暗發(fā)酵產氫細菌的產氫機理與產氫代謝調控.pdf

1、生物制氫主要包括暗發(fā)酵產氫、光發(fā)酵產氫和光解水產氫三種類型。與其它兩種制氫方法相比，暗發(fā)酵產氫速度快、不需要光照、能以多種碳源為底物，可作為一種優(yōu)先發(fā)展的生物制氫方法。產氫機理和產氫代謝調控是提高暗發(fā)酵產氫能力的關鍵。本論文以一株兼性厭氧菌--產酸克雷伯氏菌(Klebsiella oxytoca)HP1為材料，系統地研究了暗發(fā)酵產氫菌的產氫機理和產氫代謝調控，主要研究內容與結論如下： 建立了產氫代謝研究的實驗方法，研究了K. o

2、xytoca HP1生長和產氫的基本特性。K.oxytoca HP1能利用可溶性淀粉、纖維二糖、木糖、果糖、蔗糖、葡萄糖等多種碳水化合物生長和產氫；能以硫酸銨、尿素為氮源，培養(yǎng)方法簡單，有較好的發(fā)酵生物質產氫的潛力。在產氫系統中通入氣體會影響K.oxytoca HP1生長和產氫，通入不同氣體的產氫能力為：Ar>N2>H2>CO2。K.oxytoca HP1產氫的最佳工藝條件為：以蔗糖為碳源，硫酸銨為氮源，溫度37℃，pH 7.0，通入適

3、量氬氣。K.oxytoca HP1有甲酸產氫和NADH產氫兩條途徑，其中甲酸途徑是主要途徑，NADH產氫途徑在通氣條件下出現。 闡明了K .oxytoca HP1甲酸途徑的產氫機理。K.oxytoca HP1產氫需要一定的跨膜質子電化學勢△μH+，pH通過△μH+影響產氫。K.oxytoca HP1甲酸途徑是耗能產氫途徑。K.oxytoca HP1含有類似Escherichia coli氫酶-3(hyd-3)、氫酶-4(hyd-

4、4)的氫酶，有兩套FHL產氫系統；在pH 6.5，通過FHL產氫系統，厭氧氧化1 mol甲酸跨膜轉運0.4 molH+。 應用代謝工程和生化反應動力學，對K.oxytoca HP1發(fā)酵產氫的代謝調控作了研究。代謝控制分析表明：與野生菌相比，敲除adhE基因所構建的工程菌株K.oxytoca ME-3的NADH途徑產氫活性提高，甲酸途徑的活性不降低，總產氫量提高9％。adhE基因敲除對產氫影響不大，主要原因是adhE敲除后造成丙酮