氢技术反应条件温和、能耗低、能妥善解决能源与环境的矛盾,其中能将太阳能利用、氢能开发和有机废水净化处理有机结合的光合细菌制氢技术是一种的低成本、低耗能的氢能生产绿色技术。培养环境对于紫色非硫光合细菌产氢非常重要,因为固氮酶是光合细菌制氢的关键酶,对NH3非常敏感,有NH4+存在时则不产生氢气,以铵盐为氮源时会降低氢气的产量,而以清蛋白、谷氨酸盐、酵母抽提物等为氮源则能提高氢气的产量。因此筛选高效产氢菌株和优化培养条件都是提高产氢的有效方法。本文对从环境淤泥及泥水样品中分离纯化的5株产氢性能好的紫色非硫细菌,通过培养基配方优化、高效产氢菌株筛选、细菌形态和培养特征的观察、生理生化测定、16S rDNA基因序列分析等方面进行对5株菌进行研究,并对其产氢能力进行了测定比较。主要研究工作如下:①由于紫色非硫细菌在生长过程中需要一种或多种维生素作为生长因子,配制维生素溶液比添加一定量酵母膏为其提供生长因子耗费大,因此对基础培养基进行了优化,用一定浓度酵母膏代替维生素作为生长因子。②从不同环境中采样,利用紫色非硫细菌的富集分离培养基富集分离紫色非硫细菌,再使用纯化培养基对分离得到的菌株进行了纯化,得到5株纯化菌株,分别命名为AN1、AN2、AS1、BS1和D1。③测定5株菌的菌各种培养形态特征,根据形态特征把AN2,AS1,BS1分为一类,AN1,D1为一类;革兰氏染色实验表明5株菌均为革兰氏染色阴性;色素是紫色非硫细菌分类的一个重要特征,因此测定了它们的活细胞色素光谱吸收峰;同时测定了5菌株的碳源及电子供体,5菌株均不能在3% NaCl中生长。根据上述特征,确定AN1和D1为红假单胞菌属（Rhodopseudomonas）,另三株为红细菌属（Rhodobacter）。对5株菌的16S rDNA进行菌落PCR扩增,扩增片段大小约为1.4kb,测序后在NCBI进行Blast比对,表明AN1、D1与沼泽红假单胞菌（Rhodopseudomonas palustris）具有高于99%的同源性; AN2、AS1和BS1与类球红细菌（Rhodobacter sphaeroides）也有高达99%的同源性。系统发育树分析结果也基本吻合。因此结合分类鉴定,认为AN1和D1为R. palustris,AN2、AS1和BS1为R. sphaeroides。④据OD600nm值绘制的细菌浓度和光密度的直线,并得到回归方程。绘制了5株菌的生长曲线。测定不同的初始pH值、接种量、以及酵母膏浓度的对菌株生长的影响,结果表明D1在pH为56时生长最好;培养时AN1、AN2、AS1和BS1可选pH值为7.0左右;10%到20%的接种量较适宜;酵母膏浓度为0.1到0.15g/L最为合适。⑤产氢实验表明类球红细菌R. sphaeroides AN2在相同条件下比其他菌株的产氢速率高（9.55μg/mL d-1）,可认为它是一株高效产氢的菌株。可以作为后续研究的出发菌株或混合培养产氢的参试菌株。