[发明专利]一种非正常死亡猪肉光合生物制氢的方法

说明书

本发明涉及一种非正常死亡猪肉光合生物制氢的方法：将猪肉、胰蛋白酶混合后，加入柠檬酸‑柠檬酸钠缓冲溶液，然后调节pH为中性，加入产氢培养基和对数期后期的光合产氢细菌HAU‑M1；氮气氛围下于光照度2800‑3200 Lux、温度28‑32℃的恒温培养箱中进行产氢。本发明研究了光合生物制氢过程中底物浓度对产氢性能的影响，分析了制氢过程中气体和液体特性变化，并对其产氢动力学和能量转化率进行了计算。实验结果表明：在底物浓度为25 g/L时，获得了最大的比产氢量93.55 mL/g VS。说明利用非正常死亡猪肉进行光合生物制氢具有较好的前景，具有重要的环境和经济意义。

技术领域

本发明属于光合制氢技术领域，具体涉及一种非正常死亡猪肉光合生物制氢的方法。

背景技术

与全球趋势类似，中国人的饮食也转向以动物为基础的饮食结构，现在导致环境和营养质量负担增加。中国饮食结构的变化表明，在全球范围内，除了家禽以外，猪肉占了很大一部分。根据联合国粮农组织（FAO）的数据，2017年中国超过60%的肉类消费是猪肉。为满足猪肉的巨大需求，中国生猪产量正以前所未有的速度增长，2018年约占全球生猪产量的45%。在猪的生长过程中会因为瘟疫等情况导致猪的非正常死亡，因为疾病导致的死亡率一般在8%-12%。非正常死亡猪肉带有致病性很强的病毒和细菌，可能危及导致牲畜和人类的生命安全。因此这些非正常死亡猪肉的处理是一个巨大的环境挑战和技术难题。但是如果将这些猪肉进行适当处理后，将会获得清洁的能源。因此，非正常死亡猪的无害化处理引起了越多越多的关注。焚化和掩埋是目前处理病猪尸体的做法。然而，这些方法并不环保。因此研究者们针对非正常死亡猪肉的无害化处理研究开展了很多的研究。

猪肉主要以蛋白质为主，一般需要专门的酶类进行降解才能被利用。Li等人（LiXZ, Lee PR, Taniasuri F, Liu SQ. Effects of yeast fermentation ontransforming the volatile compounds of unsalted pork hydrolysate.International Journal of Food Science and Technology. 2020.）以猪肉为底物，在添加葡萄糖后，产生醇类和羧酸，从而研究一种利用猪肉进行高附加值肉类降解的方法。在李等人的另外一篇报道中，利用五种益生菌菌株和一种乳制品菌株来降解猪肉产生羧酸、醇类、氨基酸等，从而开发出新型风味材料。然而这种风味材料还有可能流入人和动物的食物链，因此需要一种更为安全的处理方式。

氢气因为其独特的物理和化学性质，成为当下各国能源的研究热点。例如，日本已经将氢能成功应用在汽车行业中，实现了氢能汽车的实际应用。在各种制氢方式中，光合生物制氢一种很有前景的制氢方式，因为其具有成本低、可降解废弃物、操作简便等优点。光合生物制氢是一种将有机物转化为氢能的方式，光合细菌可以将猪肉酶解生成的氨基酸转化成氢气，实现非正常死亡猪肉的无害化利用，是一种非常理想的处理方式。在光合生物制氢过程中，底物浓度、纤维素酶负荷、光合细菌降解速率是光合生物制氢过程中一个非常重要的动态平衡过程，这个过程会严重影响底物降解率和光合制氢性能。底物浓度是影响底物利用率和产氢性能的重要因素。底物浓度会影响生物量浓度和还原糖浓度等参数，从而影响生物制氢性能。Lu等人研究发现提高底物浓度，可以提高连续流光合生物制氢过程中有机负荷率，从而提高光合生物制氢性能，但是过量的底物浓度会抑制产氢性能，这是因为过量底物浓度导致了过量的挥发性脂肪酸的形成，快速降低了反应液中pH值，导致产氢微生物的死亡。

利用光合细菌将非正常死亡猪肉转化为氢气，在消除非正常死亡猪肉的同时，产生了清洁的氢能能源，并且这些氢气不会对人、牲畜、环境造成危害。目前尚未有非正常死亡猪肉用于光合生物制氢的研究。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术缺陷，提供一种非正常死亡猪肉光合生物制氢的方法，该方法产氢量高，且为非正常死亡猪肉的无害化处理和能源化转化提高了技术支持。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：