Question

氢气是一种清洁能源，可由产氢菌群无氧发酵产生。科研人员从厌氧活性污泥中获得产氢菌群，并利用硫酸纤维素钠和聚二甲基二烯丙基氯化铵能形成中空微胶囊的特性将其固定化。在此基础上比较固定化产氢菌和游离产氢菌的菌体浓度随时间的变化、不同温度条件下氢气产率的变化，结果如下图。请分析回答：

       

（1）本实验中，固定化产氢菌采用的方法称为__________。

（2）由图1可知，与游离的产氢菌相比，固定化的产氢菌培养后菌体浓度增加较快，其主要原因是_________。

（3）由图2可知，固定化产氢菌生产氢气的优势表现在氢气产率高、__________。

（4）实验中使用的发酵培养液成分如下表：

培养液成分	葡萄糖	蛋白胨	牛肉膏	酵母汁	NaCl	K2HPO4	半胱氨酸	微量元素
含量（g/L）	20	4	2	1	2	1．5	0．5	适量

其中为产氢菌群提供氮源的成分有__________。培养基配制时，培养基灭菌采用的最适方法是__________，灭菌与调pH的先后顺序是__________。

Answer

包埋法 微胶囊有利于形成无氧的环境，便于产氢菌的生长繁殖 对温度变化适应性更强 蛋白胨、牛肉膏、酵母汁、半胱氨酸 高压蒸汽灭菌 先调pH，后灭菌

【解析】

固定化技术包括包埋法、物理吸附法和化学结合法（交联法），由于细胞相对于酶来说更大，难以被吸附或结合，因此多采用包埋法。固定化细胞既能与反应物接触，又能与反应物分离，还可以重复利用。灭菌是指利用强烈的理化因素杀灭物体内外所有微生物，包括芽孢和孢子；高温杀菌可以破坏蛋白质、核酸等高分子化合物的活性，可分为灼烧灭菌、干热灭菌和高压蒸汽灭菌。细菌培养过程中接种针、接种环等金属用具采用火焰灼烧灭菌，培养基进行高压蒸气灭菌，玻璃器皿进行干热灭菌；高压蒸汽灭菌锅是灭菌的一个设备，一般压力在100KPa，温度在121℃的条件下，维持15-30分钟用于培养基的灭菌．培养基一般含有水、碳源、氮源和无机盐。

（1）根据题干“利用硫酸纤维素钠和聚二甲基二烯丙基氯化铵能形成中空微胶囊的特性将其固定化”，则固定化产氢菌采用的方法称为包埋法。

（2）由图1可知，固定化产氢菌的菌体浓度的增加速度快于游离产氢菌。由题干“厌氧活性污泥”可知：产氢菌是一种厌氧菌，固定化后增殖快的原因可能是：包埋形成的无氧环境更有利于产氢菌的增殖。

（3）由图2可知，一方面在25~45℃下，固定化产氢菌的氢气产率高于游离产氢菌；另一方面，固定化产氢菌的氢气产率相对与游离产氢菌稳定，受温度影响小。

（4）培养基的成分一般包括碳源（提供碳元素的物质）、氮源（提供氮元素的物质）、水和无机盐。表格中的含氮物质，如蛋白胨、牛肉膏、酵母汁、半胱氨酸都是氮源。培养基的灭菌一般采用高压蒸汽灭菌法，高压对一般培养基的pH影响较小，所以一般先调pH，后灭菌。