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光合细菌及其在生物制氢中的应用光合细菌是一种利用光合作用将无机物质转化为有机物质的细菌，它们可以减少二氧化碳排放并能够生产出氢气，成为了一种潜力巨大的能源替代品。
本文将介绍光合细菌及其在生物制氢中的应用。
一、光合细菌的发现及种类光合细菌的发现可以追溯到19世纪，当时德国科学家默克分离出了一种可以通过光合作用产生糖类、脂类和蛋白质的微生物。
随后，继续研究的科学家们发现了越来越多的光合细菌种类，包括单细胞菌和链状菌等。
其中，最为常见的光合细菌是产生氢气的紫色硫细菌和非紫色硫细菌。
二、光合细菌制氢原理光合细菌利用光合作用中的光能将无机物质转化为有机物质，同时释放出氧气。
在一些光合细菌的代谢途径中，一部分有机物质会被继续分解，这个过程称为无氧呼吸。
在无氧呼吸中，光合细菌会将有机物质转化为氢气和二氧化碳，从而产生能量。
这个过程称为光合氢产生。
三、光合细菌在生物制氢中的应用光合细菌可以应用于生物制氢领域，因为它们能够通过光合作用产生有机物质，然后利用有机物质进行光合氢产生。
相比于传统的制氢方法，生物制氢过程中不会产生二氧化碳等有害物质，从而减轻了环境负担。
另外，生物制氢的过程是可持续的，需要的原料和能源都可以从自然界中获取，不会对环境造成任何损害。
四、光合细菌制氢的优势与挑战相比于传统的制氢方法，光合细菌制氢具有以下几个显著的优点：1.生产氢气的过程不需要特殊的高压、高温设备，降低了设备使用成本。
2.光合细菌可以利用可再生能源进行制氢，设备运行成本较低。
3.生物制氢过程中不会产生有害物质，环保效益显著。
但是，同时也存在着一些挑战：1.光合细菌的生长条件较为严苛，需要保证光照强度、温度、养分等因素的恒定。
2.在实际应用中，光合细菌的生长效率相对较低，制氢量难以满足工业需求。
3.铂金作为催化剂具有较高的成本，以目前的技术水平每立方米产生的氢需要3~5克的铂金作为催化剂，增加了制氢成本。
五、未来展望随着科技的不断发展，生物制氢技术也在不断进步。
光合细菌产氢研究进展姜淑敏汪吉霞王悦佳汪春蕾*（东北林业大学生命科学学院，黑龙江哈尔滨150040）摘要氢气是目前最常用的清洁能源，具有能量含量高和清洁燃烧的特点。
制氢的方式有多种，生物制氢与传统物理和化学工艺制氢相比，是最清洁的一种方法。
然而，大规模生物制氢的产氢量与产氢率往往受到各种环境等因素的限制。
近年来的许多研究突破了环境因素的限制，从微生物代谢、能源来源及微生物产氢关键酶等方面有效提高了微生物产氢效率。
本文总结了生物制氢的几种主要方法，详细讨论了光合细菌产氢的影响因素，并对其有效促进途径的研究进展进行了综述，以期为生物制氢领域的深入研究提供参考，为工业大规模制氢、减轻环境污染做出贡献。
关键词光合细菌；生物制氮；氢化酶；固氮酶中图分类号TQ116.2文献标识码A文章编号1007-5739（2023）19-0136-07DOI：10.3969/j.issn.1007-5739.2023.19.037开放科学（资源服务）标识码（OSID）：Research Progress on Hydrogen Production by Photosynthetic BacteriaJIANG Shumin WANG Jixia WANG Yuejia WANG Chunlei*(College of Life Science,Northeast Forestry University,Harbin Heilongjiang150040) Abstract Hydrogen is the most used clean energy with high energy content and clean combustion characteristics. There are many ways to produce hydrogen.Biological hydrogen production is the cleanest method compared with traditional hydrogen production of physical and chemical processes.However,the hydrogen production quantity and hydrogen production rate of large-scale biological hydrogen production are often limited by various factors such as the environment.In recent years,many studies have broken through the limitations of environmental factors.The efficiency of microbial hydrogen production was effectively improved from the aspects of microbial metabolism,energy resource and key enzymes relevant to microbial hydrogen production.In this paper,the main methods of biological hydrogen production were summarized,and the influencing factors of hydrogen production by photosynthetic bacteria were discussed in detail,and the research progress on effective promotion approaches was reviewed,so as to provide a reference for the in-depth research in the biological hydrogen production field,and contribute to industrial large-scale hydrogen production and reduce environmental pollution.Keywords photosynthetic bacterium;biological hydrogen production;hydrogenase;nitrogenase化石燃料燃烧时产生的污染物排放到大气中会导致温室效应，从而影响生态环境；并且化石燃料是不可再生资源，人们依赖于化石燃料势必面临能源短缺的危机。
・综 述・光合细菌光合产氢的研究进展计红芳1,陈锡时1,王爱杰2(1.沈阳农业大学土壤与环境学院,辽宁沈阳 110161;2.哈尔滨工业大学市政与环境学院,黑龙江哈尔滨 150090)摘 要 光合细菌(Photosynthetic bacteria,PSB)光合产氢的研究是国内外普遍关注的热点问题。
就PSB光合产氢的机理、条件及光合细菌生态应用等方面进行综述,并着重论述了光合细菌产氢过程中两种主要的酶—固氮酶和氢酶以及影响酶活性的因素。
关键词 光合细菌;光合产氢;机理;条件;应用中图分类号 Q939.9;X703.1 文献标识码 A 文章编号 1005-7021(2002)05-0044-03 光合细菌起源于31亿年前[1],是能进行光合作用的一类细菌,它是地球上最早出现具有原始光能合成体系的原核生物,属于水圈微生物的一种,在分类地位上,属于细菌门,真细菌纲,红螺菌目[2]。
光照放氢是光合细菌以有机物、还原态无机硫化物或者氢气为供氢体,太阳能为能源,将其分解产生氢气的一种代谢反应。
1937年Nakamura观察到的PSB 在黑暗中释放氢气的现象,这是有关PSB产氢最早的报道[3]。
Hillmer和G est研究发现,无论是生长细胞还是静息细胞,在有合适的底物和环境条件下,光合细菌都能进行光照放氢反应[2,4]。
进入20世纪70年代,全球性能源危机导致人们寻求新能源物质,氢气作为一种无污染、可再生的理想资源而被开发利用[5]。
日本、意大利、瑞士、比利时等国家研究表明,紫色非硫细菌可利用葡萄糖、苹果酸、乳酸、低分子有机酸、混合醇类和一些有机废水作为电子供体光敏产氢[6]。
国外已广泛地开展了光合产氢的生理、生化以及基因领域的研究,取得了进展,而且,某些光合细菌已被成功地应用于有机废水的生物处理,有的已达到工业化规模,近年来国内也已展开了这方面的研究[7]。
1 PSB产氢机理1.1 PSB光合产氢的过程PSB光捕获复合体上的细菌叶绿素Bch1和类胡萝卜素吸收光子后,其能量传送到光合反应中心RC,从而产生一个高能电子e3,由于PSB只具有光合系统Ⅰ(PSⅠ),所以该高能电子经环式磷酸化产生A TP[3],也可经非环式磷酸化产生少量A TP和NAD(P)H2。
生物制氢的研究进展氢气是高效、清洁、可再生的能源，在全球能源系统的持续发展中将起到显著作用，并将对全球生态环境产生巨大的影响。
氢本身是可再生的，在燃烧时只生成水，不产生任何污染物，甚至也不产生COZ，可以实现真正的“零排放”。
此外，氢与其它含能物质相比，还具有一系列突出的优点。
氢的能量密度高，是普通汽油的2.68倍；用于贮电时，其技术经济性能目前已有可能超过其它各类贮电技术；将氢转换为动力，热效率比常规化石燃料高30－60％，如作为燃料电池的燃料，效率可高出一倍；氢适于管道运输，可以和天然气输送系统共用；在各种能源中，氢的输送成本最低，损失最小，优于输电。
氢与燃料电池相结合可提供一种高效、清洁、无传动部件、无噪声的发电技术。
小型的低温固体离子交换膜燃料电池可用在汽车和火车机车上；氢也能直接作为发动机的燃料，日本已开发了几种型号的轻能车。
预计到21世纪初，燃氢发动机将在汽车、机车、飞机等交通工具的应用中实现商业化。
氢能作为“二次能源”，国际上的氢能制备来自于矿石燃料、生物质和水工艺主要有电解制氢、热解制氢、光化制氢、放射能水解制氢、等离子电化学法制氢和生物制氢等。
在这些方法中，90％都是通过天然的碳氢化合物一天然气、煤、石油产品中提取出来的。
除了生物制氢技术外，其它的制氢技术都要消耗大量的化石能源，而且也要在生产过程中造成环境污染，所以采用生物制氮技术，减少环境污染，节约不可再生能源，可能成为未来能源制备技术的主要发展方向之一。
1、生物制氢技术的发展早在19世纪，人们就已经认识到细菌和藻类具有产生分子氢的特性。
20世纪70年代的石油危机使各国政府和科学家意识到急需寻求替代能源，生物制氢第一次被认为具有实用的可能，自此，人们才从获取氢能的角度进行各种生物氢来源和产氢技术的研究。
当今世界所面临的能源与环境的双重压力，使生物制氢研究再度兴起。
各种现代生物技术在生物产氢领域的应用，大大推进了生物制氢技术的发展。
实习报告实习时间：xxxx年xx月xx日实习单位：xxxx光合细菌产氢设备研发实验室实习内容：光合细菌产氢设备的操作与维护一、实习背景随着全球能源危机的加剧和环境问题的日益严重，开发可再生能源和清洁能源已经成为当务之急。
氢能作为一种高效、清洁、可再生的能源，被认为是未来能源的重要组成部分。
光合细菌产氢技术作为一种生物制氢方法，具有低能耗、环境友好、操作简便等优点，受到了广泛关注。
本次实习旨在了解光合细菌产氢设备的工作原理，掌握其操作技巧，并学会对其进行维护和保养。
二、实习过程1. 设备介绍在实习开始前，导师首先向我介绍了光合细菌产氢设备的基本组成和工作原理。
该设备主要由光合细菌培养池、光照系统、氢气收集系统、控制系统等部分组成。
光合细菌在光照条件下，通过光合作用将水分解产生氢气，氢气经过收集系统被储存起来。
设备通过控制系统可以实现对光照强度、温度、pH值等参数的实时监测和调节。
2. 设备操作在导师的指导下，我学会了光合细菌产氢设备的操作步骤。
首先，将光合细菌培养液倒入培养池，然后开启控制系统，调整光照强度、温度和pH值等参数，使其达到最佳工作状态。
接下来，启动氢气收集系统，通过排水法将产生的氢气收集起来。
在操作过程中，要时刻关注设备的工作状态，确保其正常运行。
3. 设备维护与保养在实习过程中，我还学会了光合细菌产氢设备的维护与保养方法。
设备运行一段时间后，要及时清洗培养池，去除积累的污物，以保证光合细菌的生长环境。
同时，要检查设备各部分的连接是否牢固，避免泄漏现象发生。
此外，还要定期检查控制系统的工作状态，确保其正常运行。
三、实习心得通过本次实习，我对光合细菌产氢设备有了更深入的了解，掌握了其操作技巧，并学会了对其进行维护和保养。
光合细菌产氢技术作为一种新兴的生物制氢方法，具有很大的发展潜力。
然而，要实现光合细菌产氢技术的商业化应用，还需要进一步研究如何提高产氢效率、降低成本、优化设备设计等。
在今后的学习和工作中，我将不断努力，为光合细菌产氢技术的发展贡献自己的力量。
光合细菌和暗发酵细菌生物制氢的应用基础研究的开题报告题目：光合细菌和暗发酵细菌生物制氢的应用基础研究引言：氢气作为一种清洁的能源，越来越受到人们的关注。
传统的制氢技术主要依靠化石燃料，但这种方法会导致环境污染和能源浪费。
生物制氢是一种环保、可持续的制氢方法，能够利用微生物生产氢气。
本文主要研究利用光合细菌和暗发酵细菌生物制氢的应用基础研究。
研究目的：本研究的主要目的是探究光合细菌和暗发酵细菌生物制氢的原理和应用基础，为实现利用微生物生产清洁能源，提供理论和实践基础。
研究内容：本研究的主要内容包括以下方面：1. 光合细菌生物制氢的原理2. 暗发酵细菌生物制氢的原理3. 光合细菌和暗发酵细菌生物制氢的比较分析4. 光合细菌和暗发酵细菌生物制氢的实验研究5. 生物制氢的工程应用研究研究方法：本研究将采用文献研究和实验研究相结合的方法，对生物制氢的原理、比较分析和应用进行综合研究。
实验研究将在实验室中进行，选取适合生物制氢的菌株进行培养，以光合细菌和暗发酵细菌为研究对象，研究其生物制氢的效率、反应机制和影响因素。
同时，探究生物制氢的工程应用，研究其生产工艺、能源转化效率等方面。
预期成果：本研究的预期成果包括：1. 研究光合细菌和暗发酵细菌生物制氢的原理和应用基础。
2. 探究生物制氢的实验研究和工程应用技术。
3. 提供利用微生物生产氢气的理论和实践基础，为实现清洁能源提供科学依据。
结论：本研究将为生物制氢技术的发展提供重要的理论和实践基础，为实现清洁能源的生产提供科学依据。
同时，本研究将为新能源领域的发展提供重要参考。
第28卷第6期Vol.28NO．6重庆工商大学学报（自然科学版）J Chongqing Technol Business Univ.（Nat Sci Ed ）2011年12月Dec.2011文章编号：1672－058X （2011）06－0631－04光合细菌生物制氢研究进展张桂芝1，2（1．重庆大学动力工程学院，重庆400030；2．重庆工商大学环境与生物工程学院，重庆400067）收稿日期：2010－09－15；修回日期：2011－01－20．作者简介：张桂芝（1982-），男，湖南浏阳人，助理实验师，从事能源生物技术研究．摘要：介绍了光合细菌产氢机理；综述了光合细菌制氢相关的菌种选育、工艺条件、固定化技术、光生物反应器以及物质和能量输运过程等方面的研究现状；阐述了光合细菌制氢技术存在的问题与应用前景。
关键词：光合细菌；生物制氢；固定化微生物中图分类号：O621．22文献标志码：A促进经济和环境协调发展，实施可持续发展战略己是当今社会人们所形成的共识。
寻求能源合理利用的新途径，开发新能源，己成为人类迫切需要解决的课题。
氢能作为一种公认的清洁、高效、可再生能源，有着十分光明的应用前景［1］。
传统的化学制氢方法均需消耗大量的不可再生能源，不适应社会的可持续发展。
而微生物制氢却是一种有效的解决方法，它符合社会的可持续发展战略。
生物制氢是利用微生物自身新陈代谢放氢的特性来制取氢气，生物制氢具有成本低廉、转化效率较高、环境友好的特点。
微生物制氢可将能源生产与废弃物利用、太阳能转化、环境污染治理等相结合，在生产氢气的同时净化了环境，一举多得，因而被认为是目前最具发展潜力的制氢方法之一［2］。
1光合细菌产氢机理光合细菌是一类具有原始光能合成体系的原核生物，属于细菌门、真细菌纲、红螺菌目。
光合细菌产氢是该类微生物利用太阳能分解有机物时维持质子和电子平衡的代谢过程［3］。
1937年，Nakamura 观察到光合细菌（photosynthetic bacteria ，PSB ）放氢的现象，这是关于PSB 产氢最早的报道。
第４９卷第１期２０２０年１月应㊀用㊀化㊀工ＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＶｏｌ.４９Ｎｏ.１Ｊａｎ.２０２０收稿日期:２０１９￣０５￣１０㊀㊀修改稿日期:２０１９￣０５￣３０基金项目:重庆市教委科学技术研究项目(ＫＪ１３０７０６)ꎻ重庆工商大学青年基金项目(０８５２００６)作者简介:张桂芝(１９８２－)ꎬ男ꎬ湖南浏阳人ꎬ实验师ꎬ硕士ꎬ从事环境化学研究ꎮ电话:０２３－６２７６９７８５ꎬＥ－ｍａｉｌ:ｓｉｎ１２３＠ｃｔｂｕ.ｅｄｕ.ｃｎ玻璃纤维固定化光合细菌连续产氢实验研究张桂芝ꎬ王星敏ꎬ彭荣ꎬ贺有周ꎬ张杰(重庆工商大学环境与资源学院ꎬ重庆㊀４０００６７)摘㊀要:制作了一种玻璃纤维固定化光合细菌连续产氢反应器ꎬ研究了光合细菌的固定化过程及其产气特性ꎬ考察了底物中葡萄糖浓度㊁进料流速以及不同光源对细菌产氢的影响ꎮ实验表明ꎬ该反应器的最佳产气条件为:ＬＥＤ光源光强２０００ｌｕｘꎬ葡萄糖浓度６ｇ/Ｌꎬ进料流速４ｍＬ/ｍｉｎꎬ产氢速率为６１ｍＬ/(ｈ ｍ２)ꎮ玻璃纤维既能增大光能的吸收量ꎬ又能增加光合细菌的生物量ꎬ从而能提高底物和光能利用率ꎬ获得较高的产氢效率ꎮ关键词:光合细菌ꎻ生物制氢ꎻ固定化中图分类号:ＴＱ０３３ꎻＱ５９９㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀文章编号:１６７１－３２０６(２０２０)０１－０１５１－０４ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｈｙｄｒｏｇｅｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃｂａｃｔｅｒｉａｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄｂｙｇｌａｓｓｆｉｂｅｒＺＨＡＮＧＧｕｉ￣ｚｈｉꎬＷＡＮＧＸｉｎｇ￣ｍｉｎꎬＰＥＮＧＲｏｎｇꎬＨＥＹｏｕ￣ｚｈｏｕꎬＺＨＡＮＧＪｉｅ(ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅｓꎬＣｈｏｎｇｑｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＢｕｓｉｎｅｓｓＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＣｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００６７ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ａｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｈｙｄｒｏｇｅｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｒｅａｃｔｏｒｏｆｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃｂａｃｔｅｒｉａｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄｗｉｔｈｇｌａｓｓｆｉｂｅｒｗａｓｆａｂｒｉｃａｔｅｄ.Ｔｈｅｉｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｇａｓｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃｂａｃ￣ｔｅｒｉａｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ.Ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｇａｓｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｒｅａｃｔｏｒｗｅｒｅａｓｆｏｌｌｏｗｓ:ＬＥＤｌｉｇｈｔｉｎｔｅｎｓｉｔｙ２０００ｌｕｘꎬｇｌｕｃｏｓｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ６ｇ/Ｌꎬｆｅｅｄｖｅｌｏｃｉｔｙ４ｍＬ/ｍｉｎꎬｈｙｄｒｏｇｅｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｒａｔｅ６１ｍＬ/(ｈ ｍ２).Ｇｌａｓｓｆｉｂｅｒｃａｎｎｏｔｏｎｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅａｂｓｏｒｐｔｉｏｎａｍｏｕｎｔｏｆｌｉｇｈｔｅｎｅｒｇｙꎬｂｕｔａｌｓｏｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｂｉｏｍａｓｓｏｆｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃｂａｃｔｅｒｉａꎬｓｏａｓｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｕｂｓｔｒａｔｅａｎｄｌｉｇｈｔｅｎｅｒｇｙｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｒａｔｅａｎｄｏｂｔａｉｎｈｉｇｈｅｒｈｙｄｒｏｇｅｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃｂａｃｔｅｒｉａꎻｌｉｇｈｔｂｉｏ￣ｈｙｄｒｏｇｅｎꎻｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ㊀㊀氢能是解决环境问题的最理想的能源[１]ꎮ生物制氢是发展新能源的一个重要研究方向[２]ꎮ具有其他制氢方法无法替代的优越性[３]ꎮ固定化光合细菌通常比悬浮态产氢能力要高[４]ꎮ但固定化载体如果不透光ꎬ将影响产氢效率[５]ꎮ而较小比表面积载体会使得固定化细菌生物量不够ꎬ底物利用率低ꎮ且存在细胞与底物的接触面积较小㊁传质距离较远㊁传质阻力大等问题[６]ꎮ本文制作了一种透光玻璃纤维固定化光合细菌连续产氢反应器ꎬ研究了光合细菌的固定化过程及其产气特性ꎬ考察了底物中葡萄糖浓度ꎬ进料流速以及不同光源对产氢的影响ꎬ获得了该反应器最佳产气条件ꎮ１㊀实验部分１.１㊀试剂与仪器玻璃纤维(φ９~２０μｍ)ꎬ产自中国医药集团上海化学试剂公司ꎻ葡萄糖㊁氯化铵㊁磷酸二氢钾㊁碳酸氢钠㊁盐酸㊁氯化镁㊁氯化钠㊁甲醛均为分析纯ꎻ酵母膏为生化试剂ꎻ光合细菌菌种为产氢红螺菌属沼泽红假单胞菌[７]ꎮＴＯＣ￣ＶＣＰＮ总有机碳总氮分析仪ꎻＺＤＳ￣１０自动量程照度计ꎻＳＹ￣９３０３Ｂ质量流量计ꎻＳｐｘ￣２５０￣ＧＢ光照培养箱ꎻＳＰ６８９０气相色谱仪:ＵＶ￣３１００ＰＣ紫外可见分光光度计ꎻＨ２０５０２￣１高速冷冻离心机ꎻＦＥ２０型酸度计ꎮ１.２㊀实验装置制氢反应器(图１)采用透光性能良好的ＰＭＭＡ有机玻璃制成ꎮ反应室填充２５ｇ玻璃纤维ꎬ作为光合细菌的固定化载体ꎬ周边用紧固螺栓固定密封ꎮ光生化反应室容积为１２０ｃｍ３ꎬ顶部气室容积为１２ｃｍ３ꎬ床层采光面面积为２００ｃｍ２ꎮ反应器内介质流向设置为下进上出方式ꎬ反应产生的气体由顶部应用化工第４９卷设置排气孔排出ꎬ进入排水集气管ꎮ图１㊀反应器示意图Ｆｉｇ.１㊀Ｒｅａｃｔｏｒｄｅｓｉｇｎ㊀㊀整个实验装置见图２ꎮ用硅胶管连接各个部分ꎬ底物用恒流泵计量ꎬ气体用带刻度玻璃集气管收集并计量ꎮ实验所用玻璃设备均用高压灭菌锅灭菌ꎬ实验开始前ꎬ整个管路先用３６％甲醛溶液灭菌ꎬ再用灭菌的蒸馏水将整个流路彻底清洗ꎮ图２㊀实验装置示意图Ｆｉｇ.２㊀Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ１.反应器ꎻ２.光源灯ꎻ３.恒温箱ꎻ４.培养基储瓶ꎻ５.蠕动泵ꎻ６.废液瓶ꎻ７.集气装置１.３㊀实验方法细菌固定化阶段ꎬ使用生长培养基ꎬ接种光合细菌ꎬ采用循环挂膜法[８]ꎬ使光合细菌在反应器中的玻璃纤维上吸附生长ꎮ生长培养基[９]:ＮＨ４Ｃｌ１.０ｇ/ＬꎬＣＨ３ＣＯＯＮａ２.０ｇ/ＬꎬＮａＨＣＯ３０.５ｇ/ＬꎬＮａＣｌ１.０ｇ/ＬꎬＫＨ２ＰＯ４０.２ｇ/ＬꎬＭｇＣｌ２０.２ｇ/ＬꎬＴ.Ｍ液１ｍＬ/Ｌꎬ酵母膏０.８ｇ/Ｌꎮ当玻璃纤维变成鲜红色ꎬ培养液ＯＤ值>０.８时ꎬ即可认为固定化成功ꎮ细菌固定化成功后ꎬ排出培养液ꎬ输入产氢培养基ꎬ进行连续产气实验ꎮ产氢培养基配方:葡萄糖２~１０ｇ/Ｌꎬ蛋白胨２.０ｇ/ＬꎬＮａＨＣＯ３０.４ｇ/ＬꎬＫＨ２ＰＯ４０.２ｇ/ＬꎬＭｇＣｌ２０.２ｇ/ＬꎬＮａＣｌ１.０ｇ/ＬꎬＴ.Ｍ储液１ｍＬ/ＬꎬｐＨ调节为７ꎮ采用总有机碳及总氮分析仪分析底物浓度变化ꎬ采用气相色谱仪分析计算产氢速率[１０]ꎬ分别考察不同光源㊁不同进料流速㊁不同底物浓度对产氢过程的影响ꎮ２㊀结果与讨论２.１㊀固定化阶段光合细菌的生长将液体生长培养基接种后通过恒流泵注入到反应器中ꎬ循环流动培养ꎬ流速控制在１ｍＬ/ｍｉｎꎬ培养基总量为３００ｍＬꎬ接种６％左右对数生长期菌悬液ꎮ接种后发现ꎬ经过短暂的适应期ꎬ部分细菌就开始吸附生长在玻璃纤维上ꎬ使纤维呈现微红色ꎮ图３㊀固定化阶段培养基ＯＤ值变化曲线图Ｆｉｇ.３㊀ＣｈａｎｇｅｏｆＯＤ６００ꎬＴＯＣꎬＴＮｖｅｒｓｕｓｔｉｍｅｄｕｒｉｎｇｉｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｓｔａｇｅ㊀㊀由图３可知ꎬ接种２４ｈ后ꎬＴＯＣ开始急剧下降ꎬ液体培养基ＯＤ值快速升高ꎮ此阶段细菌快速增值ꎬ处于对数生长期ꎮ细菌在纤维载体上大量生长ꎬ纤维的颜色变化明显ꎬ红色逐渐加深ꎬ培养液中游离的光合细菌也增多ꎬ因此ＯＤ值快速升高ꎮ整个固定化过程中ꎬ反应器出口端的氮源浓度变化不是很大ꎬ与碳源的消耗量及消耗速率相比ꎬ细菌对氮源的需求量及消耗速率并不大ꎮＡ.固定化光合细菌前㊀㊀㊀Ｂ.固定化光合细菌后图４㊀玻璃纤维固定化光合细菌照片Ｆｉｇ.４㊀Ｔｈｅｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓｏｆｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃｂａｃｔｅｒｉａｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄｏｎｇｌａｓｓｆｉｂｅｒ㊀㊀由图４可知ꎬ固定化光合细菌前ꎬ反应器中的玻璃纤维为白色ꎬ接种１２０ｈ后ꎬ由于细菌在纤维上吸附生长ꎬ玻璃纤维颜色变为鲜红色ꎬ证明光合细菌固定成功ꎮ根据图３可知ꎬ接种１２０ｈ后ꎬ循环液ＯＤ值>０.８ꎬ且变化趋缓ꎬ氮源和碳源的浓度变得较低ꎮ当总有机碳<６５ｍｇ/Ｌ时ꎬ即可终止固定化过程ꎮ光合细菌固定化成功的反应器将用于连续产气实验ꎮ２.２㊀光源对代谢产氢过程的影响通过调节不同的光源与反应器之间的距离ꎬ保持同等光照强度２０００ｌｕｘꎬ进行连续产气实验ꎮ２５１第１期张桂芝等:玻璃纤维固定化光合细菌连续产氢实验研究图５㊀不同光源下ＴＯＣ㊁ＴＮ消耗量与产气速率Ｆｉｇ.５㊀ＴＯＣꎬＴＮｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎａｎｄｈｙｄｒｏｇｅｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｒａｔｅｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｉｇｈｔｓｏｕｒｃｅｓ㊀㊀由图５可知ꎬ对于白炽灯和日光灯ꎬ细菌产气速率相当ꎮ由于吸收波长的原因ꎬ在钠光灯作用下产气速率较低ꎬＬＥＤ灯作用下产气速率最大[１１]ꎮ由于白炽灯光照过程中发热量较大ꎬ使得光反应器局部温度升高ꎬ而不利于光合细菌的代谢活动ꎬ因而产气量较低ꎮ日光灯管由于呈柱状ꎬ致使平面式采光面各处光照度不太一致ꎬ中间部分光照度较大ꎬ离灯管较远的边缘处则光照度较低ꎬ也导致产气速率偏低ꎮ而ＬＥＤ光源呈平板式ꎬ各处光强相同ꎬ且能与采光面平行放置ꎬ使得反应器受光面各处光照度相当ꎻ同时ꎬ由于ＬＥＤ为冷光源ꎬ发热量低ꎬ不会导致反应器温度升高ꎬ从而有利于反应器温度维持细菌生长的恒定温度ꎬ保证其处于最佳代谢温度ꎬ因而产气率较其他光源高ꎮ不同光照情况下的ＴＯＣ㊁ＴＮ含量则变化不太大ꎬ其中白炽灯㊁钠光灯㊁日光灯作用下细菌对氮源和碳源的消耗量均偏低ꎬＬＥＤ灯照射下消耗的底物最多ꎮ这也与其产气量最大相符ꎮ表明在这种光照条件下ꎬ有利于光合细菌的代谢和光照产氢ꎬ后续实验均以ＬＥＤ灯作为光源ꎮ２.３㊀进料流速对代谢产氢过程的影响在相同的底物浓度及光照度情况下ꎬ底物进料速度对产气速率会有显著影响[１２]ꎮ图６㊀流速对ＴＯＣ㊁ＴＮ消耗量以及产氢速率影响Ｆｉｇ.６㊀ＥｆｆｅｃｔｏｆｆｌｏｗｒａｔｅｏｎＴＯＣꎬＴＮｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎａｎｄｈｙｄｒｏｇｅｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｒａｔｅ㊀㊀由图６可知ꎬ在不同流速下ꎬ光合细菌对碳源和氮源的消耗量不同ꎮ当进料流速<４ｍＬ/ｍｉｎ时ꎬ随着流速的增大ꎬ底物消耗量有小幅上升ꎬ在４ｍＬ/ｍｉｎ时达到最大值ꎮ提高反应器流速可以增加反应器中主流区与生物膜之间的对流传质系数ꎬ起到强化底物从主流向生物膜传质过程的作用[１２]ꎮ但当流速>４ｍＬ/ｍｉｎ后ꎬ由于流速过快ꎬ扰动加剧ꎬ并可能将部分光合细菌生物膜冲刷掉ꎬ降低了生物膜对培养液中的营养物质的利用率ꎬ且由于底物在反应器内的停留时间过短ꎬ不利于ＴＯＣ㊁ＴＮ在反应器内的传递和反应ꎮ因此ꎬ虽然过低的流速可能会增大传质阻力ꎬ使得营养物质不能快速扩散至固定化细菌的细胞膜表面ꎬ但是增大了底物在反应器内的停留时间ꎬ因而底物消耗量比在高流速下的要高ꎮ对本反应器而言ꎬ对流传递不起控制作用ꎬ底物在生物膜内的扩散速率和菌体对底物的消耗速率决定了底物的利用效率[１３]ꎮ产气速率与底物消耗速率随流速的变化呈现相同的趋势ꎮ低流速更有利于固定化具体的产气ꎮ因此ꎬ进料流速控制在４ｍＬ/ｍｉｎ为宜ꎮ２.４㊀底物浓度对代谢产氢过程的影响由图７可知ꎬ细菌在葡萄糖浓度为６ｇ/Ｌ的情况下ꎬ产生气体体积最大ꎬ此时ꎬ细菌底物中消耗的碳源㊁氮源均为最多ꎮ表明该细菌在葡萄糖浓度为６ｇ/Ｌ的情况下生长繁殖最活跃ꎮ随着底物浓度的增加ꎬ反应器内主流区与生物膜区之间的传质驱动势也是逐渐增加ꎬ使得更多的底物被传递到生物膜区域用于产氢代谢[１４]ꎮ因此ꎬ在低底物浓度情况下ꎬ反应器的产氢速率随着底物浓度增大会逐渐增加ꎮ当反应器进口底物浓度继续增加至６ｇ/Ｌ以上时ꎬ虽然传递到生物膜的葡萄糖量增大ꎮ但是超过了光合细菌生物膜的代谢能力ꎬ所以ꎬ产氢活性呈逐渐下降趋势ꎮ结果表明ꎬ当传质速率大于生化反应速率时ꎬ就会对生物膜代谢产生抑制作用ꎬ降低光合细菌生物活性ꎬ导致反应器的产氢速率降低ꎮ因而底物浓度必须维持在一个最佳的浓度范围ꎮ图７㊀葡萄糖浓度下底物的消耗速率与产氢速率Ｆｉｇ.７㊀Ｔｈｅｒａｔｅｏｆｓｕｂｓｔｒａｔｅｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎａｎｄｈｙｄｒｏｇｅｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｇｌｕｃｏｓｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ３㊀结论(１)光合细菌能成功在玻璃纤维上固定化生长ꎮ通过不同光源下的对比产气实验ꎬ发现光照强度为２０００ｌｕｘ下ＬＥＤ光源效果最佳ꎮ不同的进料３５１应用化工第４９卷流速下固定化光合细菌产气量不同ꎬ高流速不利于产气ꎬ最佳进料流速为４ｍＬ/ｍｉｎꎮ(２)光合细菌在葡萄糖浓度为６ｇ/Ｌ时ꎬ细菌消耗的碳源㊁氮源均为最大ꎬ光合细菌生长繁殖最为活跃ꎬ固定化产生气体量最大为６１ｍＬ/(ｈ ｍ２)ꎮ(３)采用透光玻璃纤维作为光合细菌固定化载体ꎬ既能增大光能的吸收量ꎬ又提高了生化反应床层的比表面积ꎬ增加了光合细菌的生物量ꎬ同时可以扩大菌落与底物的接触面积ꎬ缩短传质距离ꎬ从而能增大底物和光能利用率ꎬ提高产氢效率ꎮ参考文献:[１]㊀赵永志ꎬ蒙波ꎬ陈霖新ꎬ等.氢能源的利用现状分析[Ｊ].化工进展ꎬ２０１５ꎬ３４(９):３２４８￣３２５５.[２]ＳｉｎｇｈＬꎬＷａｈｉｄＺＡ.Ｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｅｎｈａｎｃｉｎｇｂｉｏ￣ｈｙｄｒｏｇｅｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｆｒｏｍｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｃｅｓｓ:Ａｒｅｖｉｅｗ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｎｄｕｓｔｒｉａｌａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｈｅｍｉｓｔｒｙꎬ２０１５ꎬ２１:７０￣８０. 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产气肠杆菌暗发酵及其与光合细菌联合制氢工艺研究生物发酵制氢技术有着广阔的发展前景，然而就现阶段来说，无论是暗发酵制氢技术还是光合发酵制氢技术均存在各自的不足和局限。
能量转化效率低，制氢成本高，极大地制约了生物制氢，尤其是以农作物秸秆等纤维素类生物质能为原料的生物发酵制氢技术的发展潜力；我国的秸秆等生物质来源广泛，资源丰富，却不能直接用于发酵产氢，必须经过高成本的酶解或结合其他理化方法的预处理之后才能产氢，这是是秸秆等纤维素类生物质产氢经济性的重要制约因素。
而通过选定高效产氢菌株，结合暗发酵和光合制氢两种制氢技术各自的工艺优点，得到一系列最优工艺参数，以提高生物制氢技术的产气速率和氢气转化率，将能够为打破纤维素类生物质产氢局限，得到可以经济高效型产氢的组合微生物，及对应配套的工艺条件，为生物制氢技术从理论研究向产业化应用转变提供助力。
本论文是在国家自然科学基金项目“生物质多相流光合产氢过程调控机理及光热传输特性研究（编号：51376056）”的资助下完成。
选择高效暗发酵菌株产气肠杆菌（Enterobacteraerogenes）和本课题组筛选保藏的HAU-M1高效光合细菌作为产氢菌种，进行暗发酵和光发酵的联合制氢技术研究。
通过对产气肠杆菌进行富集培养，在得到了其基本的生长规律和最适发酵条件后用于发酵产氢，以总产氢量和产氢速率作为主要的评价指标，优化了产气肠杆菌利用葡萄糖暗发酵产氢的工艺参数；并对其发酵反应液中的挥发性脂肪酸成分进行了液相分析；分灭菌和不灭菌两种处理方式，通过一系列的前处理后，继续用于光合制氢；分析暗发酵反应液以及产气肠杆菌活菌菌体对光合细菌发酵产氢的影响；并进一步研究产气肠杆菌与光合细菌之间的生物加强作用；同时对产气肠杆菌利用不同前处理条件下的玉米秸秆的发酵产氢能力进行了比较分析。
结果表明：（1）有机态氮存在的条件下，最适于产气肠杆菌的生长繁殖，可以在第28小时开始到达对数期。
产气肠杆菌在纯培养条件下具有很好的的耐酸性，耐酸范围在pH7至pH4.5之间，这对连续产氢过程非常有利；不同工艺条件下产气肠杆菌的发酵产氢的周期差别较大，在68h至156h之间；产气肠杆菌发酵产氢周期可达最短为68h的最优化发酵工艺条件为温度35℃、pH值6.5、碳氮质量比3，其氢气产率为261.5ml/g G、氢气转化率为2.1molH2/mol G。
生物质制氢的光合细菌连续培养技术实验研究摘要：为了解决规模化光合细菌生物制氢工艺中，生产菌种连续培养的问题，系统地测定了光合细菌混合菌群的生长曲线，根据标准曲线计算出不同初始 OD660值的培养液中光合细菌的倍增周期，结合光合细菌连续制氢工艺对生产菌种的基本要求和工程实际，设计了一套培养液部分循环连续培养实验装置，试运行实验结果显示：在初始菌液 OD660值为0.273、厌氧、（30±1）℃、1200 Lux 连续光照、培养周期 38 h 的条件下，部分循环连续培养的出口菌液 OD660值可控制在 0.38～0.74，符合光合制氢对生产菌种的要求。
关键词：光合细菌；制氢；生物质；连续培养；倍增周期；部分循环0 引言氢能作为未来的重要清洁能源，将为解决中国能源安全、环境污染和社会经济的可持续发展问题发挥重要作用。
生物制氢是利用微生物转化生物质产生氢气的一类制氢方法。
与传统的热化学方法相比，生物制氢具有节能、原料可再生、生产条件温和（中性、30℃左右）且环境友好等突出的优势，在氢气生产技术研究领域中的地位越来越显著[1, 2, 12]。
目前，世界上，包括中国在内的许多国家和组织，投入大量的人力和物力，进行生物制氢技术的研究开发[3]。
以光合细菌直接利用太阳能，在温和的条件下处理富含生物质的有机废水（粪便污水、农产加工废水等），在获取氢气的同时减轻了环境污染程度，应用前景广阔，受到国家和科学界的大力支持[4, 5]。
近几年，光合细菌直接利用太阳能制氢技术研究，得到了国家 863 计划、国家自然科学基金等项目的支持，相关技术研究已经取得了一定的突破，目前，项目研究进入了中小规模的生产性技术研究阶段，主要目标是解决光合生物的连续、高效和规模化制氢工艺问题，其中，生产菌种的连续、稳定供应则是整个生产工艺中的关键环节。
截止目前，国内外关于微生物连续培养技术的研究和应用已有不少报收稿日期：2007-08-10 修订日期：2007-12-16基金项目：国家自然科学基金项目（50676029）；国家高技术研究发展计划（863 计划）项目（2006AA05Z119）；教育部博士点专项科研基金项目（20060466001）作者简介：师玉忠（1965－），男，副教授，博士生，主要从事农业生物环境与能源工程领域的研究工作。
郑州市文化路 95 号河南农业大学机电工程学院，450002。
Email: syz6511@※通讯作者：张全国（1958－），男，博士，院长、教授、博士生导师，河南省可再生能源学会理事长，主要从事农业生物环境与能源工程领域的研究工作。
郑州市文化路 95 号河南农业大学机电工程学院，450002。
Email: zquanguo@道，但有关光合细菌的报道却极少，并且集中在“恒化法”和“恒浊法”两种比较传统的连续培养方法上，这两种方法均为向培养液中注加新鲜培养基而使培养液发生溢流达到连续培养的目的[8,15,16]，由于这类方法存在一些难于克服的缺陷，在生产中的应用受到了限制。
本文就生产菌种的连续培养技术进行了较为深入的实验研究，以期解决连续制氢工艺的光合细菌菌种连续、稳定培养问题，为规模化、连续化制氢提供技术支撑。
1 实验材料与方法1.1 实验材料1.1.1 菌种采用由本实验室选育出来的7种优势光合产氢菌株，经过混合培养形成的混合菌群[5,14]。
1.1.2 培养基蒸馏水 10000 mL；KH2PO415 g；(NH4)2SO45 g；NaCl2 g；MgSO42 g；CaCl20.5 g；K2HPO46 g；乙酸钠 30 g；酵母膏 2 g；微量元素 1 mL；生长因子 10 mL[5,6,11,12]。
根据培养基用量按比例配制。
1.2 实验装置与方法1.2.1 实验装置光合细菌菌种培养、生长倍增周期测定实验均在光照等条件可调的人工气候箱中进行。
菌种连续培养实验装置如图 1 所示。
该装置由 4 个容积为 24 L 的柱状有机玻璃培养罐串联而成，单罐均采用底部切向旋流进液、顶部切向排液的方式，保持培养液平推流动；沿培养罐轴线布入一根塑料光纤，剥去光纤探入罐体内部分的保护层和反射层，使该段光纤成为侧发光光纤，光纤的另一端接入光源机，通过光源机调整罐体内部的光照度；通过稳定的环境温度，保持反应液的温度；由蠕动泵恒流输送液体培养基和部分循环的菌液（或启动时的恒浊菌种）。
第 6 期师玉忠等：生物质制氢的光合细菌连续培养技术实验研究 219图 1 光合细菌连续培养实验装置示意图Fig.1 Illustration of experimental equipment for continuousculture of photosynthetic bacteria1.2.2 实验方法1）光合细菌培养液菌体浓度的测定：以 OD660为3.6014、处于快速生长期的光合细菌培养液为标品（浓度视作 100%），用液体培养基进行稀释，配制成不同相对浓度的标准溶液，并以培养基为空白，采用 Hp8453 型分光光度计定时测定细胞培养液在波长 660nm 处的光密度（OD660），做标准曲线。
2）光合细菌生长倍增周期的测定：将接种量为 5%、10%、20%、30%、40%、50%的菌液各 1000 mL，初始pH 值调整为 7.0，分别装入 1000 mL 无色试剂瓶中，密封。
(30±1)℃、1200 Lux 连续光照培养，定时测定反应液OD660值。
3）菌体浓度倍增周期的稳定性实验：以最适产氢的菌体浓度（10%～20%，另文介绍）的二分之一，作为初始培养浓度，按 2）中条件进行分批培养。
每当菌体达到浓度倍增时，取 50%培养液接种到等量的培养基中（即保持初始菌体浓度不变）扩大培养，如此反复，记录菌体浓度的倍增周期。
取 3 组平行实验的平均值。
4）光合细菌连续培养实验：①启动：将菌体浓度接近 100%的扩培菌液，用培养基稀释到菌体相对浓度 15%左右，泵入恒浊供种罐，开启阀门 1，关闭阀门 2，开启蠕动泵，以 1.25 L/h（水力滞留时间设定为 38 h）的流速分别将菌液和培养基输入连续培养系统，定时向恒浊供种罐内添加培养基和新鲜培养液，保持菌体浓度的相对稳定；②运行、调整：培养液充满四联培养罐并沿培养液出口流出时，开启阀门 2，关闭阀门 1，进入培养液部分循环连续培养阶段，定时测定出口培养液 OD660值，调整培养基流量，使出口培养液浓度稳定在 10%～20%，培养液部分循环流量维持在 1.25 L/h。
记录培养液部分循环流量稳定在 1.25 L/h 后的出口培养液浓度变化。
2 结果与讨论2.1 光合细菌培养液菌体相对浓度的表征从图 2 可以看出：标准曲线的相关系数 R2＞0.99，菌体相对浓度与吸光度值之间呈良好的线性关系，吸光度值能够较为准确地反映光合细菌的相对浓度，所以，以吸光度值表征菌种培养效果以及计算对应的相对浓度是可行的。
图 2 光合细菌菌体相对浓度与吸光度值的相互关系（标准曲线）Fig.2 Relationship between relative concentration of photosynthetic bacteria and optical density2.2 光合细菌培养的初始浓度选择不同初始浓度菌液的生长情况见图 3。
图 3 为所考察的 6 种初始浓度条件下、90 h 内的光合细菌生长曲线。
回归分析结果及菌体浓度倍增周期等计算结果见表 1。
图 3 不同接种量条件下光合细菌的生长曲线（90 h 内）Fig.3 Growth curve of photosynthetic bacteria under different inoculums sizes within 90 h表 1 光合细菌的生长曲线回归分析及菌体浓度倍增周期计算结果Table 1 Regression analysis of growth curve and estimated results of bacteria intensity doubling time初始浓度% OD660回归方程y=ax + b相关R2倍增OD660倍增周期/h培养时长/hOD660=0.56*5 0.202 y= 0.0059x+0.202 0.9961 0.380 30.2 60.810 0.380 y= 0.0073x+0.380 0.9977 0.740 49.3 24.720 0.740 y= 0.0125x+0.740 0.9982 1.455 57.2 —30 1.100 y= 0.0145x+1.10 0.9964 2.171 73.9 —40 1.455 y= 0.0167x+1.455 0.9948 2.887 85.8 —50 1.813 y=0.0199x+1.813 0.9978 3.603 90.0 —注：*是通过标准曲线回归方程计算出的初始浓度为 15%的培养液的吸光度值。
从图3和表1可以看出，6种不同初始浓度的培养液，在 90 h 内均达到了菌体浓度的倍增，且菌体浓度与培养时间呈良好的线性关系（P＞0.01），计算结果准确可靠。
可以判定，选择初始浓度在 5%至 50%之间任一浓度，在相同的培养条件下，生长曲线均符合线性规律。
220 农业工程学报 2008 年由于初始浓度为 10%和 20%时的产氢实验效果极为相近，且达到了较为理想的状态，所以，一般应选择初始浓度 10%为最佳条件。
但是，细胞生长的自主振荡是细菌连续培养中的常见现象[7,8]，为了保证连续培养的生产菌种，能更好的满足产氢需要，选择菌体浓度 15%为连续培养的目标，以减少菌体浓度波动对产氢造成的不利影响。
表 1 所列结果表明：培养液初始浓度为 5%时，倍增周期最短（30.2 h），但其达到最佳产氢初始浓度的培养时间为 60.8 h，远大于以初始浓度为 10%的培养液所需的培养时间（24.7 h），培养液初始浓度为 20%以上时，未经培养就已经超出最佳产氢初始浓度，用作生产菌种时需要稀释，本文暂不讨论。
依照上述讨论，结合培养液部分循环连续培养方式对操作简便性的要求，选择菌体浓度 15%的二分之一（即660=0.273），作为连续培养的初始浓度，进行倍增培养，倍增周期在 30～50 h 之间。
2.3 光合细菌倍增周期的稳定性2.3.1 分批培养条件下，光合细菌倍增周期的稳定性表 2 结果显示：初始浓度在 OD660=0.273 附近时，光合细菌倍增周期相对稳定，基本保持在 37～40 h，波动幅度为 3.9%。
表 2 光合细菌倍增培养周期Table 2 Doubling time of photosynthetic bacteria culture/h培养级数初始 OD6601 2 3 4 5 6 7 80.272 38 38 40 39 38 39 40 390.274 39 38 39 38 37 39 39 382.3.2 连续培养条件下，出口培养液的稳定性光合细菌回流连续培养过程中，菌液出口浓度的变化见图 4。
