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光发酵细菌产氢-絮凝特性优化综述摘要：与传统的热化学和电化学制氢技术相比,细菌制氢具有低能耗、少污染等优势。随着细菌光发酵产氢理论和应用不断地发展和创新,有必要将现有的研究成果加以总结和分析，以促进光发酵细菌产氢理论和应用的进一步发展。在光发酵细菌产氢的研究基础上，介绍了光发酵细菌产氢的意义、发酵菌株筛筛选，暗发酵和光发酵结合制氢以展望了及未来的前景.。关键词：光发酵，细菌，筛选，联合产氢1前言能源是人类赖以生存的基础，随着不可再生资源的消耗 1李雯,宋倩雯,张念慈,曹逸坤,许享,郭贝贝,潘欣语,李永峰. 光发酵制氢的研究现状与发展J. 化工进展,2010,S1:79-83.，而且石油等还会带来气候变暖，环境污染 2“十五”国家高技术发展计划能源技术领域专家委员会.能源发展战略研究.化学工业出版社2004，生物变异等问题。 3J.OM.Bockris.The Origin of Ideas on a Hydrogen Economy and Its Solution to the Decay of the Environment.Int J Hydrogen Energy.2002,27:731740人们急需寻求可再生、高效、清洁能源来替代。氢气作为清洁能源的首选,是未来理想的燃料之一。光发酵生物制氢技术能将有机废水净化处理、氢能开发和太阳能利用三者有机耦合,是一种低成本、低能耗的绿色能源生产技术。 4刘冰峰. 光发酵细菌的选育及其与暗发酵细菌耦合产氢研究D.哈尔滨工业大学,2010.1966年Lewis最先提出利用生物制氢的想法， 5谭天伟,王芳,邓利.生物能源的研究现状及展望.现代化工.2003,23(9):812细菌产氢的研究具有广阔的发展前景。2发酵菌株的筛选及培育细菌发酵制氢的一大热点是筛选并培育高效的光发酵产氢细菌，主要有两种方法：筛选法及变异法。21筛选法（1）2007年，常娥对高温环境的样品进行分离,通过初筛和复筛,选出一株产氢性能稳定且活性较高的菌株-阪崎肠杆菌。通过对影响阪崎肠杆菌HP产氢活性主要因素的正交实验,确定该菌株批次发酵产氢的最佳条件。 6常娥. 产氢菌株阪崎肠杆菌的筛选及其产氢特性的研究D.厦门大学,2007.（2）2014年，崔庆芬从反应器污泥中筛选分离获得一株高效光发酵细菌菌株A7，将其鉴定其为沼泽红假单胞属的一个新种，命名为A7。 7崔庆芬. 产氢光发酵细菌的选育及光发酵最佳产氢模式的确定D.哈尔滨工业大学,2014.并且研究了最佳产氢模式。（3）2007年邓娴,从哈尔滨地区的湖泊底泥中成功分离筛选到一株产氢光发酵细菌RLD-119。16S rDNA基因序列鉴定确认, RLD-119属于红假单胞菌属。 8邓娴. 一株光发酵细菌的分离鉴定及其产氢特性的研究D.哈尔滨工业大学,2007.并且研究了该类菌株产氢的最佳条件以及最佳生长条件。2.2变异法诱变育种技术除了可用于实验室水平研究外，在发酵工业和其他微生物生产部门更有着十分重要的实践意义 9周德庆微生物学教程M高等教育出版社，1993（1）2006年林觐勤对光合细菌Y6进行了研究，研究了产氢特性，同时以EMS和LiCl为诱变剂对光合细菌进行突变,筛选了色素和氨基酸营养缺陷型突变株。从YM5-3优化后的光合产氢结果可知,在最大产氢速率相当情况下,其产氢量比出发菌株Y6提高了约9%,说明诱变通过色素组分的改变影响了光系统的效率,从而改变了产氢结果。 10林觐勤. 固氮红细菌Y6光发酵产氢及其诱变的研究D.厦门大学,2006.为以后通过突变法产生高效产氢菌株打下了基础。（2）郑国香，任南琪等采用1-甲基-3-硝基-1-亚硝基胍(NTG)、紫外线+亚硝酸(UV+亚硝酸)和5-溴尿嘧啶+紫外线(5-BU+UV)对产氢发酵细菌Ethanoligenens harbinense ZGX4进行诱变处理，获得一种自絮凝很强、产氢能力提高约50%的突变类型 11郑国香,任南琪,李永峰,林海龙,李建政. 选育高效产氢细菌的诱变剂选择J. 哈尔滨工业大学学报,2008,08:1233-1237.3. 暗发酵和光发酵结合制氢（1）2010年，刘冰峰；从淡水鱼塘底泥中分离获得一株产氢光发酵细菌菌株RLD-53,但是该菌株不能利用丁酸和乙醇进行产氢,而丁酸和乙醇分别是丁酸型发酵细菌和乙醇型发酵细菌代谢物的主要成分,。作者研究了双碳源作为底物时光发酵的氢气生产效能,同时确定了二者最佳产氢的比例关系。 12刘冰峰. 光发酵细菌的选育及其与暗发酵细菌耦合产氢研究D.哈尔滨工业大学,2010.（2）2007年，刘颖从厌氧活性污泥中筛选到1株高效产氢的光发酵细菌菌株RLD119,用该菌株与光发酵菌株放在同一个培养基中，通过调节PH以及培养基成分，最终确定了丁酸梭菌发酵液经调节pH灭菌处理的两步法联合产氢是最佳联合方式 13刘颖. 暗发酵细菌与光发酵细菌两步法联合产氢研究D.哈尔滨工业大学,2007.（3）2014年蔡英超研究了PH对暗-光发酵产氢的影响 14蔡英超. pH值对剩余污泥暗发酵光发酵联合产氢的影响研究D.烟台大学,2014.（4）2013年夏奡以微藻生物质为研究对象,对其暗发酵和光发酵耦合产氢气以及联产甲烷进行机理研究,实现生物质成分的高效分级利用,大幅度提高氢气产率和能量转化效率。 15夏奡. 微藻生物质暗发酵和光发酵耦合产氢气以及联产甲烷的机理研究D.浙江大学,2013.（5）2014年赫倚风选择高效暗发酵菌株产气肠杆菌和本课题组筛选保藏的HAU-M1高效光合细菌作为产氢菌种，进行暗发酵和光发酵的联合制氢技术研究，得到一系列最优工艺参数，提高生物制氢技术的产气速率和氢气转化率， 16赫倚风. 产气肠杆菌暗发酵及其与光合细菌联合制氢工艺研究D.河南农业大学,2014.（6）2009年谢国俊研究光合细菌RLD-53生长与产氢特性的基础上,使之与暗发酵乙醇型发酵代表菌株B49联合,获得更高的产氢能力和底物转化率, 17谢国俊. 暗发酵细菌B49与光合细菌RLD-53联合产氢影响因素研究D.哈尔滨工业大学,2009. 4总结及展望光合产氢是一种综合条件下光合细菌平衡胞内氧化还原力的复杂过程， 18Conrad R, Schlegel HG. Influence of aerobic and phototrophic growth conditions on the distribution of ，glucose and fructose carbon into the Entner-Doudoroff and Embden-Meyerhoff pathways in Rhodopseudomonas sphaeroidesJ. J Gen Microbiol,1977, 101:277-290.对于其中的机理，尤其是参与氢气代谢过程的一些关键酶的深入研究,有重要意义 19王亚楠,傅秀梅,刘海燕,管华诗,王长云. 生物制氢最新研究进展与发展趋势J. 应用与环境生物学报,2007,06:895-900.。对于选育改造高产菌种仍是未来的主要研究方向之一，同时暗-光发酵联合制氢，利用光合细菌进一步处理暗发酵的废液实现规模化产氢，要降低产氢的成本并具备连续产氢的能力 20孙明星. 光合细菌Rhodopseudomonas Palustris PB-Z产氢性能的研究D.太原理工大学,2016.是未来发展的重要课题。由于细菌制氢反应条件温和,能解决化石燃料能源消耗带来的资源匮乏、温室效应和环境污染等问题.因此,细菌制氢技术是一种极具吸引力和发展前途的“绿色技术”.强大的市场需求必将推动氢气工业生产的研究,细菌制氢技术因其具有的种种优势也必将得到更大的发展,以氢气作为下一代能源代用品的开发技术也将成为十分热门的创新技术.参考文献
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