[发明专利]利用斜生栅藻和菌类协同产氢的工艺

说明书

本发明属于生物技术领域，公开了利用斜生栅藻和菌类协同产氢的工艺，其包括如下步骤：步骤1）制备复合菌液，步骤2）制备藻液，步骤3）制备产氢培养液，步骤4）协同产氢。本发明工艺简单可行，产氢效率高，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及利用斜生栅藻和菌类协同产氢的工艺。

背景技术

随着工业化的发展和人类生活水平的提高，化石能源的利用也在逐年增多，一方面造成了严重的环境污染，另一方面化石能源具不可再生性。因此，寻找一种清洁、高效的可再生新能源就变得非常急迫。与其他能源物质相比，氢气具有资源丰富、密度小、质量轻、便于运输、利用形式多样、用途广泛、燃烧值高、清洁可再生和燃烧后只产生水等一系列优点，所以被认为是未来社会最具潜力的环保可再生能源。随着燃料电池技术的进一步发展，将氢能直接转化为电能完全可以实现，制氢技术的研究具有很大的发展潜力。因此，世界许多国家投入了大量的研究经费用于发展氢能。

目前氢气制备主要包括化石原料制氢、电解水制氢和生物制氢等。然而，目前氢气的产生主要依靠热化学和光电化学两种途径，此途径不但生产成本昂贵、需要大量的能量并且环境污染严重，排放大量的温室气体，所以是非环保的，前者需要消耗大量的煤炭、石油、天然气等宝贵的不可再生资源：后者则需消耗大

量的电能为代价。要使氢能在未来能被广泛应用，其关键是建立一种高效、简单、快速、可持续的制取氢气的方法。所以，使得氢气在未来社会作为一种清洁、可再生能源面临很大的挑战。因此，利用低成本、可再生的生物质资源为原料制备氢气备受人们的关注。

生物制氢便是一项具有这样一些特征的新技术。生物产氢类群主要包括：光合生物(厌氧光合细菌、蓝细菌和绿藻)、非光合生物(严格光合细菌、兼性厌氧细菌和好氧细菌)和古细菌类群。由于其产氢机制各不相同，所以对其潜在应用价值也有不同的评价。目前生物产氢的研究主要集中在光合细菌和微藻。虽然光合细菌在放氢时不放氧，但不能直接利用太阳能产氢；同时，由于可用于产氢的有机物的产地和数量等因素也决定了其应用范围有限，难以为人类大规模提供氢源。而微藻(蓝藻和绿藻)产氢是通过光合作用系统及特有的产氢酶利用太阳能把水分解为氢气和氧气，所以有较好的应用前景。

蓝藻和绿藻催化产氢的酶不同，蓝藻是固氮酶催化产氢，产氢过程中需要消耗能量ATP，所以总体产氢效率低。而绿藻内催化产氢的可逆产氢酶以太阳能为能源以水为原料、催化产氢的理论量子效率高，因此，绿藻放氢的研究最有可能成为将来产氢研究的主体。由于绿藻产氢机理不同，所以，获得更多的高产氢藻种，研究其放氢特性，势在必行。绿藻的氢化酶对氧气极为敏感，很容易受氧气的抑制而失去活性，而氧气又是光合作用的专一性产物，导致藻的产氢效率较低，很大程度上限制了绿藻产氢的发展，因此想提高绿藻的产氢量就要降低其细胞内氧气的含量。目前降低氧气含量的方法主要是通过去除培养基中的硫元素，从而抑制光合系统的放氧活性，降低了光解水产生的氧气含量，但是该方法同时也抑制了光解水产生的电子产量，最终导致产氢效率低。因此，要提高藻的产氢效率就要在降低细胞内的氧气量的同时保障电子的正常供应。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术藻类产氢效率低等缺陷，提供了利用斜生栅藻和菌类协同产氢的工艺。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

利用斜生栅藻和菌类协同产氢的工艺，其包括如下步骤：步骤1）制备复合菌液，步骤2）制备藻液，步骤3）制备产氢培养液，步骤4）协同产氢。

具体地，所述工艺包括如下步骤：

步骤1）制备复合菌液：将屎肠球菌和沼泽红假单胞菌分别按照常规培养获得1×10⁸CFU/ml的种子液，然后按照1:2的体积比混合得到混合种子液，再按照10%的接种量转到发酵培养基中，30℃培养12h，得到复合菌液；