[科普中國(guó)]-生物制氫微生物

狹義產(chǎn)氫微生物

狹義的產(chǎn)氫微生物分類方法主要是將產(chǎn)氫的微生物分成了四大類，分別是綠藻、藍(lán)細(xì)菌、光合細(xì)菌以及發(fā)酵型細(xì)菌。綠藻可以產(chǎn)氫的微生物主要包括了萊茵衣藻、歇生柵藻、綠球藻和亞心形扁藻；藍(lán)細(xì)菌可以產(chǎn)氫的微生物主要有魚(yú)腥藍(lán)細(xì)菌、顫藍(lán)細(xì)菌、絲狀藍(lán)細(xì)菌、黏桿藍(lán)細(xì)菌、絲狀異形胞藍(lán)細(xì)菌以及多變魚(yú)腥藍(lán)細(xì)菌；光合細(xì)菌能夠產(chǎn)氫的細(xì)菌主要是球形紅細(xì)菌、莢膜紅細(xì)菌、嗜硫小紅卵菌、深紅紅螺菌、沼澤紅假單細(xì)菌以及沼澤假單胞菌；而發(fā)酵型細(xì)菌中能夠產(chǎn)氫的細(xì)菌主要包含了丁酸梭菌、嗜熱乳酸菌、巴士梭菌、類腐敗梭菌、陰溝腸桿菌以及蜂房哈夫尼亞菌。在這幾種產(chǎn)氫微生物中只有發(fā)酵型細(xì)菌不需要光，而其他幾種微生物都需要光的作用。在這幾種產(chǎn)氫微生物中綠藻類微生物的產(chǎn)氫速率最慢，而藍(lán)細(xì)菌產(chǎn)生的氫氣中經(jīng)?；旌掀渌麣怏w。1

廣義產(chǎn)氫微生物光合微生物綠藻、藍(lán)細(xì)菌和光合細(xì)菌雖然都屬于產(chǎn)氫的光合微生物，但是它們作用的條件各不相同，其中綠藻和藍(lán)細(xì)菌主要是在光照、厭氧的條件下對(duì)水進(jìn)行分解得到氫氣，這種情況通常被研究工作者稱為光解水產(chǎn)氫，而光合細(xì)菌通常是在光照、厭氧條件下對(duì)有機(jī)物進(jìn)行分解得到氫氣，這種產(chǎn)氫的方式通常被研究工作者稱為光合產(chǎn)氫或者說(shuō)是有機(jī)化合物的光合細(xì)菌的光分解法。這三者之間的主要區(qū)別在于綠藻和藍(lán)細(xì)菌作用的底物主要是水，而光合細(xì)菌作用的底物主要是有機(jī)化合物，而將這三者通常劃分在一起的原因主要是它們?cè)谶M(jìn)行產(chǎn)氫的過(guò)程的條件是一樣的，都需要一定程度的光照和在厭氧條件下進(jìn)行。1

非光合細(xì)菌非光合細(xì)菌產(chǎn)氫微生物與光合產(chǎn)氫微生物的主要區(qū)別就在于光合產(chǎn)氫微生物需要有光照，而非光合產(chǎn)氫微生物不需要光照，這一類產(chǎn)氫微生物主要是發(fā)酵型微生物。這一類產(chǎn)氫微生物主要是在無(wú)光照、厭氧的條件下對(duì)有機(jī)物進(jìn)行分解而產(chǎn)生我們需要的氫氣，這種產(chǎn)氫的方式也經(jīng)常被我們成為暗發(fā)酵產(chǎn)氫或者有機(jī)化合物的發(fā)酵制氫法。1

（1）嚴(yán)格厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫菌

嚴(yán)格的厭氧發(fā)酵型產(chǎn)氫細(xì)菌對(duì)于氧氣的存在十分敏感，氧是嚴(yán)格厭氧發(fā)酵型產(chǎn)氫細(xì)菌是否能夠產(chǎn)氫的關(guān)鍵因素，嚴(yán)格厭氧的發(fā)酵型細(xì)菌即使是短時(shí)間接觸氧氣也會(huì)使得其發(fā)酵的過(guò)程中斷，而使得氫氣的產(chǎn)生受到嚴(yán)重的影響，主要原因是嚴(yán)格厭氧產(chǎn)氫微生物的發(fā)酵過(guò)程是為其產(chǎn)氫過(guò)程提供能量的關(guān)鍵因素，一旦發(fā)酵被中止，那么就無(wú)法提供能量，就無(wú)法進(jìn)行產(chǎn)氫的后續(xù)過(guò)程。嚴(yán)格發(fā)酵產(chǎn)氫菌主要包括產(chǎn)氫梭菌（Clostridia）、嗜熱產(chǎn)氫菌（Thermophiles）等。1

（2）兼性厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫菌

兼性厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫菌與嚴(yán)格厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫菌和好氧發(fā)酵產(chǎn)氫菌最主要的區(qū)別就是它既可以在有氧的條件下進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)氫，還可以在無(wú)氧的條件下發(fā)酵產(chǎn)氫。具有產(chǎn)氫能力的兼性厭氧發(fā)酵菌在厭氧條件下可以分解利用多種有機(jī)物產(chǎn)生氫氣和二氧化碳，產(chǎn)氫能力不受高濃度氫氣的抑制，但缺點(diǎn)是產(chǎn)氫量比較低。1

（3）好氧發(fā)酵產(chǎn)氫菌

通過(guò)對(duì)以上兩種發(fā)酵型產(chǎn)氫菌的研究，我們可以發(fā)現(xiàn)好氧型發(fā)酵產(chǎn)氫菌與其他兩種發(fā)酵產(chǎn)氫菌的主要區(qū)別是它必須在有氧的條件下進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)氫。這一類發(fā)酵產(chǎn)氫菌在有氧條件下能夠很好地生長(zhǎng)，并且還具有十分完整的呼吸鏈。這一類好氧發(fā)酵產(chǎn)氫菌需要在氧氣下進(jìn)行發(fā)酵的主要原因是，只有其氫的最后受體是氧氣時(shí)才能夠正常地進(jìn)行完整的呼吸鏈，不然就不能完成整個(gè)發(fā)酵過(guò)程。而好氧產(chǎn)氫菌主要包括芽孢桿菌（Bacillus）、脫硫弧菌（Desulfovibrio）等。1