《表1 碳酸盐和磷酸盐对光合细菌发酵产氢的影响》

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《无机盐添加物对光合细菌制氢性能影响的试验研究》

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注：同一列不同小写字母表示组间存在差异显著（P<0.05）。

添加碳酸盐和磷酸盐对光合细菌发酵结果的影响如表1所示。从表1可看出，添加碳酸盐和磷酸盐的氢气产量和比产氢率较对照组均呈显著性差异（P<0.05）。对照组和试验组氢气产量的大小顺序为：KH2PO4>NaH2PO4>CK>K2HPO4>Na2HPO4>NaHCO3>Na2CO3。结果表明KH2PO4和NaH2PO4的添加能显著促进氢气产量的增加，两者之间无显著性差异（P>0.05），氢气产量较对照组分别提高了34.22%和29.29%。这可能是由于微生物可将无机磷酸盐作为磷源直接利用，磷是辅酶I、辅酶Ⅱ、辅酶A等各种辅酶、辅羧化酶及各种磷酸腺苷等的组分，同时磷在底物水平磷酸化过程中也起到相当关键的作用。因此KH2PO4和NaH2PO4的添加营造了光合细菌生存和代谢的适宜环境，能够提高光合细菌的产氢活性，从而提高氢气产量。而同为磷酸盐的Na2HPO4和K2HPO4的添加则显著抑制了光合细菌的产氢，两者之间无显著性差异（P>0.05），氢气产量较对照组分别下降了41.77%和39.30%，这可能是由于它们的添加使得光合生物制氢反应液中的生物钠钾离子浓度相对较高造成的，因为一定浓度的钠离子能够维持细胞内外的渗透压，使细胞代谢正常，保持细胞形态，同时钠离子浓度会影响微生物对营养物质的吸收，从而影响微生物代谢酶的活性和生物生长[15]；而一定浓度的钾离子能促进碳水化合物的代谢，对维持细胞的离子平衡起着不可忽视的作用。Na2CO3和NaHCO3的添加明显抑制光合细菌的产氢，两者之间存在显著性差异（P<0.05），氢气产量较对照组分别下降了73.07%和49.52%，产生这种现象的可能原因如下：从式（2）可看出，HCO3-和CO32-在消耗有机物碳代谢提供的H+的同时产生CO2；另外光合细菌氢酶催化反应2H++2e-?H2是可逆的，主要在吸氢上发挥功能，H+既是反应底物又是反应产物，反应速率受H+浓度影响，最大反应速率处于最适pH值范围，一般放氢反应大多pH值较低，吸氢正好相反[16]，而添加NaHCO3和Na2CO3后，反应体系的pH值相对都较高，有利于吸氢反应，因此造成氢气产量的减少。