1、生物制氫主要包括暗發(fā)酵產(chǎn)氫、光發(fā)酵產(chǎn)氫和光解水產(chǎn)氫三種類型。與其它兩種制氫方法相比，暗發(fā)酵產(chǎn)氫速度快、不需要光照、能以多種碳源為底物，可作為一種優(yōu)先發(fā)展的生物制氫方法。產(chǎn)氫機(jī)理和產(chǎn)氫代謝調(diào)控是提高暗發(fā)酵產(chǎn)氫能力的關(guān)鍵。本論文以一株兼性厭氧菌--產(chǎn)酸克雷伯氏菌(Klebsiella oxytoca)HP1為材料，系統(tǒng)地研究了暗發(fā)酵產(chǎn)氫菌的產(chǎn)氫機(jī)理和產(chǎn)氫代謝調(diào)控，主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下： 建立了產(chǎn)氫代謝研究的實驗方法，研究了K. o

2、xytoca HP1生長和產(chǎn)氫的基本特性。K.oxytoca HP1能利用可溶性淀粉、纖維二糖、木糖、果糖、蔗糖、葡萄糖等多種碳水化合物生長和產(chǎn)氫；能以硫酸銨、尿素為氮源，培養(yǎng)方法簡單，有較好的發(fā)酵生物質(zhì)產(chǎn)氫的潛力。在產(chǎn)氫系統(tǒng)中通入氣體會影響K.oxytoca HP1生長和產(chǎn)氫，通入不同氣體的產(chǎn)氫能力為：Ar>N2>H2>CO2。K.oxytoca HP1產(chǎn)氫的最佳工藝條件為：以蔗糖為碳源，硫酸銨為氮源，溫度37℃，pH 7.0，通入適

3、量氬氣。K.oxytoca HP1有甲酸產(chǎn)氫和NADH產(chǎn)氫兩條途徑，其中甲酸途徑是主要途徑，NADH產(chǎn)氫途徑在通氣條件下出現(xiàn)。 闡明了K .oxytoca HP1甲酸途徑的產(chǎn)氫機(jī)理。K.oxytoca HP1產(chǎn)氫需要一定的跨膜質(zhì)子電化學(xué)勢△μH+，pH通過△μH+影響產(chǎn)氫。K.oxytoca HP1甲酸途徑是耗能產(chǎn)氫途徑。K.oxytoca HP1含有類似Escherichia coli氫酶-3(hyd-3)、氫酶-4(hyd-

4、4)的氫酶，有兩套FHL產(chǎn)氫系統(tǒng)；在pH 6.5，通過FHL產(chǎn)氫系統(tǒng)，厭氧氧化1 mol甲酸跨膜轉(zhuǎn)運0.4 molH+。 應(yīng)用代謝工程和生化反應(yīng)動力學(xué)，對K.oxytoca HP1發(fā)酵產(chǎn)氫的代謝調(diào)控作了研究。代謝控制分析表明：與野生菌相比，敲除adhE基因所構(gòu)建的工程菌株K.oxytoca ME-3的NADH途徑產(chǎn)氫活性提高，甲酸途徑的活性不降低，總產(chǎn)氫量提高9％。adhE基因敲除對產(chǎn)氫影響不大，主要原因是adhE敲除后造成丙酮