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万方数据
· 8 生物加工过程 第5卷第3期
3光合生物和暗发酵生物联合制氢
由于发酵法生物制氢过程中，发酵细菌降解有
机物形成大量有机酸，使反应体系pH值下降，产氢
效能降低，同时废水得不到完全处理；而光合细菌
能快速利用暗发酵细菌发酵的有机酸产氢，降解有
机酸的速率也远比甲烷发酵快，并且还具有适应环
境的不同代谢产氢途径L10。。
发酵细菌发酵葡萄糖产氢理论化学方程式为：
C6H1206+2H20叫H2+2C2H402(乙酸)+2C02
光合细菌利用乙酸产氢的理论化学方程式为：
2C2H402(乙酸)+4H20—}8H2+4C02
由上面两个关系式可见光合细菌和发酵细菌
联合制氢理论上为：C6H1206+6H2c_÷12H2+6C02
因此，光合细菌与发酵性细菌混合培养，就有
可能实现有机物完全降解并持续产氢，提高光能转
换效率和底物的利用效率，降低挥发酸对细菌的毒
性，提高产氢量。目前对于光发酵和暗发酵联合制
氢的报道还较少，对其相关报道如表1所示。
表1 光发酵细菌与暗发酵细菌联合产氢效率
Table1 Thehydrogenyi ldofintegratedbiologicalhydrogenproductionwithphoto--anddark--fermentativebacteria
注：+表示1tool葡萄糖转化生成氢气的摩尔数
国内郑耀通等最早提出将光合细菌和发酵产
氢细菌混合培养u0。，利用固定化技术共固定来处理
有机废水生物制氢，并于2003年分离到一株能利用
模拟发酵液成分的耐氨产氢光合细菌¨9|，为我国光
合生物与暗发酵生物联合制氢的研究奠定了基础。
但是由于光合细菌和发酵细菌的生长和产氢
的prI不同，光合细菌在7．0左右，而发酵细菌在酸
性环境中，这样就限制了光发酵和暗发酵联合制氢
的发展。同时一定的光照强度可能限制发酵细菌
是至今研究较少的原因之一。因此2000年后几位
科学家研究了两步补料法光合和发酵联合制
氢u5-18]，发酵法生物制氢的发酵产氢菌株的产氢能
力要高于光合产氢菌株的能力，而光合法生物制氢
所利用的底物恰好是发酵细菌的发酵产物，且还可
使发酵液pH值增高，pH的增高可以增大发酵细菌
氢酶的活性。因此光发酵和暗发酵联合制氢大大
增加了细菌产氢能力，提高底物利用效率，因此具
有较好的发展前景。
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2007年8月 刘颖等：联合生物制氢方法及发展趋势
4存在问题与发展趋势
光合生物翻暗发酵生物联合翱氢中因发酵细
落生长的磷德接近酸性，露光合细菌生长涕在中
性左右，如何解决两者生长产氢之间环境的巨大差
异是其至今仍发展缓慢的主要因素，因此有些学者
采用两步法联合生物制氢。
降低铡氢成本，增大产氢量、协调菌株阌槌互
关系是一个难题，首要是如何获得高效产氯菌株，
现在一般采用相应的废水中分离获得，但这并不一
定是高效的产氢菌种；随着分子生物学技术飞速发
展，通过对吸鬣簿基因的敲除或者其他分支的代谢
流阻断是鳃决该问题的有效途径。
开发适合联合产氢的低成本高产量反应器也
迫在眉睫。光合生物和暗发酵生物利用废水联合
产氢虽然提离了产氢能力，但废水成分非常复杂，
丽謇前砑究大多只是停整在2秘或3释蓠株的联
合，因此开发能利用不同氢供体产氢的高效产氢菌
株以及依据有效理论指导组建合理有效的微生态
产氢系统是黧关重要的。
现代分子生物学技术如FISH、DGGE穰SSCP
等在活性污泥或联合制氢巾对微生物群落的演替
变化、功能微生物的定量和定性分析对促进联合生
物制氢技术的发展起着至关熏要的作用，开发新的
快速检测技术应用予生物割氢中是现在的雉点和
热点。另外如何提高光髓的转讫效率以及实瑷工
业化也是目前厦待解决的问题。
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