一种丁酸梭菌及其在厌氧发酵产氢中的应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物工程技术领域，特别涉及一种丁酸梭菌及其在厌氧发酵产氢中的 应用。
【背景技术】
[0002] 氢气具有燃烧热值高，储存、运输方便，燃烧无污染和方便转化为电能等特点，不 仅在工业中具有广泛的应用，也是一种高效、安全、环保的能源形式。氢气在未来社会的应 用中颇具发展潜力。
[0003] 目前，工业生产中用到的氢气90 %以上来自传统的氢气制备方法，如碳氢化合物 的蒸汽重组，化石燃料的非催化部分氧化，水的电解等。然而，这些方法耗能高、且高度依赖 化石燃料。通过传统方法制备的氢气，很难满足我们对清洁能源的需求。为了最大程度发挥 氢气的环境效益，生物发酵制氢法受到了人们的关注。生物发酵制氢法具有反应条件温和、 耗能低、底物来源广等优点。将有机废物作为生物发酵产氢的底物，还可以实现有机废物资 源化。
[0004] 目前，生物发酵产氢存在产氢速率低、底物利用不彻底等问题，这些都限制了发酵 制备氢气的工业化发展。为了提升产氢系统的产氢能力，很多研究主要从优化底物性质、改 良发酵装置等方面着手。针对产氢微生物菌种改良与筛选的研究，还比较少见。暗发酵法生 物制氢的主体是系统中的产氢微生物，常用的微生物菌群包括严格厌氧的梭菌属 (Clostridium)，兼性厌氧的肠杆菌属(Enterobacter)和埃希氏菌属(Escherichia)等。其 中，以梭菌的产氢能力最强，但报道中其可利用的底物局限性较大，难以适应对实际废物中 各类复杂有机物的利用。因此，对新型梭菌的筛选和产氢优化的研究，是十分必要的。
【发明内容】
[0005] 本发明针对现有技术中存在的缺点，其目的在于提供一种丁酸梭菌及其在厌氧发 酵产氢中的应用。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
[0007] 一种丁酸梭菌，所述丁酸梭菌菌株为INET1，分类命名为Clostridiumbutyricum， 在中国普通微生物菌种保藏管理中心的保藏号为CGMCC1.5199。
[0008] 所述丁酸梭菌的16SrDNA基因序列如SEQIDNo.l所示。
[0009] 所述丁酸梭菌的生物学特性为：菌株在36°C厌氧条件下培养24h，菌株生长良好， 可形成表面光滑、有凸起、边缘整齐的乳白色菌落，菌落直径为3-4mm;菌株革兰氏染色呈阳 性、严格厌氧;显微镜下细胞形态呈梭形，两端钝圆、中部轻度膨胀，有芽孢，无鞭毛。
[0010] 所述的丁酸梭菌在厌氧发酵产氢中的应用。
[0011] 所述丁酸梭菌在厌氧条件下发酵产氢的步骤为：
[0012] 将丁酸梭菌从分离培养基上接种至富集培养基中，在35-38°C，80-120r/min条件 下厌氧培养至菌株生长的对数期；
[0013]将培养至生长对数期的丁酸梭菌以5-30%的接种比接入初始pH=5-10的发酵培 养基中，在温度25-40°C，80-120r/min条件下厌氧发酵20-48h产氢；
[0014]所述富集培养基的组分为：葡萄糖50g/L，蛋白胨10g/L，酵母粉0.5g/L，营养液lOmL/lOOmL；
[0015]所述的分离培养基为含15%琼脂的发酵培养基；
[0016]所述发酵培养基的组分为:有机物5-20g/L，营养液lOmL/lOOmL;
[0017]所述营养液的组分为：NaH⑶340g/L，NH4Cl5g/L，NaH2P〇4· 2H205g/L，K2HP〇4· 3H205g/L，FeS〇4· 7H20 0.25g/L，MgCh ·6H2O 0.085g/L，NiCl2 · 6H200.004g/L。
[0018] 所述的有机物为葡萄糖、蔗糖、乳糖或甘油。
[0019]所述的丁酸梭菌以葡萄糖为底物时发酵产氢能力最强，随后依次是乳糖、蔗糖和 甘油。
[0020] 所述发酵培养基优选的初始pH=7。
[0021] 所述丁酸梭菌厌氧发酵产氢时优选的接种比为10%。
[0022]所述丁酸梭菌厌氧发酵产氢时优选的培养温度为35°C。
[0023]本发明的有益效果为:筛选出一株新的丁酸梭菌，所述丁酸梭菌具有生长迅速，产 氛效率尚等特点；同时可以利用多种有机物广氛，为利用实际有机废物尚效广氛提供基础。 [0024]生物材料保藏说明
[0025]分类命名：丁酸梭菌（Clostridium butyricum);菌株编号：INET1
[0026]保藏机构：中国普通微生物菌种保藏管理中心
[0027]保藏机构简称:CGMCC
[0028]地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号
[0029]保藏日期：2015年5月20日
[0030]保藏中心登记入册编号:CGMCC1.5199。
【附图说明】
[0031]图1为丁酸梭菌（Clostridium butyricum)INETl的生长曲线图。
【具体实施方式】
[0032]以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。下述实施例中的实验 方法，如无特殊说明，均为常规方法。
[0033]实施例1:丁酸梭菌(Clostridium butyricum)INETl的分离与菌株鉴定。
[0034]从北京市某市政污水处理厂的污泥初级消化池中取样，取得的厌氧消化污泥在室 温状态下，经5kGy剂量的γ射线辐照，辐照源为6()C〇。辐照后的厌氧消化污泥在富集培养基 中厌氧富集培养48h，再将菌液以一定比例稀释并涂布于分离培养基上，在36°C条件下经过 24h厌氧培养，挑取分离得到的单菌落，将其接种于发酵培养基中，在36°C下发酵培养48h， 采用气相色谱（112A，上海，热导检测器，填充柱TDX-013000*3mm，柱温160°C，检测器110°C， 进样器180°C)检测发酵瓶中生成的气体组分，经过大量菌株的筛选过程，分离得到一株产 氢能力最强的菌株。
[0035]对分离筛选得到的菌株，委托中国普通微生物菌种保藏管理中心(CGMCC)进行菌 种鉴定，根据菌种的细胞形态、生理生化特征和16SrDNA基因序列进行综合分析，鉴定菌株 属于厚壁菌门（Firmicutes)，梭菌属（Clostridium)的丁酸梭菌（Clostridium butyricum)，命名为INET1，是一株新的产氢菌。
[0036]菌株INET1的生物学特性为：菌株在分离培养基上36°C厌氧条件下培养24h，菌株 生长良好，可形成表面光滑、有凸起、边缘整齐的乳白色菌落