[發明專利]用于木糖發酵制氫的菌株及制氫方法

有效

• 申請號: 201410309486.7
• 申請日: 2014-06-30
• 公開（公告）號: CN105219667B
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 蘇海佳;張婷;李嬋
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C12N11/14;C12N11/10;C12N11/08;C12P3/00;C12R1/01;C12R1/085
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;劉華聯

本發明涉及用于木糖發酵制氫的菌株及制氫方法。所述菌株為蠟樣芽孢桿菌S1株和圓滑短波單胞菌Z1株，這些菌株是基于木糖降解篩選獲得，具有較高的產氫能力。所述制氫方法以木糖為底物，采用蠟樣芽孢桿菌S1株和/或圓滑短波單胞菌Z1株進行發酵培養制氫，工藝簡單，產氫效率高，可以用于工業化生產；尤其是采用菌株混合物進行發酵制氫時菌間具有很好的協同作用，產氫效率更高；而菌種固定化發酵可以一定程度的增加菌體的活性及穩定性，實現菌種的多批次連續使用，極大的降低了生產成本。

技術領域

本發明屬于木糖發酵制氫技術領域，涉及用于木糖發酵制氫的菌株及其制氫方法。

背景技術

H₂作為一種環境友好的可再生的清潔新能源已經引起人們的廣泛關注和深入研究。氫氣的制備方法中，生物制氫技術以可再生的生物質原料來制取清潔能源氫氣，是最有前景的制氫技術。相對于光解水制氫和光合細菌制氫，暗發酵制氫不需要提供光源，反應器簡單，底物利用范圍廣泛，可以利用能源作物或者是農業廢棄物作為發酵底物。

暗發酵制氫是利用產氫微生物轉化生物質的生物制氫技術，目前已知的暗發酵產氫細菌主要有：腸桿菌(Enterobacter sp.)、芽孢桿菌(Bacillus sp.)和梭菌(Clostridium sp.)。但是大多數的研究都集中在梭菌和腸桿菌。目前發酵產氫的底物來源主要有葡萄糖和淀粉等糧食作物，為了避免發生與人爭糧的現象，同時踐行變廢為寶的理念，工業廢水、農業廢棄物或市政餐廚垃圾等高有機質含量的廢棄物成為了發酵產氫的底物，這些底物在單一菌種或者混合微生物菌群的作用下被降解。但是地球上含量最豐富的纖維素類物質由于其中含有的木質素的難生物降解性而成為纖維素類物質開發使用的瓶頸。

木質纖維素中含有35％-45％的纖維素、25％-40％的半纖維素(己糖和木糖的雜聚物)和20％-35％的木質素。木質纖維素經水解后的產物主要有葡萄糖和木糖，前者是微生物菌種廣泛應用的底物，但是能夠利用木糖的微生物種類少之又少。

基于上述分析，本發明的發明人認為目前存在的問題是需要篩選出能夠使木糖降解產氫的菌株，尤其是能夠使木糖降解并大量產氫的菌株以及利用所篩選的菌株進行木糖發酵制氫的方法，以使得纖維素類物質能夠完全被利用的同時得到大量的氫。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供了用于木糖發酵制氫的菌株，所述菌株為蠟樣芽孢桿菌S1株和圓滑短波單胞菌Z1株，這些菌株是基于木糖降解篩選獲得，具有較高的產氫能力。

本發明還提供了一種木糖發酵制氫方法，該方法以木糖為底物，采用蠟樣芽孢桿菌S1株和/或圓滑短波單胞菌Z1株進行發酵培養制氫，工藝簡單，產氫效率高，尤其是采用菌株混合物進行發酵制氫時菌間具有很好的協同作用，產氫效率更高，可以用于工業化生產。

為此，本發明第一方面提供了一種用于木糖發酵制氫的菌株，其中，所述菌株為蠟樣芽孢桿菌S1株(Bacillus cereus,Strain S1)，其保藏編號為：CGMCC NO.9035，保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心(簡稱：CGMCC；地址：北京市朝陽區北辰西路1號院3號中國科學院微生物研究所)，保藏日期：2014年4月11日。

本發明第二方面提供了一種用于木糖發酵制氫的菌株，其中，所述菌株為圓滑短波單胞菌Z1株(Brevundimonas naejangsanensis,Strain Z1)，其保藏編號為：CGMCCNO.9036，保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心(簡稱：CGMCC；地址：北京市朝陽區北辰西路1號院3號中國科學院微生物研究所)，保藏日期：2014年4月11日。

本發明第三個方面提供了一種木糖發酵制氫方法，包括將發酵菌種接種至發酵培養基中進行發酵培養的步驟，其中，所述發酵菌種由相應的菌株經過種子培養獲得。發酵菌種包括菌種M和/或菌種N。