Chitinophaga sp.WP3
National Institutes of Health
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氫氣是一種乾淨且具有高效能的燃料，燃燒不產生二氧化碳只會產生水。各式不同的產氫技術中，生物產氫是特別值得注意的技術，利用微生物分解有機廢水且可大量生產氫氣。微生物產氫主要可分為厭氧醱酵產氫與光合產氫兩大部分，其中光合產氫又可以分為光合自營產氫與光合異營產氫，利用光合異營中的紫色不含硫光合菌進行產氫是目前可行的方法之一，具有高產氫能力且不會有氧氣抑制的問題，利用光作為能源並消耗有機酸產生氫氣，同時達到淨水與能源回收的目的。大多數微生物於不利生長的環境中會合成累積PHB於細胞內，且細胞生長、累積PHB與產氫的過程中均會使用電子供給者進行反應。
本研究利用紫色不含硫光合菌Rhodopseudomonas palustris WP3-5產生氫氣，以批次實驗的方式改變不同培養條件，不同初始乙酸濃度、基質種類與pH分別探討其氫氣累積量與PHB的變化情形。
在不同乙酸濃度的批次實驗中，初始乙酸濃度分別為3.0 mM、7.8 mM與13.3 mM，最終氫氣產量分別為74.0 mL、112.0 mL與162.6 mL，氫氣累積量會隨著基質濃度增加而增加，PHB於細胞內之最大累積量均約佔細胞乾重的10%左右。
在不同基質的批次實驗中，使用五種有機酸 (乙酸、丙酸、丁酸、蘋果酸與乳酸) 及二種醣類 (葡萄糖與乳糖) 作為基質進行討論，產氫最佳產氫基質為丁酸，最終氫氣累積量為201.0 mL，最佳H2 yield基質也是丁酸 (1.10 mole H2/mole butyrate)，最不易利用累積PHB之基質為蘋果酸及乳酸。
在不同pH的批次實驗中發現，以乙酸作為電子供給者之培養pH為6時細胞生長情形最好，隨著pH值升高最終細胞濃度會降低，但菌株WP3-5培養環境之pH只要低於5或是高於9即不再生長，最佳產氫pH為8，最大氫氣累積量為84.3 mL，但最佳H2 yield之pH則是6.8 (1.10 mole H2/mole acetate)，PHB於pH為6.8與8.0的實驗組別有最大的細胞累積量。以蘋果酸作為基質的批次實驗中，於pH為6.8的條件下相對於pH為6與8的組別有較佳的氫氣產量 (111.0 mL)，最佳H2 yield基質也是pH為6.8的組別，實驗過程中PHB的累積情形不顯著。
0 - 24小時為菌株WP3-5之對數生長期，亦為胞內累積PHB的時期，利用乙酸作為電子供給者，於24小時會於細胞內累積佔細胞乾重10%左右的PHB，HPR為186.6 mL/L-culture/day，而較不易累積PHB的蘋果酸於24小時細胞體內未有PHB被發現，HPR為241.1 mL/L-culture/day，由此可知氫氣累積量會因胞內累積PHB而降低。
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