張露思，任南琪，高 磊，鄭國香，3

（1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)城市水資源與水環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 哈爾濱 150090；

2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑設(shè)計研究院，黑龍江 哈爾濱 150090；

3.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)工程中心，黑龍江 哈爾濱 150030）

連續(xù)流發(fā)酵條件下不同發(fā)酵類型產(chǎn)氫細(xì)菌的產(chǎn)氫特性分析

張露思1，2，任南琪1，高 磊1，鄭國香1，3

（1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)城市水資源與水環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 哈爾濱 150090；

2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑設(shè)計研究院，黑龍江 哈爾濱 150090；

3.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)工程中心，黑龍江 哈爾濱 150030）

運(yùn)用連續(xù)流實(shí)驗(yàn)裝置，考察了E.harbinenseYUAN-3，C.butyricum1.209和E.cloacae1.2022在其各自的優(yōu)化培養(yǎng)基條件下產(chǎn)氫能力.對反應(yīng)體系pH值、累積產(chǎn)氣及產(chǎn)氫量、產(chǎn)氫速率、比產(chǎn)氫速率及液相末端產(chǎn)物進(jìn)行了對比分析.結(jié)果表明：C.butyricum1.209的繁殖速度很快，pH值在3.6～4.3之間，有利于乙醇發(fā)酵和丁酸發(fā)酵產(chǎn)氫細(xì)菌的釋氫；發(fā)酵80h的時間里，E.harbinenseYUAN-3在最短的時間內(nèi)開始產(chǎn)氣，并且在較短時間內(nèi)上升，隨后保持穩(wěn)定；從單位體積產(chǎn)氫量上來看，C.butyricum1.209相對于E.harbinenseYUAN-3和E.cloacae1.2022都顯示較強(qiáng)的優(yōu)勢.

生物制氫；乙醇發(fā)酵；丁酸發(fā)酵；混合酸發(fā)酵

有機(jī)廢水厭氧發(fā)酵法生物制氫是利用兩相厭氧生物處理工藝中的產(chǎn)酸相作為制氫單元，從有機(jī)廢水中制取氫氣，達(dá)到集生物制氫和有機(jī)廢水處理為一體的雙重功效.有機(jī)廢水的產(chǎn)酸發(fā)酵主要存在4種發(fā)酵類型：乙醇發(fā)酵，丙酸發(fā)酵、丁酸發(fā)酵和混合酸發(fā)酵［1－5］.普遍認(rèn)為，廢水厭氧生物處理過程中出現(xiàn)的主要問題之一是啟動過程常難于控制［6］，發(fā)酵法生物制氫反應(yīng)器作為兩相厭氧系統(tǒng)的產(chǎn)酸相，同樣面臨著啟動過程慢，目標(biāo)發(fā)酵產(chǎn)物具有一定的不確定性等問題，因此啟動過程完成后有可能形成上述3種發(fā)酵類型中的任何一種.而不同的發(fā)酵類型其產(chǎn)氫能力存在較大差異，即發(fā)酵類型將直接影響系統(tǒng)的產(chǎn)氫能力.

連續(xù)流生物制氫反應(yīng)器的產(chǎn)氫效能，在很大程度上取決于反應(yīng)器所形成的發(fā)酵類型，而反應(yīng)器形式的發(fā)酵類型與反應(yīng)器啟動時對生態(tài)因子的調(diào)控有很大的關(guān)系［7－8］.對于生物制氫反應(yīng)器來說，啟動時反應(yīng)器運(yùn)行的第一步是關(guān)鍵的一步，不同的啟動方式可以決定不同微生物菌群的結(jié)構(gòu)和功能，進(jìn)而演替成不同的頂級群落并形成不同的發(fā)酵類型，影響反應(yīng)器運(yùn)行的效果.目前，在啟動生物制氫反應(yīng)器的過程中，宮曼麗博士通過生態(tài)因子的調(diào)控［9］，確定了啟動時的各項(xiàng)生態(tài)因子參數(shù)，以此作為依據(jù)，可以做到反應(yīng)器定向啟動，實(shí)現(xiàn)乙醇發(fā)酵、丁酸發(fā)酵、混合酸發(fā)酵等，但依然面臨啟動周期長、產(chǎn)氫能力提高緩慢等問題，因此快速高效的啟動生物制氫反應(yīng)器對于工程應(yīng)用具有重要意義.

本文以E.HarbineseYUAN-3，C.butyricum1.209和E.cloacae1.2022為代表菌株，在其各自的優(yōu)化培養(yǎng)基條件下，運(yùn)用連續(xù)流實(shí)驗(yàn)裝置，分別對乙醇發(fā)酵、丁酸發(fā)酵和混合酸發(fā)酵產(chǎn)氫細(xì)菌的產(chǎn)氫能力進(jìn)行對比分析，以便更全面的了解這3種代謝類型發(fā)酵、生長及其他優(yōu)良性能.

利用葡萄糖（20g／L）作為底物，厭氧發(fā)酵裝置內(nèi)裝入2.5L的發(fā)酵液及適量污泥，按反應(yīng)溶液體積的10%分別接種三株產(chǎn)氫細(xì)菌，在非滅菌條件下進(jìn)行氫氣生產(chǎn)的連續(xù)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn).發(fā)酵液中添加適量的微量元素和維生素等物質(zhì)，發(fā)酵時間為80h，溫度為（35±1）℃，培養(yǎng)液流速是625mL／h，利用pH＝6的磷酸鹽緩沖溶液調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH值，使進(jìn)水pH值控制在6.0～6.5.

1 實(shí)驗(yàn)菌種及接種污泥

1.1 實(shí)驗(yàn)菌種

乙醇發(fā)酵產(chǎn)氫細(xì)菌為哈爾濱產(chǎn)乙醇桿菌E.HarbineseYUAN-3，來源于哈爾濱工業(yè)大學(xué)環(huán)境生物技術(shù)研究中心；丁酸發(fā)酵產(chǎn)氫細(xì)菌為丁酸梭菌C.butyricum1.209，來源于中科院菌種保藏中心；甲酸型產(chǎn)氫細(xì)菌為陰溝腸桿菌E.cloacae1.2022，來源于中科院菌種保藏中心.

1.2 接種污泥

接種污泥來自哈爾濱文昌污水處理廠二沉池，先用糖蜜廢水及少量的N和P曝氣培養(yǎng)，使生物量增加.當(dāng)污泥接種量為6.5g／L時，投加到發(fā)酵罐中進(jìn)行連續(xù)流產(chǎn)氫試驗(yàn).

2 實(shí)驗(yàn)裝置與實(shí)驗(yàn)方法

2.1 實(shí)驗(yàn)裝置

連續(xù)流實(shí)驗(yàn)裝置采用離位滅菌玻璃發(fā)酵罐進(jìn)行批次培養(yǎng)試驗(yàn).

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

葡萄糖濃度測定采用葡萄糖氧化法試劑盒（GOD-PAP）；pH值測定采用pH計測定（Cyberscan，Model 510）；氫氣含量測定采用上海分析儀器廠生產(chǎn)的SC－Ⅱ型氣相色譜儀，熱導(dǎo)池檢測器，不銹鋼柱，柱長與直徑尺寸為2m×5mm，載體為 TDS-01（3.33×105～3.33×105nm），載氣為 N2，流速為70mL／min，室溫測定，進(jìn)樣量為500μL.

液相末端產(chǎn)物測定采用上海分析儀器廠生產(chǎn)的GC122型氣相色譜儀，不銹鋼柱，柱長為2m（內(nèi)徑為5mm），載體為GDX103（3.33×105～3.33×105nm），氫火焰監(jiān)測器，汽化室為200℃，柱溫為190℃，檢測室溫度為240℃，載氣為N2，N2流速為50mL／min，氫氣流速為50mL／min，空氣流速為500mL／min.取1mL培養(yǎng)液，加入6mol／L HCl 1～2滴，在5 000rpm下離心15min，取上清液2μL進(jìn)樣檢測.

3 結(jié)果與討論

3.1 發(fā)酵過程中pH的對比

發(fā)酵液的pH變動情況是衡量反應(yīng)系統(tǒng)產(chǎn)氫狀態(tài)的一個很關(guān)鍵的指標(biāo)，它的波動將直接反映出產(chǎn)氫體系的運(yùn)行狀況.圖1為發(fā)酵液的pH曲線波動圖，E.HarbineseYUAN-3，C.butyricum1.209 和E.cloacae1.2022在發(fā)酵啟動和運(yùn)行初期的24h內(nèi)，發(fā)酵液的pH變動均較大，分別從最初的6.1，5.5和5.9降到了4.2，4.2和3.4.

由于輸入的新鮮培養(yǎng)液里有磷酸鹽緩沖液的調(diào)節(jié)，使E.HarbineseYUAN-3和C.butyricum1.209反應(yīng)體系的pH控制在3.6～4.3之間，這一pH范圍有利于乙醇發(fā)酵和丁酸發(fā)酵產(chǎn)氫細(xì)菌的釋氫.而對照E.cloacae1.2022的pH曲線變化趨勢顯示，在發(fā)酵24h內(nèi)pH下降到3.5，波動范圍也較大，在2.9～3.9之間波動.

圖1 連續(xù)流培養(yǎng)條件下不同發(fā)酵類型產(chǎn)氫菌pH變化曲線

3.2 單位體積產(chǎn)氣量和產(chǎn)氫量的對比

獲得發(fā)酵產(chǎn)氫性能優(yōu)良及具有高效、穩(wěn)定生產(chǎn)氫氣的產(chǎn)氫菌是比較3種代謝途徑的主要目的，而鑒定哪一種代謝類型的產(chǎn)氫細(xì)菌具有高產(chǎn)氫能力的最直接指標(biāo)是參考其氫氣的產(chǎn)量.圖2給出乙醇發(fā)酵產(chǎn)氫細(xì)菌E.HarbineseYUAN-3、丁酸發(fā)酵產(chǎn)氫細(xì)菌C.butyricum1.209和混合酸發(fā)酵產(chǎn)氫細(xì)菌E.cloacae1.2022連續(xù)培養(yǎng)條件下的單位體積產(chǎn)氣量的變化曲線圖，從接入產(chǎn)氫細(xì)菌后的10h左右，產(chǎn)氫細(xì)菌需要利用現(xiàn)有的發(fā)酵營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行大量的繁殖，為產(chǎn)氫做好充分的準(zhǔn)備，因此，這段時間幾乎未監(jiān)測到有氣體生成.隨著菌體繁殖的繼續(xù)進(jìn)行，開始逐漸監(jiān)測到氫氣（見圖3），但氣體總量還很小，隨后逐漸加大.

圖2 連續(xù)流培養(yǎng)條件下不同發(fā)酵類型產(chǎn)氫菌單位體積產(chǎn)氣量變化曲線

圖3 連續(xù)流培養(yǎng)條件下不同發(fā)酵類型產(chǎn)氫菌單位體積產(chǎn)氫量變化曲線

當(dāng)發(fā)酵培養(yǎng)24h時開始進(jìn)行培養(yǎng)液的輸入和發(fā)酵液的排出，從而開始連續(xù)流培養(yǎng)階段.由于菌體不斷獲得新鮮營養(yǎng)液，代謝逐漸旺盛，累積產(chǎn)氣和產(chǎn)氫呈現(xiàn)持續(xù)遞增趨勢.在發(fā)酵進(jìn)行到第28小時開始，E.HarbineseYUAN-3，C.butyricum1.209和E.cloacae1.2022開始產(chǎn)氫，并且C.butyricum1.209的釋氫能力更強(qiáng)一些，迅速上升到2.46mmol／L時，開始趨于穩(wěn)定.當(dāng)發(fā)酵結(jié)束時，E.HarbineseYUAN-3的單位體積產(chǎn)氣量和產(chǎn)氫量分別達(dá)到2.67和1.57mmol／L；C.butyricum1.209的發(fā)酵產(chǎn)氣曲線顯示，產(chǎn)氣的初始時間為28h，延后于E.HarbineseYUAN-3，進(jìn)入連續(xù)培養(yǎng)后，產(chǎn)氣逐漸加大，發(fā)酵80h時，單位體積產(chǎn)氣量和產(chǎn)氫量分別為2.57和1.90mmol／L；E.cloacae1.2022的發(fā)酵曲線顯示，產(chǎn)氣初始時間也是28h，跟C.butyricum1.209產(chǎn)氣時間一樣，但其產(chǎn)氣量卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于C.butyricum1.209，上升速度也較C.butyricum1.209緩慢，當(dāng)反應(yīng)結(jié)束時，單位體積產(chǎn)氣量和產(chǎn)氫量分別達(dá)到2.04和0.82mmol／L.發(fā)酵80h的時間里，E.HarbineseYUAN-3在最短的時間內(nèi)開始產(chǎn)氣，并且在較短時間內(nèi)上升并且保持穩(wěn)定，但從產(chǎn)氫量上來看，C.butyricum1.209的產(chǎn)氫量較E.HarbineseYUAN-3高.

3.3 單位體積產(chǎn)氫速率和比產(chǎn)氫速率的對比

單位體積產(chǎn)氫速率和比產(chǎn)氫速率是衡量反應(yīng)體系的產(chǎn)氫性能的關(guān)鍵指標(biāo)，其中，比產(chǎn)氫速率也叫氫氣生產(chǎn)速率，是表明菌種轉(zhuǎn)換底物為氫的能力大小的重要參數(shù).圖4和5顯示了連續(xù)培養(yǎng)狀態(tài)下，E.HarbineseYUAN-3，C.butyricum1.209和E.cloacae1.2022單位體積產(chǎn)氫速率和比產(chǎn)氫速率的變動曲線.

結(jié)果表明，在運(yùn)行初始的0～24h階段，三株產(chǎn)氫菌的比產(chǎn)氫速率較低，處于0～0.59（n（H2）／n（葡萄糖））.隨著培養(yǎng)時間的增加，單位體積產(chǎn)氫速率和比產(chǎn)氫速率顯示快速增長的趨勢，培養(yǎng)24～34h階段，其單位體積產(chǎn)氫速率和比產(chǎn)氫速率都迅速上升，此時E.HarbineseYUAN-3，C.butyricum1.209和E.cloacae1.2022的單位體積產(chǎn)氫速率分別達(dá)到了48.09，39.75和26.07mmol／L·h；比產(chǎn)氫速率分別達(dá)到了5.5，5.29和2.48（n（H2）／n（葡萄糖））.進(jìn)入連續(xù)培養(yǎng)階段后，新鮮營養(yǎng)液的輸入引起C.butyricum1.209的單位體積產(chǎn)氫速率產(chǎn)生波動，趨于快速上升的勢頭.發(fā)酵40h時，單位體積產(chǎn)氫速率和比產(chǎn)氫速率分別獲得最大值，即87.60和5.90（n（H2）／n（葡萄糖））.隨著反應(yīng)體系的繼續(xù)，單位體積產(chǎn)氫速率呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，但比產(chǎn)氫速率變化不大，即C.butyricum1.209的比產(chǎn)氫速率在連續(xù)培養(yǎng)階段波動范圍在5.0～5.9（n（H2）／n（葡萄糖））之間.

E.HarbineseYUAN-3連續(xù)培養(yǎng)過程中，單位體積產(chǎn)氫速率和比產(chǎn)氫速率的變化曲線結(jié)果顯示，最初的24h發(fā)酵時間里，E.HarbineseYUAN-3產(chǎn)生很少的氣體，隨著培養(yǎng)時間的繼續(xù)進(jìn)行，菌體代謝逐漸加強(qiáng)，產(chǎn)氣增加，單位體積產(chǎn)氫速率和比產(chǎn)氫速率也逐漸增加，培養(yǎng)32h時，E.HarbineseYUAN-3的單位體積產(chǎn)氫速率和比產(chǎn)氫速率分別為24.03和2.14（n（H2）／n（葡萄糖）），基礎(chǔ)階段的產(chǎn)氫及產(chǎn)氫速率稍低于C.butyricum1.209.進(jìn)入連續(xù)培養(yǎng)后，E.HarbineseYUAN-3的單位體積產(chǎn)氫速率和比產(chǎn)氫速率都出現(xiàn)一定程度的波動，發(fā)酵時間為44h時獲得最大比產(chǎn)氫速率和單位體積產(chǎn)氫速率，分別為5.29（n（H2）／n（葡萄糖））和72.42mmol／L·h.隨著發(fā)酵體系的逐漸穩(wěn)定，單位體積產(chǎn)氫速率逐漸降低，比產(chǎn)氫速率在4.17～4.95（n（H2）／n（葡萄糖））范圍內(nèi)波動.E.cloacae1.2022在連續(xù)培養(yǎng)過程中，最初的30h發(fā)酵時間里，E.cloacae1.2022幾乎沒有H2產(chǎn)生，隨著培養(yǎng)時間的繼續(xù)進(jìn)行，菌體代謝逐漸加強(qiáng)，產(chǎn)氣逐漸增加，單位體積產(chǎn)氫速率和比產(chǎn)氫速率也逐漸增加，培養(yǎng)34h時，E.cloacae1.2022的單位體積產(chǎn)氫速率和比產(chǎn)氫速率分別為20.67和1.34（n（H2）／n（葡萄糖）），基礎(chǔ)階段的產(chǎn)氫及產(chǎn)氫速率明顯低于E.HarbineseYUAN-3和C.butyricum1.209.進(jìn)入連續(xù)培養(yǎng)后，E.cloacae1.2022的單位體積產(chǎn)氫速率和比產(chǎn)氫速率都出現(xiàn)一定程度的波動，發(fā)酵時間為50h時獲得最大比產(chǎn)氫速率和單位體積產(chǎn)氫速率，分別為2.63（n（H2）／n（葡萄糖））和37.66mmol／L·h.隨著發(fā)酵體系的逐漸穩(wěn)定，單位體積產(chǎn)氫速率逐漸降低，比產(chǎn)氫速率在2.34～2.63（n（H2）／n（葡萄糖））范圍內(nèi)波動.

圖4 連續(xù)流培養(yǎng)條件下不同發(fā)酵類型產(chǎn)氫菌單位體積產(chǎn)氫速率變化曲線

圖5 連續(xù)流培養(yǎng)條件下不同發(fā)酵類型產(chǎn)氫菌比產(chǎn)氫速率變化曲線

3.4 液相末端產(chǎn)物的變化

3種產(chǎn)氫細(xì)菌的代謝類型差異直接影響到其發(fā)酵性能，圖6—8顯示的是乙醇發(fā)酵產(chǎn)氫細(xì)菌E.HarbineseYUAN-3、丁酸型發(fā)酵產(chǎn)氫細(xì)菌C.butyricum1.209和混合酸發(fā)酵產(chǎn)氫細(xì)菌E.cloacae1.2022連續(xù)培養(yǎng)液相末端產(chǎn)物的變化曲線圖，在前期的0～24h內(nèi)，三株菌的揮發(fā)酸總量變化都不大，在一定范圍內(nèi)波動，發(fā)酵24h時三者的揮發(fā)酸總量迅速上升，分別達(dá)到1 155，1 147和1 852mg／L.進(jìn)入連續(xù)培養(yǎng)階段，揮發(fā)酸總量繼續(xù)增加，在24～40h，C.butyricum1.209的揮發(fā)酸總量增加幅度較大（見圖7），C.butyricum1.209平均增加速度為74mg／L·h，高于E.HarbineseYUAN-3的平均增長速度（62mg／L·h）和E.cloacae1.2022的平均增長速度（61mg／L·h）.40h以后反應(yīng)體系的揮發(fā)酸總量在1 466～2 510mg／L之間波動，揮發(fā)酸總量最大值（2 510mg／L）.相比之下，E.HarbineseYUAN-3的揮發(fā)酸在發(fā)酵時間為40h時獲得最大值（2 157mg／L），E.cloacae1.2022的揮發(fā)酸在發(fā)酵時間為42h時獲得最大值（2 947mg／L）.

圖6 連續(xù)流培養(yǎng)條件下乙醇發(fā)酵產(chǎn)氫細(xì)菌E.Harbinese YUAN-3液相末端產(chǎn)物變化曲線

7 連續(xù)流培養(yǎng)條件下丁酸發(fā)酵產(chǎn)氫細(xì)菌C.butyricum1.209液相末端產(chǎn)物變化曲線

液相末端產(chǎn)物總量的大小反映產(chǎn)氫運(yùn)行體系的菌群代謝狀況，而它的具體組成種類和比例將反映出產(chǎn)氫運(yùn)行體系的代謝類型.根據(jù)圖6分析，發(fā)現(xiàn)乙醇和乙酸仍然是E.HarbineseYUAN-3的主要液相末端產(chǎn)物，在反應(yīng)運(yùn)行前期，即0～10h階段，乙醇和乙酸的濃度逐漸增加，乙酸的濃度略比乙醇高，但隨著菌體代謝的逐漸增強(qiáng)，葡萄糖利用率加快，生物量也逐漸增加，乙醇的濃度逐漸大于乙酸.發(fā)酵24h時，乙醇和乙酸的摩爾濃度比值達(dá)到1.68.當(dāng)進(jìn)入連續(xù)培養(yǎng)階段后，乙醇和乙酸的質(zhì)量濃度分別在752～1 531mg／L和496～815mg／L之間變動，乙醇和乙酸的摩爾濃度比值維持在1.47～3.22之間.C.butyricum1.209的液相末端產(chǎn)物的組成除乙醇和乙酸外，還監(jiān)測到少量濃度的丙酸和大量的丁酸（見圖7）.發(fā)現(xiàn)丁酸和乙酸是C.butyricum1.209的主要液相末端產(chǎn)物，在反應(yīng)運(yùn)行前期，即0～10h階段，丁酸和乙酸的濃度逐漸增加，乙酸的濃度略比丁酸高，但隨著菌體代謝的逐漸增強(qiáng)，葡萄糖利用率加快，生物量也逐漸增加，丁酸的濃度逐漸大于乙酸.發(fā)酵30h時，丁酸和乙酸的摩爾濃度比值達(dá)到2.62.當(dāng)進(jìn)入連續(xù)培養(yǎng)階段后，丁酸和乙酸的質(zhì)量濃度分別在735～1 531mg／L和403～853mg／L之間變動，丁酸和乙酸的摩爾濃度比值維持在1.37～2.44之間.E.cloacae1.2022的液相末端產(chǎn)物主要以乙酸和甲酸為主，并有少量的乙醇、丙酸和丁酸.在反應(yīng)運(yùn)行前30h階段，甲酸的濃度逐漸增加，此時乙酸和丙酸的濃度略比甲酸高，但隨著菌體代謝的逐漸增強(qiáng)，葡萄糖利用加快，生物量也逐漸增加，甲酸的濃度逐漸大于乙酸，丙酸含量逐漸下降.發(fā)酵30h時，甲酸和乙酸的摩爾濃度比值達(dá)到1.14.當(dāng)進(jìn)入連續(xù)培養(yǎng)階段后，甲酸和乙酸的質(zhì)量濃度分別在735～1 421mg／L和474～802mg／L之間變動，甲酸和乙酸的摩爾濃度比值維持在1.33～3.23之間.

圖8 連續(xù)流培養(yǎng)條件下混合酸發(fā)酵產(chǎn)氫細(xì)菌E.cloacae 1.2022液相末端產(chǎn)物變化曲

4 小結(jié)

本章主要考察了乙醇發(fā)酵產(chǎn)氫細(xì)菌E.HarbineseYUAN-3、丁酸發(fā)酵產(chǎn)氫細(xì)菌C.butyricum1.209和混合酸發(fā)酵產(chǎn)氫細(xì)菌E.cloacae1.2022在其各自的優(yōu)化培養(yǎng)基條件下，運(yùn)用連續(xù)流實(shí)驗(yàn)裝置，分別對乙醇發(fā)酵、丁酸發(fā)酵和混合酸發(fā)酵產(chǎn)氫細(xì)菌的產(chǎn)氫能力進(jìn)行對比分析并得到如下結(jié)論：

（1）E.HarbineseYUAN-3，C.butyricum1.209和E.cloacae1.2022在發(fā)酵啟動和運(yùn)行初期的24h內(nèi)，發(fā)酵液的pH 變動均較大，分別從最初的6.10，5.46和5.90降到了4.16，4.23和3.37，pH 在3.6～4.3范圍內(nèi)有利于乙醇發(fā)酵和丁酸發(fā)酵產(chǎn)氫細(xì)菌的釋氫.

（2）發(fā)酵80h的時間里，E.HarbineseYUAN-3的在最短的時間內(nèi)開始產(chǎn)氣，并且在較短時間內(nèi)上升并且保持穩(wěn)定.在運(yùn)行初始的0～24h階段，三株產(chǎn)氫菌的比產(chǎn)氫速率較低，處于0～0.59（n（H2）／n（葡萄糖））范圍內(nèi).隨著培養(yǎng)時間的增加，單位體積產(chǎn)氫速率和比產(chǎn)氫速率顯示快速增長的趨勢，培養(yǎng)24～34h階段，其單位體積產(chǎn)氫速率和比產(chǎn)氫速率都迅速上升.E.cloacae1.2022基礎(chǔ)階段的產(chǎn)氫及產(chǎn)氫速率明顯低于E.HarbineseYUAN-3和C.butyricum1.209.

（3）3種產(chǎn)氫細(xì)菌在前期的0～24h內(nèi)的揮發(fā)酸總量變化都不大，發(fā)酵24h時三者的揮發(fā)酸總量迅速上升，在24～40h這一階段，C.butyricum1.209的揮發(fā)酸總量增加幅度較大，40h以后反應(yīng)體系的揮發(fā)酸總量在1 466.11～2 510.68mg／L之間波動，揮發(fā)酸總量最大值為2 510.68mg／L.相比之下，E.HarbineseYUAN-3的揮發(fā)酸在發(fā)酵時間為40h時獲得最大值為2 157.64mg／L，E.cloacae1.2022的揮發(fā)酸在發(fā)酵時間為42h時獲得最大值為2 947.93mg／L.

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Effects of factors on fermentative hydrogen producing bacteria of different types by continuous flow test

ZHANG Lu-si1，2，REN Nan-qi1，GAO Lei1，ZHENG Guo-xiang1，3
（1.State Key Laboratory of Urban Water Resource and Environment，Harbin Institute of Technology，Harbin 150090，China；
2.The Architectural Design and Research Institute，Harbin Institute of Technology，Harbin 150090，China；
3.The Centre of Agricultural Engineering，Northeast Agricultural University，Harbin 150030，China）

Continuous flow test device was adopted so that analyses and comparisons were made on the hydrogen-generating capacity ofE.harbinenseYUAN-3，C.butyricum1.209andE.cloacae1.2022 under their respective optical culture conditions.The following conclusion was arrived at through analyses and comparisons on biomass of cells，pH value of reaction system，accumulated volume of gases and hydrogen generated，hydrogen-generating speed，specific hydrogen-generating speed，and products at the end of liquid phase：C.butyricum1.209multiplied rapidly；pH value within 3.6～4.3 was beneficial for the hydrogen-release of alcoholic fermentative bacteria and butyric acid fermentative bacteria；E.harbinenseYUAN-3began to generate gases within the shortest time in the first 80hof fermentation，and the yield of gases rose within a short time and then it kept stable；however，C.butyricum1.209was superior toE.harbinenseYUAN-3andE.cloacae1.2022in hydrogen yield per unit volume，utilization rate of glucose and hydrogen content.

biohydrogen production；ethanol-type fermentation；butyric acid fermentative；mixed acid fermentative

X 322

610·10

A

1000-1832（2011）03-0106-06

2011-05-26

城市水循環(huán)過程中污染物轉(zhuǎn)化規(guī)律與安全保障基礎(chǔ)研究項(xiàng)目（50638020）；中國博士后科學(xué)基金資助項(xiàng)目（AUGA41309045）；黑龍江省博士后基金資助項(xiàng)目（AUGA41100165）.

張露思（1981—），女，博士研究生，講師，主要從事生物制氫研究；通信作者：鄭國香（1972—），女，副研究員，主要從事生物能源利用與轉(zhuǎn)化研究.

石紹慶）