[发明专利]高效产氢光合细菌及其应用

说明书

技术领域

本发明属于生物技术和微生物领域，具体地说，本发明涉及一种高效产氢光合细菌及其应用。

背景技术

实际工业化生产中，许多工厂生产的废水含有丰富的有机酸，如苹果酸厂、琥珀酸厂、醋厂、丁酸厂，以及利用废弃物暗发酵产氢的发酵液中，也富集了大量的低分子有机酸。越来越多的研究证明，光合细菌可以利用各种有机酸进行光发酵产氢。这不仅可以提高废弃物暗发酵产氢的底物转化效率，获得更多的氢气，同时也可以解决工厂高浓度有机废水带来的环境污染问题。光合细菌的产氢能力(产氢速度及底物转化效率)及产氢底物的范围，是决定光合细菌光发酵产氢在生物制氢工业化应用中的关键所在。

国内外已有一些关于产氢光合细菌菌株报道。Herbert H.P.Fang采用的光发酵产氢菌Rhodobacter capsulants，以乙酸为底物转化成氢气时可达63％的转化效率，但在利用丁酸产氢时，转化效率只有37％(Herbert H.P.Fang，HongLiu，Tong Zhang.phototrophic hydrogen production from acetate andbutyrate in wastewater.International Journal of Hydrogen Energy，2005，p785-793)；You-Kwan Oh分离得到的一株光合细菌RhodopseudomonasPalustis P4，以乙酸为底物时光发酵产氢的转化率和产氢速度分别为70％和9.8ml H₂/(g.干细胞.h)(You-Kwan Oh，Eun-Hee Seol，Mi-Sun Kim，SunghoonPark.photoproduction of hydrogen from acetate by a chemoheterotrophicbacterium Rhodopseudomonas palustris P4.International Journal ofHydrogen Energy，2004，p1115-1121)。Mi-SUN Kim用于产氢的菌株Rhodobacter sphaeroides KD131在利用乳酸、苹果酸、乙酸和丁酸为底物(浓度为30mM)时转化效率分别为73％、60％、53％和29％(Mi-Sun Ki m，Jin-Sook Baek，Young-SuYun，at al.Hydrogen production from Chlamydomonas reinhardtiibi omass using a two-step conversion process：Anaerobic conversion andphotosynthetic fermentation.International Journal of Hydrogen Energy，2006，p 812-816.)；俞汉青等将乙酸、丙酸、丁酸按不同比例混合作为光发酵底物，采用一株荚膜红细菌Rhodobacter capsulantts行光发酵产氢，这些混合酸产氢转化效率仅为40-45％(Xian-Yang Shi，Han-QingYu.Continuous production of hydrogen from mixed volatile fattyacids with Rhodopseudomonas  capsulata.International Journal ofHydrogen Energy，2006，p1641-1647)。

尽管国内外报道分离到的产氢光合细菌很多，但是分离获得的绝大多数光合细菌，能够利用产氢的底物范围非常窄，大多数都只能利用少数有机酸(例如苹果酸，乙酸，乳酸等)高效产氢，普遍利用丁酸的产氢效率非常低(底物产氢的转化效率都低于50％以下)。然而，实际工业废水中，许多发酵工业废水含有大量的丁酸，如暗发酵产氢废水等。

因此，需要找到一株产氢底物谱宽，又能高效地将各种有机物转化成氢气的光合细菌菌株。

发明内容

本发明的目的在于提供一种产氢底物范围广且能够高效地将各种有机物转化成氢气的产氢光合细菌。

在本发明的第一方面，提供一种细菌，所述的细菌属于光合细菌红细菌属(Rhodobacter)，并且所述的细菌在光照条件下，以丁酸为底物产生氢气的转化率超过70％。

在本发明的另一优选例中，所述的细菌以低分子有机酸(更优选的，为C2-C5的有机酸)为底物转化成氢气的效率超过65％(优选的，为65-85％；更优选的，为70-85％)。