[发明专利]一种利用梭菌、肠杆菌、酵母菌混合菌群发酵制氢的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用梭菌、肠杆菌、酵母菌混合菌群发酵制氢的方法。

背景技术

随着世界经济的快速发展和人口的迅速增加，大量开采和使用矿物能源带来的能源短缺和环境污染问题，已促使人类更多地关注对可再生能源和清洁能源的开发和利用。寻找新的可替代能源和开发可再生能源体系是实现社会可持续发展的必然选择。氢气素有清洁能源之称，在燃烧时只生成水，不产生任何污染物，是一种十分理想的载能体。与传统的能源相比，还具有能量密度高，是普通汽油的3倍，热转化效率高，输送成本低等优点，被能源界公认为最具有潜力的新能源之一。

目前，工业用氢大多是通过物理化学的方法制氢。包括传统的理化法制氢和生物法制氢。传统的理化法制氢，如矿物燃料制氢，水电解制氢，太阳能制氢，热化学循环制氢和等离子制氢等；这些方法均需耗费大量能量，制氢成本高，并且污染环境。与理化法相比，利用废水和废弃物的生物制氢具有成本低，潜力大，能源可循环再生，环境友好等特点。，同时，生物法还可以利用大量的工农业生产及生活废水和废渣等废弃物，把废水或废渣的处理和能源回收结合起来，具有广阔的应用前景，已成为国际上热衷探索和研究的课题。

发明内容

鉴于上述，本发明的目的旨在提供一种利用梭菌、肠杆菌、酵母菌混合菌群发酵制氢的方法。该方法制备需氧-兼性厌氧-厌氧菌群，利用微生物降解以淀粉类有机物为基质的小型发酵平台进行生物制氢，通过分析电化学参数、生物量、显微观测以及氢气含量的测定，产氢平均速率可达到3.0L/day^-1.L^-1。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种利用梭菌、肠杆菌、酵母菌混合菌群发酵制氢的方法，其步骤是：

1.纯菌培养基的制备

①营养肉汁培养基：分别称取蛋白胨(OXIDE)，牛肉提取物(BBI)，氯化钠，加入蒸馏水，混合均匀，使氢氧化钠调整至pH7.0，1.05Kg/cm²灭菌20min。该培养基可用于Enterobacter cloacae ATCC 13047菌株生长。

②马铃薯葡萄糖培养基：取一定量洗净去皮切碎马铃薯，加水煮沸，用纱布过滤，向其中加入葡萄糖，pH6.8，1.05Kg/cm²灭菌20min；该培养基可用于Kluyveromyces marxianus 15D菌株生长。

③改良GAM肉汤培养基(青岛高科园海博生物技术有限公司)：培养基成分如下：胨，胰酪蛋白胨，酵母浸粉，牛肉粉，消化血清粉，牛肝浸粉，葡萄糖，磷酸二氢钾，氯化钠，可溶性淀粉，L-半胱氨酸，硫乙醇酸钠。称取改良GAM肉汤培养基，加入蒸馏水，加热混合均匀，1.05Kg/cm²灭菌20min。该培养基可用于Clostridium acetobutylicum ATCC 824菌株生长。

2.混合培养基的制备

①H1培养基：取上述营养肉汁培养基与马铃薯葡萄糖培养基按比例1∶1均匀混合，然后向培养基中依次添加：Fe²⁺，Mg²⁺，K⁺离子，柠檬酸，以及果糖，葡萄糖，混合均匀，制成的H1培养基呈深黄色的透明澄清溶液；

②H2培养基：将Enterobacter cloacae ATCC 13047与Kluyveromyces marxianus 15D菌株用接种针接种至H1培养基构成混合菌群的联合产氢体系；发酵产氢后，10000r/min离心10min，收集上清液，在上清液中加入改良GAM肉汤培养基，1.05Kg/cm²灭菌20min，即为H2培养基，将Clostridium acetobutylicum ATCC 824菌株用接种针接种至H2培养基培养，构成产氢体系。

本发明的优点和产生的有益效果：

1、与传统方法比较，本发明利用微生物发酵产氢，具有基质来源丰富，成本低廉，工艺简单、产氢能力高、环境友好、不消耗矿物资源等突出特点，在产氢的同时还可以生产有机酸和醇类等有价值的副产物，更易实现工业化，未来将具有广阔的发展潜力和开发价值。

2、本发明将菌株接种H1培养基或H2培养基后构成产氢体系。