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、不同温度下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，固定化产氢菌不适宜采用化学结合或物理吸附的方法，原因是____。厌氧活性污泥为产氢菌提供了_______等营养物质。由图1可知，在厌氧活性污泥中培养，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________。

（2）由图2可知，固定化产氢菌生产氢气的优势表现在_____________。

（3）在生产实践中，为了充分发挥固定化产氢菌重复使用的优势，除了探究固定化产氢菌发酵所需的适宜条件下，还需探究_________________。

Answer

体积大的细胞难以被吸附或结合 碳源、氮源、水、无机盐 微胶囊有利于形成无氧环境，便于产氢菌的生长繁殖 氢气产率高，对温度变化适应性更强（超过一定温度后，氢气产率下降幅度小） 固定化产氢菌可重复使用的次数

【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。

培养基一般含有水、碳源、氮源和无机盐。

（1）由于产氢菌细胞体积大，难以被吸附或结合，所以不适宜采用化学结合或物理吸附法进行固定。污泥为产氢菌提供了碳源、氮源、水、无机盐等营养物质；产氢菌是厌氧型微生物，微胶囊有利于形成无氧环境，便于产氢菌的生长繁殖，所以固定化的产氢菌培养后菌体浓度增加较快。

（2）从图2看出：固定化产氢菌氢气产率高，对温度变化适应性更强或超过一定温度后，氢气产率下降幅度小。

（3）除了探究固定化产氢菌发酵所需的适宜条件下，还需探究固定化产氢菌可重复使用的次数。