梭菌属细菌暗发酵生物制氢的理性比较：ATCC 6013菌株的高产氢性能分析

《Journal of Biotechnology》：Rational comparison of biohydrogen production using Clostridium species through dark fermentation during anaerobic batch processes

本综述聚焦梭菌属（Clostridium）通过暗发酵（Dark Fermentation）生产生物氢（H2）的研究，系统比较了四种梭菌在标准化批次培养（Batch Process）下的产氢性能。研究强调在可控生物反应器中维持适宜pH对提高氢气体积产率（mLgas/(Lbioreactor·h)）和氢气底物转化率（YH2/S, mol/mol）的关键作用，指出Clostridium pasteurianum ATCC 6013在产氢速率和乙酸/丁酸比率（RAc/Bu）方面的显著优势，为高效生物制氢工艺开发提供了理性比较框架。

　　

章节亮点

菌株与预培养

实验所用菌株包括：Clostridium acetobutylicum ATCC 824 (= DSM 792)、Clostridium pasteurianum ATCC 6013 (= DSM 525)、C. butyricum DSM 5431以及Clostridium tyrobutyricum CNRZ 510。它们的孢子被保存在6°C的强化梭菌培养基（Reinforced Clostridial Medium, RCM）中。

结果

我们在可控生物反应器中对上述四种梭菌进行了厌氧发酵动力学研究，实验采用不连续（批次）模式。每个菌株的培养实验均重复了5次。具有代表性的动力学曲线如图2至图5所示（图示略）。

讨论

关于梭菌属物种生产生物氢的研究报道众多。然而，由于采用的培养条件千差万别，使得这些研究结果之间的直接比较变得异常困难。

结论

在相同的不连续（批次）培养条件下测试的四种梭菌菌株中，C. pasteurianum ATCC 6013在氢气体积产率方面表现突出，这得益于其更为旺盛的乙酸生产途径。该菌株还达到了最高的细胞浓度，这对于实现高产氢量尤为有利。不过，较高的乙酸/丁酸比率（R_Ac/Bu）并不总是导致其他菌株也产生更高的氢气产量。当在全程尺度上进行标准化比较时...