(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210626920.9 (22)申请日 2022.06.06 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114703233 A (43)申请公布日 2022.07.05 (83)生物保 藏信息 GDMCC No： 62309 2022.03.22 (73)专利权人 广东省科 学院生态 环境与土 壤研 究所 地址 510650 广东省广州市天河区天源路 808号 (72)发明人 刘芳华　谢章彰　王欧美　汤佳　 吴志宇　 (74)专利代理 机构 广州市华学知识产权代理有 限公司 4 4245 专利代理师 苏运贞(51)Int.Cl. C12P 3/00(2006.01) C12N 1/20(2006.01) C12R 1/145(2006.01) (56)对比文件 CN 10790426 3 A,2018.04.13 CN 114480230 A,2022.05.13 CN 110475861 A,2019.1 1.19 CN 113215028 A,2021.08.0 6 WO 2021102248 A1,2021.0 5.27 US 2021147787 A1,2021.0 5.20 WO 202124 4872 A1,2021.12.09 WO 2021133658 A1,2021.07.01 US 2013095468 A1,2013.04.18 审查员 吕丽珊 (54)发明名称 一种提高梭菌发酵产氢效率的方法及其应 用 (57)摘要 本发明公开了一种提高梭菌发酵产氢效率 的方法及其应用。 本发明通过将梭菌接种于暗发 酵培养基， 在顶空为氮气的环境中进行避光发 酵， 得到氢气。 本发明所提供的方法可 以显著提 高梭菌发酵产氢底物转化率并降低发酵产氢成 本， 且操作简便， 易于实现大规模的工业应用。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 114703233 B 2022.09.13 CN 114703233 B 1.一种提高梭菌发酵产氢效率的方法， 其特征在于包括如下步骤： 将梭菌接种于暗发 酵培养基， 在顶空为氮气的环境中进行避光发酵， 得到氢气； 所述的暗发酵培 养基为无氮源、 底 物为葡萄糖的培 养基； 所述的梭菌为巴氏梭菌D SM 525和梭菌BY ‑1中的至少一种； 所述的暗发酵培养基的组成如下： NaCl  4～6g/L， K2HPO4 1～3g/L， KH2PO4 0.4～0.6g/ L， 微量元素浓缩液 9～11 mL/L， 葡萄糖3～5  g/L， pH=7； 微量元素浓缩液的组成如下： N aCl 6 g/L， CaCl2·2H2O 0.2 g/L， MgCl2·6H2O 2 g/L， FeCl2·4H2O 40 mg/L， ZnCl2 1mg/L， MnCl2·4H2O 1 mg/L， CuCl2·2H2O 0.6 mg/L， Na2MoO4  1 mg/L， AlCl3 1 mg/L， CoCl3·6H2O 4 mg/L， 硼酸饱和溶液  20 μL， 浓度为12  mol/L的浓盐 酸20 μL， 生物素0.04  mg/L， 叶酸  0.04 mg/L， 维生素B6 0.2 mg/L， 核黄素0.1  mg/L， 维生素 B1 0.1 mg/L， 烟酸  0.1 mg/L， 维生素B12 0.1 mg/L， 对氨苯甲酸  0.1 mg/L， 泛酸  0.1 mg/L； 所述的接种的量 为暗发酵培 养基体积3%； 所述的避光发酵的温度为37℃； 所述的避光发酵的时间为 48～72h； 所述的梭菌BY ‑1的保藏编号为GDMCC  No： 62309， 于2022年3月22日保藏于位于广州市 先烈中路10 0号大院59号楼5楼广东省科 学院微生物研究所的广东省微 生物菌种保藏中心。 2.根据权利要求1所述的提高梭菌发酵产氢效率的方法， 其特征在于： 所述的梭菌在接 种于暗发酵培养基前通过如下步骤制备得到： 将梭菌接种于种子培养基中， 富集培养， 得到 梭菌种子液。 3.根据权利要求2所述的提高梭菌发酵产氢效率的方法， 其特 征在于： 所述的种子培养基的组成如下： 谷氨 酸钠0.9～1.1  g/L， NaCl  4～6 g/L， K2HPO4 1.8～ 2.2 g/L， KH2PO4 0.4～0.6 g/L， 微量元素浓缩液 9～11 mL/L， 葡萄糖4  g/L， pH=6.8～7.2； 所述的富 集培养的条件如下： 在厌氧 条件下于 35～40℃避光静置 培养； 所述的富 集培养的培养时间为10～14  h。 4.根据权利要求3所述的提高梭菌发酵产氢效率的方法， 其特 征在于： 所述的厌氧 条件是将装有种子 培养基的容器的顶空气体置换为氮气得到； 所述的富 集培养的培养时间为12  h。 5.权利要求1～4任一项所述的提高梭菌发酵产氢效率的方法在氢气制备中的应用。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114703233 B 2一种提高梭菌发酵产氢效率的方 法及其应用 技术领域 [0001]本发明属于生物发酵领域， 特别涉及一种提高梭菌发酵产氢效率的方法及其应 用。 背景技术 [0002]氢气是一种高能量密度， 环境友好的能源， 在未来氢气有望成为化石能源的替代 品。 目前氢气的主要来源于电解盐溶液、 化石能源的裂解等方式， 能量消耗大， 碳排放高且 不可持续。 [0003]相较于传统的产氢方式， 微生物暗发酵产氢具有反应条件 温和， 无需光照、 碳排放 较低、 原料为糖类物质， 获取简单等优点。 微生物暗发酵产氢是一种可持续的、 环境友好的 制氢方式。 在未来有望成为 一种主流的产氢 方式。 [0004]但目前微生物发酵产氢的瓶颈是产氢成本较高。 底物发酵转化率较低是其中一个 重要原因， 如梭菌等严格厌氧菌利用葡萄糖为底物产氢的理论转化率为4  mol H2/ mol葡 萄糖， 但实际转化率一般为1.5 ‑2.0 mol H2/ mol葡萄糖， 距离实际应用还有较大差距。 此 外， 目前微生物的高浓度发酵培养需要大量的有机氮源， 而大量有机氮源的添加会增加氢 气生产的成本， 制约其实际应用。 如何在提高产氢底物转化率的同时降低氢气生产的成本 是微生物发酵产氢目前面临的关键问题。 [0005]梭菌是一种具有固氮能力的暗发酵产氢微生物， 广泛分布于各种环境中。 梭菌可 以利用固氮酶将氮气转化为有机氮， 用于生长和增殖。 但是目前尚未有关于梭菌在固氮条 件下产氢 的相关研究， 利用梭菌的固氮 能力可以降低培养基的氮源成本， 但是能否提高底 物转化率仍是未知的。 发明内容 [0006]本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足， 提供一种提高梭菌发酵产氢效率 的方法。 [0007]本发明的另一目的在于提供 上述提高梭菌发酵产氢效率的方法的应用。 [0008]本发明的目的通过 下述技术方案实现： [0009]一种提高梭菌 发酵产氢效率的方法， 包括如下步骤： 将梭菌接种于暗发酵培养基， 在顶空为氮气的环境中进行避光发酵， 得到氢气。 [0010]所述的梭菌优选为巴氏梭菌D SM 525和梭菌BY ‑1中的至少一种。 [0011]所述的梭菌在接种于暗发酵培养基前优选通过如下步骤制备得到： 将梭菌接种于 种子培养基中， 富 集培养， 得到梭菌种子液。 [0012]所述的种子培养基的组成优选如下： 谷氨酸钠0.9～1.1  g/L， NaCl  4～6 g/L， K2HPO4 1.8～2.2  g/L， KH2PO4 0.4～0.6  g/L， 微量元素浓缩液  9～11 mL/L， 葡萄糖4  g/L， pH=6.8～7.2； 更优选如下： 谷氨酸钠1  g/L， NaCl  5 g/L， K2HPO4 2 g/L， KH2PO4 0.5 g/L， 微 量元素浓缩液 10 mL/L， 葡萄糖4  g/L， pH=7。说　明　书 1/5 页 3 CN 114703233 B 3