專利名稱：高效產(chǎn)氫光合細(xì)菌及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物技術(shù)和微生物領(lǐng)域，具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種高效產(chǎn)氫 光合細(xì)菌及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
實(shí)際工業(yè)化生產(chǎn)中，許多工廠生產(chǎn)的廢水含有豐富的有機(jī)酸，如蘋(píng)果酸廠、 琥珀酸廠、醋廠、丁酸廠，以及利用廢棄物暗發(fā)酵產(chǎn)氫的發(fā)酵液中，也富集了 大量的低分子有機(jī)酸。越來(lái)越多的研究證明，光合細(xì)菌可以利用各種有機(jī)酸進(jìn) 行光發(fā)酵產(chǎn)氫。這不僅可以提高廢棄物暗發(fā)酵產(chǎn)氫的底物轉(zhuǎn)化效率，獲得更多 的氫氣，同時(shí)也可以解決工廠高濃度有機(jī)廢水帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題。光合細(xì)菌 的產(chǎn)氫能力(產(chǎn)氫速度及底物轉(zhuǎn)化效率)及產(chǎn)氫底物的范圍，是決定光合細(xì)菌光 發(fā)酵產(chǎn)氫在生物制氫工業(yè)化應(yīng)用中的關(guān)鍵所在。
國(guó)內(nèi)外已有一些關(guān)于產(chǎn)氫光合細(xì)菌菌株報(bào)道。Herbert H.P.Fang采用的光 發(fā)酵產(chǎn)氫菌i^ot/o&cter csp^7a/7Z^，以乙酸為底物轉(zhuǎn)化成氫氣時(shí)可達(dá)63%的 轉(zhuǎn)化效率，但在利用丁酸產(chǎn)氫時(shí)，轉(zhuǎn)化效率只有37y。(HerbertH. P. Fang， Hong Liu， Tong Zhang, phototrophic hydrogen production from acetate and butyrate in wastewater. International Journal of Hydrogen Energy, 2005， p785 - 793); You-Kwan 0h分離得到的 一 株光合細(xì)菌/ 力oo^^eiK/o/z o;7as 尸s7""rj^尸么以乙酸為底物時(shí)光發(fā)酵產(chǎn)氫的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)氫速度分別為70%和 9. 8 ml H2/(g.干細(xì)胞.h) (You-Kwan 0h， Eun-HeeSeol， Mi-Sun Kim， Sunghoon Park, photoproduction of hydrogen from acetate by a chemoheterotrophic bacterium Rhodopseudomonas palustris P4. International Journal of Hydrogen Energy, 2004， p 1115 - 1121)。 Mi-SUN Kim用于產(chǎn)氫的菌株 朋oo^s"er卬力aei^'c^ A7 "7在利用乳酸、蘋(píng)果酸、乙酸和丁酸為底物(濃 度為30 mM)時(shí)轉(zhuǎn)化效率分別為73%、 60%、 53%和29%0^-Sun Kim， Jin-Sook Baek, Young—SuYun， at al. Hydrogen production from 6Ma/z7y(/o/z7aoa51 i-ei/7力ajY/".j' biomass using a two—step conversion process:Anaerobic conversion and
photosynthetic fermentation. International Journal of Hydrogen Energy, 2006， p 812 - 816.);俞漢青等將乙酸、丙酸、丁酸按不同比例混合作為 光發(fā)酵底物，采用一株莢膜紅細(xì)菌Rhodobacter c邵犯J朋t魂行光發(fā)酵產(chǎn)氫， 這些混合酸產(chǎn)氫轉(zhuǎn)化效率僅為40-45%(Xian-Yang Shi , Han-QingYu. Continuous production of hydrogen from mixed volatile fatty acids with 7 / oo^psei/c/o/z7o;3a51 caj957i_Zaf3. International Journal of Hydrogen Energy, 2006， p1641 - 1647)。
盡管國(guó)內(nèi)外報(bào)道分離到的產(chǎn)氫光合細(xì)菌很多，但是分離獲得的絕大多數(shù)光 合細(xì)菌，能夠利用產(chǎn)氫的底物范圍非常窄，大多數(shù)都只能利用少數(shù)有機(jī)酸(例 如蘋(píng)果酸，乙酸，乳酸等)高效產(chǎn)氫，普遍利用丁酸的產(chǎn)氫效率非常低(底物產(chǎn) 氫的轉(zhuǎn)化效率都低于50%以下)。然而，實(shí)際工業(yè)廢水中，許多發(fā)酵工業(yè)廢水含 有大量的丁酸，如暗發(fā)酵產(chǎn)氫廢水等。
因此，需要找到一株產(chǎn)氫底物譜寬，又能高效地將各種有機(jī)物轉(zhuǎn)化成氫氣 的光合細(xì)菌菌株。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種產(chǎn)氫底物范圍廣且能夠高效地將各種有機(jī)物 轉(zhuǎn)化成氫氣的產(chǎn)氫光合細(xì)菌。
在本發(fā)明的第一方面，提供一種細(xì)菌，所述的細(xì)菌屬于光合細(xì)菌紅細(xì)菌屬 (朋WoZ^"er)，并且所述的細(xì)菌在光照條件下，以丁酸為底物產(chǎn)生氫氣的轉(zhuǎn) 化率超過(guò)70%。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選例中，所述的細(xì)菌以低分子有機(jī)酸(更優(yōu)選的，為 C2-C5的有機(jī)酸)為底物轉(zhuǎn)化成氫氣的效率超過(guò)659&(優(yōu)選的，為65-85%;更優(yōu)選 的，為70-85%)。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選例中，所述的細(xì)菌為類球紅細(xì)菌。 在本發(fā)明的另一優(yōu)選例中，所述細(xì)菌在中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心的保藏號(hào) 為CCTCC M 206099。
在本發(fā)明的第二方面，提供所述細(xì)菌的用途，所述細(xì)菌用于 (i)利用有機(jī)物光厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫；或
(ii)處理有機(jī)廢物和/或有機(jī)廢水。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選例中，所述的有機(jī)物選自有機(jī)酸、糖類、或醇類等 有機(jī)物質(zhì)。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選例中，所述的有機(jī)酸為低分子有機(jī)酸(更優(yōu)選的，為 C2-C5的有機(jī)酸)。更優(yōu)選的，所述的有機(jī)酸為選自乙酸、丙酸、乳酸、丁酸、 戊酸、琥珀酸、蘋(píng)果酸、丙酮酸、苯甲酸、或檸檬酸等。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選例中，所述的糖類選自單糖，或多糖。更優(yōu)選的， 所述的糖類選自葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽糖、木糖、阿拉伯糖、纖維二糖、 或可溶性淀粉等。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選例中，所述的醇類選自乙醇、丙醇、丁醇、丙三醇、 或甘露醇。
在本發(fā)明的第三方面，提供一種生產(chǎn)氫氣的方法，所述方法包括
(1) 在底物存在和光照厭氧條件下，培養(yǎng)所述的細(xì)菌從而產(chǎn)生氫氣，其中所述 的底物為有機(jī)物，和
(2) 收集步驟(l)中所產(chǎn)生的氫氣。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選例中，所述的有機(jī)物選自有機(jī)酸、糖類、醇類、或其組合。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選例中，在步驟(1)中，還包括在培養(yǎng)中添加微量元素、 維生素和氮源。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選例中，所述的維生素選自以下一種或多種硫胺素、生 物素或煙酸。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選例中，所述的微量元素選自以下一種或多種硫酸錳、 硼酸、硝酸銅、硫酸鋅、或鉬酸鈉等。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選例中，所述的氮源選自以下一種或多種硫酸銨、谷氨 酸、或乙醇胺等。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選例中，在步驟(1)中，培養(yǎng)的pH值在7.0士1.0。更優(yōu)選
的，pH值為7.0士0.5;更優(yōu)選的，pH值為6.8-7.5。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選例中，在步驟(1)中，培養(yǎng)的溫度在30土5t:。更優(yōu)選 的，溫度在30士3。C;更優(yōu)選的，溫度為28-3rC。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選例中，在步驟(l)中，光照條件為4500士2500 1ux。更 優(yōu)選的，光照條件為4500士1500 lux;更優(yōu)選的，光照條件為4500士500 lux。 在本發(fā)明的另一優(yōu)選例中，所述的底物存在于廢水中。 在本發(fā)明的另一優(yōu)選例中，所述的底物的濃度為10mM-60mM。
在本發(fā)明的第四方面，提供一種有機(jī)廢物(如有機(jī)廢物的厭氧發(fā)酵液)和/ 或有機(jī)廢水處理的方法，所述方法包括
在有機(jī)廢物(如有機(jī)廢物的厭氧發(fā)酵液)和/或有機(jī)廢水中加入所述的細(xì)菌， 使之分解有機(jī)廢物和/或有機(jī)廢水中存在的有機(jī)物(更優(yōu)選的，使之轉(zhuǎn)變成氫氣和 二氧化碳)。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選例中，所述的有機(jī)廢物和/或有機(jī)廢水為工業(yè)發(fā)酵廢 水；或廚余廢棄物厭氧發(fā)酵廢水。
本發(fā)明的其它方面由于本文的公開(kāi)內(nèi)容，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而 易見(jiàn)的。


圖1顯示了類球紅細(xì)菌ZX-5的外觀形態(tài)(掃描電鏡)。
圖2顯示了類球紅細(xì)菌ZX-5光合內(nèi)膜(透射電鏡)，其中，光合內(nèi)膜為囊 泡狀。。
圖3顯示了類球紅細(xì)菌不同菌株的ERIC指紋圖譜。其中，各個(gè)泳道代表不 同菌株的相應(yīng)的PCR產(chǎn)物的電泳結(jié)果，泳道l為marker，泳道2、 3為ZX-5，泳道 4、 5為Rs601，泳道6為SHS-4，泳道7為Ycs-1，泳道8為DS-1，泳道9為YXZ-1， 泳道10為SHS-1，泳道ll、 12為DST-3，泳道13為ZY-1，泳道14為YSC，泳道15 為marker。并且，a表示被切割的特異性條帶。
圖4顯示了根據(jù)特異條帶a設(shè)計(jì)引物再次擴(kuò)增驗(yàn)證，只有ZX-5菌株的相應(yīng)產(chǎn) 物才能擴(kuò)增出這條特異性的條帶。其中，2#3、 601、 2#、 3#、 4#、 8#、 SHS、 12、 13分別代表菌株ZX-5、 Rs601、 Yes-1、 DS-1、 YXZ-1、 DST-1、 SHS、 ZY-1、 YSC相應(yīng)的擴(kuò)增產(chǎn)物的條帶。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明人經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究和反復(fù)的試驗(yàn)，找到一種產(chǎn)氫底物譜寬且能夠高 效地將各種有機(jī)物轉(zhuǎn)化成氫氣的產(chǎn)氫光合細(xì)菌。所述的產(chǎn)氫光合細(xì)菌能將多種 有機(jī)酸、糖類和醇類高效率地轉(zhuǎn)化為氫氣，可廣泛應(yīng)用于各種有機(jī)酸和糖類廢 水(工業(yè)有機(jī)廢水及工業(yè)發(fā)酵廢水)的處理以及以這些有機(jī)物為底物進(jìn)行光發(fā) 酵產(chǎn)氫。基于此完成了本發(fā)明。
本發(fā)明所述的產(chǎn)氫光合細(xì)菌是通過(guò)以下方法、經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的分析和篩選而獲 得的從海南、湖北、陜西、上海等全國(guó)不同地方采取不同性質(zhì)的海水、淡水、
池塘水及工廠排放的污水和污泥等樣品，釆用改良后的RCVB培養(yǎng)基分離產(chǎn)氫
光合細(xì)菌；分離所得產(chǎn)氫光合細(xì)菌進(jìn)行反復(fù)純化，并篩選獲得本發(fā)明的高效產(chǎn) 氫的菌株。
經(jīng)鑒定，本發(fā)明涉及的產(chǎn)氫細(xì)菌屬于紫色非硫細(xì)菌，紅螺菌科
(朋Mos;^'rW7aceae)紅細(xì)菌屬(^0(/o&"er)類球紅細(xì)菌種。因此，本發(fā)明人 將所述的產(chǎn)氫光合細(xì)菌命名為"類球紅細(xì)菌(朋oc/o&"er s/ 力aer^Ves )ZX-5"，其在中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心的保藏號(hào)為CCTCC M 206099，保藏日為2006年9月18日。
如本文所用，術(shù)語(yǔ)"紫色非硫光合細(xì)菌ZX-5"，"類球紅細(xì)菌ZX-5"， "產(chǎn)氫光合細(xì)菌ZX-5"，"光合細(xì)菌ZX-5"或"ZX-5"可互換使用，都指保 藏號(hào)為CCTCC M 206099的類球紅細(xì)菌ZX-5。
本發(fā)明的光合細(xì)菌具有如下生物學(xué)特征
1.形態(tài)特征和培養(yǎng)特征
本發(fā)明的類球紅細(xì)菌ZX-5為革蘭氏陰性，在RCVB培養(yǎng)基中呈卵圓形，單 個(gè)排列，菌體長(zhǎng)0.99-1.31 um，寬0. 5-0.7iim繁殖方式是二分裂，無(wú)單根極 生鞭毛，光合內(nèi)膜結(jié)構(gòu)為囊泡狀。該細(xì)菌在光照厭氧條件下生長(zhǎng)較快，呈棕紅 色，在RCVB的平板上，菌落呈圓形，光滑，濕潤(rùn)，稍突起，邊緣整齊，有光 澤，不粘；它在暗好氧條件下也能生長(zhǎng)，呈深紅色，在平皿上菌落中央呈紅色， 四周呈乳白色。
本發(fā)明的類球紅細(xì)菌ZX-5的色素成分在RCVB培養(yǎng)基上，對(duì)細(xì)菌活細(xì)胞 進(jìn)行吸收光譜掃描分析，細(xì)菌體內(nèi)吸收光譜出現(xiàn)類胡蘿卜素的吸收峰值，即 478nm和513nm;吸收光譜圖上也出現(xiàn)細(xì)菌葉綠素a的三個(gè)高峰值，即590、 801 禾口 852nm。
2. 生理生化特征
(1) 維生素的利用
采用不加混合維生素的RCVB作基礎(chǔ)培養(yǎng)基時(shí)，分別添加硫胺素，生物素 和煙酸，三者的濃度均為lmg/ml或添加它們各種組合或缺失其中一種或兩種 的組合。
結(jié)果表明，本發(fā)明的類球紅細(xì)菌ZX-5只有在三種維生素同時(shí)存在時(shí)，才 能生長(zhǎng)。
(2) 青霉素酶平皿檢測(cè)
青霉素酶平皿檢測(cè)試驗(yàn)表明，本發(fā)明的類球紅細(xì)菌ZX-5能明顯抗青霉素 酶，抗青霉素濃度范圍為5-50ug/ml。
(3) 碳源的利用和不同碳源對(duì)菌體放氫性能的影響
本發(fā)明的類球紅細(xì)菌ZX-5有廣泛的碳源譜和產(chǎn)氫底物在光照厭氧條件 下，乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、苯甲酸、檸檬酸、蘋(píng)果酸、乳酸；葡萄 糖、果糖、蔗糖、麥芽糖、木糖、阿拉伯糖、纖維二糖、可溶性淀粉等單糖和 多糖，乙醇、丁醇、丙三醇，甘露醇等醇類都能很好生長(zhǎng)。
其中，菌株ZX-5產(chǎn)氫的最佳碳源為琥珀酸、丁酸、乳酸、蘋(píng)果酸、乙酸、 丙酸以及單糖、甘露醇等。但在利用己酸、苯甲酸、纖維二糖、可溶性淀粉和 丙三醇類等碳源作底物時(shí)，菌株生長(zhǎng)很好，但產(chǎn)氫性能相對(duì)來(lái)說(shuō)不如利用琥珀 酸、丁酸、乳酸、蘋(píng)果酸、乙酸、丙酸以及單糖和甘露醇作為底物的情況。
3. 菌株的分子生物學(xué)特征
根據(jù)細(xì)菌16S rRNA基因中的特異保守序列設(shè)計(jì)PCR引物，擴(kuò)增高產(chǎn)氫菌 株16S rRNA基因，通過(guò)測(cè)序并將序列與Genbank中已知16S rRNA基因序列進(jìn) 行Blast以及DNAMAN軟件進(jìn)行多重比對(duì)，初步確定本發(fā)明的光合細(xì)菌在分類 學(xué)中的菌株屬種的位置。
其次，經(jīng)過(guò)利用 Enterobacterial Repetitive intergenic consensus (ERIC)-PCR的指紋圖譜(fingerprinting),可以找到本發(fā)明的光合細(xì)菌ZX-5 與其它不同和相同屬種各個(gè)菌株之間存在不同的特異性條帶作為本發(fā)明的光 合細(xì)菌ZX-5特有的指紋圖譜，經(jīng)割膠回收測(cè)序，可以得到該菌株特有的基因 序列。
然后，根據(jù)該基因序列再次設(shè)計(jì)引物，再次進(jìn)行ERIC-RCP擴(kuò)增驗(yàn)證，只 有在本發(fā)明的類球紅細(xì)菌ZX-5中可以擴(kuò)增出該條特異性條帶，因此可見(jiàn)這條 帶為類球紅細(xì)菌ZX-5所特有的條帶。
4.工程應(yīng)用特性
本發(fā)明的類球紅細(xì)菌ZX-5能夠高效利用廢水中的有機(jī)物進(jìn)行生物制氫，并 同時(shí)降低廢水中C0D，使工業(yè)廢水得到進(jìn)一步的處理。本發(fā)明的類球紅細(xì)菌ZX-5 可利用琥珀酸廢水、酒精廠發(fā)酵廢水以及醋酸廢水，糖蜜廢水，并可利用生活 垃圾暗發(fā)酵產(chǎn)氫后的發(fā)酵廢水等進(jìn)行光合發(fā)酵產(chǎn)氫。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例中，本發(fā)明的類球紅細(xì)菌ZX-5能把這些廢水中的低 分子有機(jī)酸(琥珀酸、乙酸、丁酸、丙酸、乳酸、戊酸等)和糖類以超過(guò)65%的 轉(zhuǎn)化效率轉(zhuǎn)化為清潔的氫能(H2含量占仏和C02混氣含量的95-99%)，其余部分 有機(jī)酸和糖類供菌體生長(zhǎng)利用。并且，菌體本身含有40-50%的蛋白質(zhì)(可以作 家畜的高營(yíng)養(yǎng)的飼料蛋白)以及價(jià)格昂貴的輔酶Q和類胡蘿卜素(對(duì)人體健康和 抗疾病所必需的營(yíng)養(yǎng)元素)。產(chǎn)氫結(jié)束后的廢水，經(jīng)菌體綜合利用后，可以直 接達(dá)標(biāo)排放。
本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)在于
本發(fā)明的類球紅細(xì)菌ZX-5是一種產(chǎn)氫底物譜范圍廣且能夠高效地將各種 有機(jī)酸轉(zhuǎn)化成氫氣的產(chǎn)氫光合細(xì)菌。它能將多種有機(jī)酸、糖類和醇類高效率地 轉(zhuǎn)化為氫氣，便于廣泛應(yīng)用于各種有機(jī)酸廢水的處理以及以這些有機(jī)酸為底物 進(jìn)行光發(fā)酵產(chǎn)氫。并且，在經(jīng)菌體綜合利用后，光發(fā)酵產(chǎn)氫結(jié)束后的廢水可以
直接達(dá)標(biāo)排放，有利于廢水的綜合利用，減少環(huán)境污染，同時(shí)大大降低了生物 制氫的成本。
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō) 明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。下列實(shí)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)方 法，通常按照常規(guī)條件，例如Sambrook等人，分子克隆實(shí)驗(yàn)室手冊(cè)(New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989)中所述的條件，或按照制造廠 商所建議的條件。
實(shí)施例1高效產(chǎn)氫菌株的獲得和特征分析
本實(shí)施例按照下列步驟進(jìn)行富集、分離、純化以及優(yōu)選高效產(chǎn)氫菌株，并 分析其特征。
(一) 富集、分離、純化
從海南、湖北、陜西、上海等全國(guó)不同地方的不同性質(zhì)的海水、淡水、池 塘水及工廠排放的污水和泥等樣品中分離光合細(xì)菌。分離培養(yǎng)基為改良后的 RCVB培養(yǎng)基，其包含(g/L):基本鹽溶液50ml; DL-蘋(píng)果酸20ml (20%, pH6. 8); 磷酸緩沖液7.5ml;維生素溶液1.0ml，硫酸銨或者谷氨酸lg。其中，基本鹽 溶液含有MgS04 7H20 4g， CaCl2 ,0 1, 5g， FeS04. 7H20 0. 236g， Na2EDTA 0. 4g， 微量元素液20ml;微量元素液的組成為MnS04. 7H20 0.21g， H3B03 0. 28g， Cu(N03 )2 7H20 0. 004g， ZnS04. 7H2o 0. 024g， NaMo04 2H20 0. 075g。培養(yǎng)溫度 控制在25-32°C，光強(qiáng)為3000-50001ux。
經(jīng)過(guò)反復(fù)(約5-6次)富集培養(yǎng)后，產(chǎn)氫細(xì)菌被富集了。然后進(jìn)行平板劃線 篩選，在厭氧罐里(gaspak system)厭氧培養(yǎng)，溫度控制在30°C ，光強(qiáng)為 3000-5000勒克斯(lux),培養(yǎng)3-4天，挑不同單菌落在LB平板上重復(fù)幾次劃 線，直到在平板上2-3次的驗(yàn)證均為單菌落為止。
(二) 篩選和優(yōu)化髙效產(chǎn)氫細(xì)菌
將平板上的單菌落接種到產(chǎn)氫培養(yǎng)基中，進(jìn)行產(chǎn)氫實(shí)驗(yàn)。根據(jù)產(chǎn)氫量的多 少進(jìn)行產(chǎn)氫菌株的篩選。
將產(chǎn)氫量高的菌株再進(jìn)行菌株產(chǎn)氫條件的優(yōu)化，優(yōu)化到高效產(chǎn)氫菌株
ZX-5，其產(chǎn)氫的最適pH值為6.8-7.5，最佳光強(qiáng)為3500-50001ux，最適溫度 為30°C。
經(jīng)測(cè)定，在分別以琥珀酸和丁酸為底物時(shí)，在它們各自最佳的底物產(chǎn)氫濃 度(最佳底物濃度均是50mM)時(shí)，產(chǎn)氫速率達(dá)110 ml H2/(L培養(yǎng)液'h)，底物 轉(zhuǎn)化效率分別達(dá)到83%， 72%。
經(jīng)分析，菌株ZX-5所產(chǎn)氣體為氫氣和二氧化碳，其中氫氣含量占混氣的 90-95%。再對(duì)該菌株進(jìn)行形態(tài)和生理生化的分析鑒定。
(三)菌株的形態(tài)和生理生化的特征
1. 形態(tài)特征
本發(fā)明的類球紅細(xì)菌ZX-5的外觀形態(tài)見(jiàn)圖l(掃描電鏡)所示，類球紅細(xì) 菌ZX-5光合內(nèi)膜如圖2(透射電鏡)所示。如圖2所示，其中，光合內(nèi)膜為囊泡狀。
菌株ZX-5既能進(jìn)行光照厭氧生長(zhǎng)，又能進(jìn)行黑暗需氧生長(zhǎng)，但兩種生長(zhǎng) 方式的顏色不一樣前者是呈棕紅色，后者呈深紅色。在改良后的RCVB平板
培養(yǎng)基上，菌落呈圓形，光滑，濕潤(rùn)，稍突起，邊緣整齊，有光澤，不粘；它
在暗好氧條件下，在平皿上菌落中央呈紅色，四周呈乳白色。從光合色素成分
分析，ZX-5的活細(xì)胞掃描結(jié)果為，該菌株既有類胡蘿卜素的特征吸收峰，即 478 nm和513nm;還有細(xì)菌葉綠素a的特征吸收峰，即590 nm、 801 nm和852
2. 生理生化特征
在分光光度計(jì)660nm，測(cè)得菌株ZX-5穩(wěn)定產(chǎn)氫時(shí)期的OD值為2. 5左右， 對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期OD值1.8左右為最佳接種時(shí)期，菌體干重為1.2-1. 5g/L，蛋白質(zhì) 含量占菌體干重40-50%左右。
在碳源的利用方面ZX-5菌株能廣泛地利用各種低分子有機(jī)酸(乙酸、丙 酸、丁酸、戊酸、己酸、苯甲酸、檸檬酸、蘋(píng)果酸、乳酸)、各種糖類(葡萄糖、 果糖、蔗糖、麥芽糖、木糖、阿拉伯糖、纖維二糖、可溶性淀粉等單糖和多糖)、 以及各種醇類(乙醇、丁醇、丙三醇和甘露醇等)生長(zhǎng)。利用碳源產(chǎn)氫最佳的底 物是小分子有機(jī)酸，其次是部分糖類和醇類(如琥珀酸、乙酸、丁酸、丙酸、 乳酸、戊酸，D-木糖，甘露醇等)，在利用不同底物的不同濃度時(shí)，產(chǎn)氫差異 很大，比如丁酸的濃度超過(guò)60mM，會(huì)產(chǎn)生明顯抑制產(chǎn)氫現(xiàn)象。然而，本領(lǐng)域人 員可方便地改變(如提高或降低)底物的濃度，從而有利于本發(fā)明的ZX-5菌株 進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)氫。
在利用這些小分子有機(jī)酸中，在它們利用底物轉(zhuǎn)化成氫氣的最佳底物濃度 時(shí)，底物產(chǎn)氫的轉(zhuǎn)化效率如表1所示。因此可見(jiàn)，菌株ZX-5具有把多種有機(jī) 酸高效轉(zhuǎn)化成氫氣的能力，尤其是能夠把丁酸高效率(如約72%)地轉(zhuǎn)化成氫氣， 比現(xiàn)有技術(shù)中的光合細(xì)菌利用丁酸產(chǎn)氫的轉(zhuǎn)化效率提高了 2-3倍。光合細(xì)菌利 用有機(jī)酸產(chǎn)生的氣體只有H2和C02，其中H2含量占到混氣的85-95%;其剩余有 機(jī)酸用于菌體生長(zhǎng)。
光發(fā)酵產(chǎn)氫結(jié)束后，檢測(cè)發(fā)酵液中剩余有機(jī)酸不到lmM，而且發(fā)酵液pH值 幾乎不變，仍然為7.0左右，把光合細(xì)菌菌體綜合利用后，發(fā)酵液可以直接達(dá) 標(biāo)排放，不帶來(lái)環(huán)境污染。
_表1光合細(xì)菌ZX-5利用不同底物產(chǎn)氫的情況_
有機(jī)酸最佳產(chǎn)氫最大H2產(chǎn)總H2含量總H2含量底物轉(zhuǎn)化 OD
底物濃度率(ml/L. h) (ml/38ml)(ml/L) 效率(％) (660nm)
乙酸35mM90. 786士4226365.721. 62
乳酸50mM99. 5212±2557872.412. 42
丙酮酸30mM100. 9170土12447472.651. 66
丁酸50mM110. 78279土50797171.54. 12
琥珀酸50mM120. 6272±6715783.213. 00
蘋(píng)果酸30mM110. 9115±2302668.732. 39
反應(yīng)條件常溫常壓，光照厭氧情況下，在38ml的試管里發(fā)酵產(chǎn)氫。
(四)菌株的分子生物學(xué)特征
提取細(xì)菌ZX-5的總基因組進(jìn)行16S rRNA序列擴(kuò)增，引物為細(xì)菌通用引物 如下
正向弓l物5， -GAGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3， (SEQ ID NO: 3);
反向弓l物5' -CTACGGCTACCTTGTTACGA-3'(SEQ ID NO: 4)。
采用PCR(25u l)體系模板lul，正向引物0.5ul，反向引物0.5p1， 10Xbuffer 2. 5ul， dNTP(2. 5Mm)2 u 1， ex—Taq 0. 25yl， H20 18. 25 ul，擴(kuò) 增條件95°C， 5min; 95°C， 30s， 55°C， 30s， 72°C， lmin30s， 35個(gè)循環(huán)， 72°C， 10min， 4"C結(jié)束。
PCR擴(kuò)增結(jié)束后，進(jìn)行克隆、測(cè)序，得到菌株ZX-5的16S rRNA序列，在 GenBank中序列比對(duì)，發(fā)現(xiàn)與GenBank中類球紅細(xì)菌Rhodobacter sphaeroides 2.4.1 (gi|77389406|gbiCP000144.1|)的同源性為99%。因此，基本確認(rèn)菌株ZX-5 是紫色非硫光合細(xì)菌類球紅細(xì)菌。這與該菌株的形態(tài)和生理生化的指標(biāo)鑒定為 紫色非硫光合細(xì)菌類球紅細(xì)菌是一致的。但在類球紅細(xì)菌種中，菌株ZX-5是 一個(gè)產(chǎn)氫能力很好，又能廣泛利用各種底物產(chǎn)氫的新菌株，尤其能高效利用丁 酸和琥珀酸廢水產(chǎn)氫，比目前現(xiàn)有技術(shù)中的光合細(xì)菌利用丁酸廢水產(chǎn)氫的轉(zhuǎn)化 效率高2-3倍，達(dá)到了 72%。而且，該菌株利用其它有機(jī)酸產(chǎn)氫的轉(zhuǎn)化效率也 非常高，如乳酸、丙酮酸、丙酸、乙酸等，底物轉(zhuǎn)化成氫氣的效率一般可達(dá)到 65%-85%。
為了找到菌株ZX-5特異性條帶作為該菌株基因序列標(biāo)記，又對(duì)菌株ZX-5 以及其它同屬于類球紅細(xì)菌的菌株的基因組進(jìn)行ERIC-PCR擴(kuò)增
正向引物5， -ATgTAAgCTCCTggggATTCAC-3，(SEQ ID NO: 5);
反向引物5， -AAgTAAgTgACTggggTgAgCg-3，(SEQ ID NO: 6)。
采用的PCR擴(kuò)增條件如下95"C 7min，94'C lmin，52°C lmin，65°C 2min， 30個(gè)循環(huán)后，65°C 16min， 4。C結(jié)束。
結(jié)果，找到同屬于類球紅細(xì)菌中各個(gè)菌株之間的差異條帶如圖3所示，各 個(gè)泳道代表不同的菌株的相應(yīng)PCR擴(kuò)增產(chǎn)物的電泳結(jié)果，其中，泳道l為 marker,泳道2、 3為ZX-5菌株，泳道4、 5為Rs601菌株(購(gòu)自澳大利亞昆士 蘭大學(xué))，泳道6為SHS-4菌株(購(gòu)自上海植物生理生態(tài)研究所)，泳道7為Ycs-l 菌株，泳道8為DS-1菌株，泳道9為YXZ-1菌株，泳道10為SHS-1菌株，泳 道ll、 12為DST-3菌株(購(gòu)自上海植物生理生態(tài)研究所)，泳道13為ZY-l菌 株，泳道14為YSC菌株(購(gòu)自澳大利亞昆士蘭大學(xué))，泳道15為marker， a表
示被切割的特異性條帶。上述菌株中，除了菌株ZX-5和部分來(lái)自于其它研究 機(jī)構(gòu)的菌株外，其余的菌株為本發(fā)明人在篩選過(guò)程中分離所得的同屬于類球紅 細(xì)菌的菌株。
割下特異性a條帶，克隆測(cè)序；然后再對(duì)測(cè)序結(jié)果設(shè)計(jì)引物，針對(duì)前述各
菌株的基因組DNA進(jìn)行擴(kuò)增驗(yàn)證，只有菌株ZX-5的相應(yīng)PCR產(chǎn)物才能擴(kuò)增出 這條特異性條帶，如圖4所示，其中2tt3代表菌株ZX-5，其余編號(hào)依次分別代 表其余的光合細(xì)菌菌株的相應(yīng)PCR產(chǎn)物的擴(kuò)增條帶，分別是Rs601 (601)， Yes-1(2#)， DS—1(3#)， YXZ-1(4共)，DST-1 (8tt) ， SHS， ZY-1(12)， YSC(13)等 光合細(xì)菌菌株。
菌株ZX-5的16s rRNA的基因序列如SEQ ID NO: 1所示。菌株ZX-5的特 異條帶a對(duì)應(yīng)的基因序列如SEQ ID NO: 2所示。
SEQ ID NO
caagcttgea tcactgatcc agaaccaatt gtcatgctgt atccgaactg tagcccaacc aceggcagtt cgttgccgga tgtgcgatcc tggtaaggtt ccgtcaattc gttaggtgtg gactaccagg gagccagtga cacteggaat gggttgagcc agtaattccg eggggcttet aggecttcat ccactgctgc tctcaaacca a_3cgcgggcc ccagtttccc geegctaagt tetgagecag
:1:
tgectgeagg taccgtggtc cccatggtgt tacgegatta agacagcttt egtaagggee tccctagagt cttaaccgaa agecgaactg ctgcgcgttg ctttgagttt tcsccg貼C3 gtatctaatc gccgccttcg tccactcacc ctgggatttc aatsaegcta tctggtggta cgatcacgcg ctcccgtagg gctatggatc gatcctttgc
ggggctattc
ccgaagactt gstcaaactc
tcgacgattc ggctgcctcc gaegggeggt etagegatte ttgggattsa atgaggactt gcccaactga catctcacga
cttcgaatta taaccttgcg gcatgctgcc ctgtttgctc ccactggtgt tctctcgacc acctctgact gccccctccg cegtcattat gcatggctag agtctgggcc gtcggcttgg cgataaatct
cgctcgactt tc33tctcta
tacggctacc tettgegagg gtgtacaagg cgacttcatg cccattgtca gacgtcatcc atgctggc3a cacgagctga ctctggaacc aaccacatgc gccgtactcc cgacgactgg cccacgcttt tcctccgaat teaagategg ttccgatccg tattaccgeg cttcccscct atcaggcttg gtgtctcagt taggecatta ttcccccgta ggcacgttcc gcatgtgtta gaggatcccc
ttgttacgac ttggcgcacc cccgggaacg gggtcaagtt ctgccattgt sceiccttcct ctsaggacgt cgacsgccat gcgatcgcca tccaccgctt ecaggeggaa esttcstegt cgcacctcag atetsegsst aagtttcaaa cctacgtgcg getgetggea gaaagatctt cgcccattgt cccagtgtgg
CCCC3CCS3C
gggcacattc cacgcgttac ggcctgccgc gggtaccgag
ttcaccccag gecttegggt tattcaccgc gcagacccca agcacgtgtg ccggcttatc gggttgcgct gcagcacctg tgccasgggt gtgcgggccc tgettaatec ttacggcgtg egtcagtate ttcscctcts ggcagttcca ctttscgccc eggagttage
t3C33CCCt3
ctaagattcc ctgatcatcc tacctastcc ggtattactc tcacccgtcc cagegttcat ctcga
60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720 780 840 900 9S0 1020 1080 1140 1200 1260 1320 1380 1440 1495
SEQ ID NO:
gattatgtsa gaatttggcc cgccatccgc ctttgggccg ctgcgsatsg cgggtggcac gcctcgggcc gttccgtcag tcaccgaaaa gactcaccgt
2:
gctcctgggg acttggcttg sggggctegg ggtgcatctg eggaeggega ccagcaagct aegagegteg cgccctttga atcagcgcct cctcccgcgg
attcacegtg cgcgtatcag atgcgaagcg tcgtccsiagg ctacggctca ggacegcaga cggtcgccaa acttteggga tgsctegsat acctgcggac
ggatggacca ttcatatcag gtcggtggct cgcgccctcc taccaagcct gtggcgccgt cgctgctccg aaaccgcgtt cgcccgttcg ggcggcatga
acgaattcat aegttcttet atagcatget gsggagcggt gggtcgtgca gccgcgaaca gccaaccccg gectttcaga gattgeagtc
CCCtCCCt53
ctsttcccct gggegggaac ctgatggccg gtccgcaacc teasgstgeg ggecgaatag cttcctcttc tttteggatt atttccgatg taccctgcsc
60 120 180 240 300 360 420 480 540 600
gccccaaccg cctgaccgtc acatcaccat tttcgcgcat ttcccggacg gcccctcggc "0 cgcccgacgg tcccctcatg ccttgtggaa tccccaggag cttacataat 710
實(shí)施例2工程應(yīng)用實(shí)例
1. 光合細(xì)菌zx-5利用琥珀酸廢水在6升發(fā)酵罐里光厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫
將細(xì)菌ZX-5用改良后的RCVB培養(yǎng)基在30°C，搖床轉(zhuǎn)速200rpm/min，黑 暗需氧預(yù)培養(yǎng)24小時(shí)，然后可將之按5-7%接種量接種到琥珀酸廢水中進(jìn)行發(fā) 酵產(chǎn)氫。
將從上海申人琥珀酸廠取回的琥珀酸廢水(含有琥珀酸1.75%)作適當(dāng)稀 釋，稀釋到50mM左右(琥珀酸濃度約1.3590，然后添加光合細(xì)菌ZX-5生長(zhǎng)所需 的營(yíng)養(yǎng)元素(即省略了DL-蘋(píng)果酸的改良RCVB培養(yǎng)基中所有成分)調(diào)pH為7.0左 右，在光照4000-5000 lux、溫度為28-31。C、轉(zhuǎn)速300-500rpm/min的條件下光 厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫，整個(gè)光發(fā)酵產(chǎn)氫在6L的反應(yīng)器中進(jìn)行。
氫氣含量占混氣(氫氣和二氧化碳)96%，經(jīng)二氧化碳吸收裝置處理后，氫氣 純度達(dá)99. 99%，并且最高產(chǎn)氫速率為90mlH2/L h，底物轉(zhuǎn)化效率80%，每升 原廢水產(chǎn)27L左右的純氫，產(chǎn)氫后的發(fā)酵液，僅有0.007%(不到lmM)的琥珀酸 被剩下，廢水C0D降低了88y。。經(jīng)菌體綜合利用后，發(fā)酵液可以直接排放，不 帶來(lái)環(huán)境污染。
2. 菌株ZX-5利用生產(chǎn)酒精的發(fā)酵廢水產(chǎn)氫在6升發(fā)酵罐里光厭氧發(fā)酵產(chǎn)
氧
利用河南天冠集團(tuán)生產(chǎn)酒精廢液進(jìn)行暗發(fā)酵產(chǎn)氫后，發(fā)酵液中主要含有的 有機(jī)酸為乙酸和丁酸以及少量的戊酸等，其濃度分別為5.4g/l， 1.0g/l， 0. 08g/l。
將發(fā)酵液作適當(dāng)稀釋(稀釋倍數(shù)根據(jù)光發(fā)酵利用乙酸和丁酸的最佳濃度分 別為35mM和50mM)，然后添加細(xì)菌ZX-5生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)元素(即省略了 DL-蘋(píng)果酸的改良RCVB培養(yǎng)基中所有成分)，添加方法按照本實(shí)施例第l部分，調(diào) pH為7.0，接入光合細(xì)菌ZX-5在光照4000-5000 lux，溫度為28-31。C條件下 厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫。
結(jié)果測(cè)得，最高產(chǎn)氫速率到達(dá)100ral H2/L h，底物轉(zhuǎn)化效率71%，每升原 酒精廢水經(jīng)暗發(fā)酵產(chǎn)氫后的廢液，僅在光發(fā)酵產(chǎn)氫這步工藝中，能夠產(chǎn)純氫
同樣，在光發(fā)酵產(chǎn)氫結(jié)束后，僅有非常少量的丁酸剩下(0.007%)，經(jīng)菌體
綜合利用后，發(fā)酵液直接排放，不會(huì)有環(huán)境污染。
3.利用生活垃圾暗發(fā)酵產(chǎn)氫后的廢水進(jìn)行光發(fā)酵產(chǎn)氫
將食堂殘余的生活垃圾經(jīng)攪拌器攪碎后，接入天然的混合菌群土樣在常溫 常壓下黑暗發(fā)酵產(chǎn)氫，產(chǎn)氫后的發(fā)酵液被光合細(xì)菌ZX-5再次光厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫。 經(jīng)黑暗發(fā)酵產(chǎn)氫后，發(fā)酵廢液中主要含有有機(jī)酸(乙酸，丁酸分別為3.35g/l， 6. 69g/l)。按照本實(shí)施例第1部分那樣，稀釋和添加營(yíng)養(yǎng)元素，調(diào)pH為7.0， 再按5%的接種量把光合細(xì)菌ZX-5接種到調(diào)配好的發(fā)酵液中進(jìn)行光厭氧發(fā)酵產(chǎn) 氫(在6升光發(fā)酵罐中)，光發(fā)酵條件同本實(shí)施例的第l部分。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果為光發(fā)酵產(chǎn)氫的量是暗發(fā)酵產(chǎn)氫的2倍多，并且同樣，在光發(fā)酵 產(chǎn)氫結(jié)束后，僅有非常少量的丁酸剩下(0.007%),經(jīng)菌體綜合利用后，發(fā)酵液 可以直接排放，不會(huì)有環(huán)境污染，這消除了暗發(fā)酵產(chǎn)氫中積累的大量有機(jī)酸所 帶來(lái)的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。
每升黑暗發(fā)酵結(jié)束后的發(fā)酵液，能夠在光厭氧發(fā)酵中產(chǎn)純氫8.8125升左 右，這不僅增加了廢棄生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氫能的利用效率，同時(shí)為處理暗發(fā)酵產(chǎn)氫 后的發(fā)酵液的資源化利用并減少環(huán)境污染提供了新的途徑。
實(shí)施例3利用糖類或醇類產(chǎn)氫
以0. 4%的葡萄糖和甘露醇分別作底物，其余營(yíng)養(yǎng)成分是沒(méi)有添加蘋(píng)果酸的 改良的RCVB培養(yǎng)基，在光照40001ux，溫度3(TC條件下，在38ml的試管里進(jìn) 行光厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫實(shí)驗(yàn)，兩種底物(葡萄糖和甘露醇)最大產(chǎn)氫速率分別為 105mlH2/L*h， 110 mlH2/L*h，產(chǎn)生的氣體為氫氣和二氧化碳，兩底物轉(zhuǎn)化效 率分別50%， 65%。剩余底物被用于菌體生長(zhǎng)所需。
在光發(fā)酵產(chǎn)氫結(jié)束后，幾乎都沒(méi)有檢測(cè)到葡萄糖和甘露醇在發(fā)酵液中的剩 余，所以把菌體綜合利用后，發(fā)酵液可以直接達(dá)標(biāo)排放。
菌種保藏
本發(fā)明涉及的類球紅細(xì)菌ZX-5已經(jīng)保藏于中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心
(CCTCC)，保藏號(hào)為CCTCC M 206099，保藏日為2006年9月18日。
在本發(fā)明提及的所有文獻(xiàn)都在本申請(qǐng)中引用作為參考，就如同每一篇文獻(xiàn) 被單獨(dú)引用作為參考那樣。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明的上述講授內(nèi)容之后， 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申 請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。 序列表
<110>中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院 <120>高效產(chǎn)氫光合細(xì)菌及其應(yīng)用
<130〉 065773
<160> 6
<170〉 Patentln version 3. 3
<210〉 1
<211> 1495
<212> 腿
〈213> 紅細(xì)菌屬(Rhodobacter)
<400〉 1
caagcttgcatgcctgcaggtcgacgattctacggctaccttgttacgacttcaccccag60
tcactgatcctaccgtggtcggctgcctcctcttgcgaggttggcgcaccgccttcgggt120
agaaccaattcccatggtgtgacgggcggtgtgtacaaggcccgggaacgtattcaccgc180
gtcatgctgttacgcgattactagcgattccgacttcatggggtcaagttgcagacccca240
atccgaactgagacagctttttgggattaacccattgtcactgccattgtagcacgtgtg300
tagcccaacccgtaagggccatgaggacttgacgtcatccacaccttcctccggcttatc360
accggcagtttccctagagtgcccaactgaatgctggcaactaaggacgtgggttgcgct420
cgttgccggacttaaccgaacatctcacgacacgagctgacgacagccatgcagcacctg480
tgtgcgatccagccgaactgaaggaaccatctctggaaccgcgatcgccatgccaagggt540
tggtaaggttctgcgcgttgcttcgaattaeiaccacatgctccaccgcttgtgcgggccc600
ccgtcaattcctttgagttttaaccttgcggccgtactccccaggcggaatgcttaatcc660
gttaggtgtgtcaccgaacagcatgctgcccgacgactggcattcatcgtttacggcgtg720
gactaccagggtatctaatcctgtttgctccccacgctttcgcacctcagcgtcagtatc780
gagccagtgagccgccttcgccactggtgttcctccgaatatctacgaatttcacctcta840
cactcggaattCCELCtCELCCtctctcgacctcaagatcggaagtttcaaaggcagttcca900
gggttgatgccctgggatttcacctctgactttccgatccgcctacgtgcgctttacgccc960
agtaattccgaataacgctagccccctccgtattaccgcggctgctggcacggagttagc1020
cggggcttcttctggtggtaccgtcattatcttcccacctgaaagatctttacaacccta1080
aggccttcatcgatcacgcggcatggctagatcaggcttgcgcccattgtctaagattcc1140
ccactgctgcctcccgtaggagtctgggccgtgtctcagtCCCELgtgtggctgatcatcc1200
tctcaaaccagctatggatcgtcggcttggtaggccattaccccaccaactacctaatcc函
aacgcgggccgatcctttgccgataaatctttcccccgtagggcacattcggtattactc1320
ccagtttcccggggctattccgaagcaaagggcacgttcccacgcgttactcacccgtcc1380
gccgctaagtccgaagacttcgctcgacttgcatgtgttaggcctgccgccagcgttcat1440
tctgagccaggatcaaactctcaatctctagaggatccccgggtaccgagctcga1495
〈210〉 2 <211〉 710 <212> DNA
<213> 紅細(xì)菌屬(Rhodobacter)
<400〉 2
gatta/tgtaa gaatttggcc cgccatccgc ctttgggccg ctgcgaatag cgggtggcac gcctcgggcc gttccgtcag tcaccgaaaa gactcaccgt gccccaaccg cgcccgacgg
gctcctgggg acttggcttg aggggctcgg ggtgcatctg cggeicggcga ccagcaagct acgagcgtcg cgccctttga atcagcgcct cctcccgcgg cctgaccgtc tcccctcatg
attcaccgtg cgcgtatcag atgcgaagcg tcgtccaagg ctacggctca ggaccgcaga cggtcgccaa actttcggga tgactcgaat acctgcggac acatcaccat ccttgtggaa
ggatggacca ttcatatcag gtcggtggct cgcgccctcc taccaagcct gtggcgccgt cgctgctccg aaaccgcgtt cgcccgttcg ggcggcatga tttcgcgcat tccccaggag
acgaattcat acgttcttct atagcatgct gaggagcggt gggtcgtgca gccgcgaaca gccaaccccg gcctttcaga gattgcagtc ccctccctaa ttcccggacg cttacat幼t
ctattcccct gggcggg織 ctgatggccg gtccgcaacc tcaagatgcg ggccgaatag cttcctcttc ttttcggatt atttccgatg taccctgcac gcccctcggc
60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 710
〈210〉 〈211〉 〈212〉 <213〉
3
21 DNA
人工序列
〈220〉 〈221〉 〈223〉
misc_feature
引物
<400> 3
gagagtttga tcctggctca g
21
<210〉 <211〉 〈212〉 <213>4
20 腿
人工序列
<220> <221〉 <223>
raisc_feature 引物
<400> 4
ctacggctac cttgttacga
20
<210> <211〉 <212〉 <213〉
5
22 DNA
人工序列
<220〉 <221〉 <223〉
misc_feature 引物 <400〉 5
atgtaagctc ctggggattc ac
〈210> 6
<211> 22
<212〉 DNA <213〉人工序列
〈220〉
<221〉 raisc_feature <223〉 引物
<400〉 6
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權(quán)利要求
1.一種細(xì)菌，其特征在于，所述的細(xì)菌屬于光合細(xì)菌紅細(xì)菌屬，并且所述的細(xì)菌在光照條件下，以丁酸為底物產(chǎn)生氫氣的轉(zhuǎn)化率超過(guò)70％。
2. 如權(quán)利要求l所述的細(xì)菌，其特征在于，所述的細(xì)菌為類球紅細(xì)菌。
3. 如權(quán)利要求l所述的細(xì)菌，其特征在于，所述細(xì)菌在中國(guó)典型培養(yǎng)物保 藏中心的保藏號(hào)為CCTCC M 206099。
4. 權(quán)利要求l所述的細(xì)菌的用途，其特征在于，所述細(xì)菌用于(i) 利用有機(jī)物光厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫；或(ii) 處理有機(jī)廢物和/或有機(jī)廢水。
5. 如權(quán)利要求4所述的用途，其特征在于，所述的有機(jī)物選自有機(jī)酸、 糖類、或醇類。
6. 如權(quán)利要求4所述的用途，其特征在于，所述的有機(jī)酸為低分子有機(jī)酸。
7. 如權(quán)利要求4所述的用途，其特征在于，所述的糖類選自單糖，或多糖。
8. 如權(quán)利要求4所述的用途，其特征在于，所述的醇類選自乙醇、丙醇、丁醇、丙三醇、或甘露醇。
9. 一種生產(chǎn)氫氣的方法，其特征在于，所述方法包括-(1) 在底物存在和光照厭氧條件下，培養(yǎng)權(quán)利要求l所述的細(xì)菌從而產(chǎn)生氫氣， 其中所述的底物為有機(jī)物，和(2) 收集步驟(l)中所產(chǎn)生的氫氣。
10. —種有機(jī)廢物和/或有機(jī)廢水處理的方法，其特征在于，所述方法包括在有機(jī)廢物和/或有機(jī)廢水中加入權(quán)利要求l所述的細(xì)菌，使之分解有機(jī)廢物 和/或有機(jī)廢水中存在的有機(jī)物。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種產(chǎn)氫底物譜范圍廣且能夠高效地將各種有機(jī)物轉(zhuǎn)化成氫氣的產(chǎn)氫光合細(xì)菌。所述的產(chǎn)氫光合細(xì)菌能將多種有機(jī)物高效率地轉(zhuǎn)化為氫氣，可廣泛應(yīng)用于各種有機(jī)物的處理以及以有機(jī)廢水中碳水化合物為底物進(jìn)行光發(fā)酵產(chǎn)氫。在經(jīng)本發(fā)明的細(xì)菌處理后，有機(jī)廢水可以直接達(dá)標(biāo)排放，有利于廢水的綜合利用，減少環(huán)境污染，同時(shí)還大大降低了生物制氫的成本。
文檔編號(hào)C12N1/20GK101168729SQ20061011751
公開(kāi)日2008年4月30日 申請(qǐng)日期2006年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月25日
發(fā)明者吳永強(qiáng), 周志華, 楊 陳, 陶用珍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院