Question

【題目】氫氣是一種清潔能源，可由產(chǎn)氫菌群無(wú)氧發(fā)酵產(chǎn)生。科研人員從厭氧活性污泥中獲得產(chǎn)氫菌群，并利用硫酸纖維素鈉和聚二甲基二烯丙基氯化銨能形成中空微膠囊的特性將其固定化。在此基礎(chǔ)上比較固定化產(chǎn)氫菌和游離產(chǎn)氫菌的菌體濃度隨時(shí)間的變化、不同溫度條件下氫氣產(chǎn)率的變化，結(jié)果如下圖。請(qǐng)分析回答：

（1）本實(shí)驗(yàn)中，固定化產(chǎn)氫菌采用的方法稱為__________。

（2）由圖1可知，與游離的產(chǎn)氫菌相比，固定化的產(chǎn)氫菌培養(yǎng)后菌體濃度增加較快，其主要原因是_________。

（3）由圖2可知，固定化產(chǎn)氫菌生產(chǎn)氫氣的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在氫氣產(chǎn)率高、__________。

（4）實(shí)驗(yàn)中使用的發(fā)酵培養(yǎng)液成分如下表：

培養(yǎng)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	適量

其中為產(chǎn)氫菌群提供氮源的成分有__________。培養(yǎng)基配制時(shí)，培養(yǎng)基滅菌采用的最適方法是__________，滅菌與調(diào)pH的先后順序是__________。

Answer 1

【答案】包埋法 微膠囊有利于形成無(wú)氧的環(huán)境，便于產(chǎn)氫菌的生長(zhǎng)繁殖 對(duì)溫度變化適應(yīng)性更強(qiáng) 蛋白胨、牛肉膏、酵母汁、半胱氨酸 高壓蒸汽滅菌 先調(diào)pH，后滅菌

【解析】

固定化技術(shù)包括包埋法、物理吸附法和化學(xué)結(jié)合法（交聯(lián)法），由于細(xì)胞相對(duì)于酶來(lái)說(shuō)更大，難以被吸附或結(jié)合，因此多采用包埋法。固定化細(xì)胞既能與反應(yīng)物接觸，又能與反應(yīng)物分離，還可以重復(fù)利用。滅菌是指利用強(qiáng)烈的理化因素殺滅物體內(nèi)外所有微生物，包括芽孢和孢子；高溫殺菌可以破壞蛋白質(zhì)、核酸等高分子化合物的活性，可分為灼燒滅菌、干熱滅菌和高壓蒸汽滅菌。細(xì)菌培養(yǎng)過(guò)程中接種針、接種環(huán)等金屬用具采用火焰灼燒滅菌，培養(yǎng)基進(jìn)行高壓蒸氣滅菌，玻璃器皿進(jìn)行干熱滅菌；高壓蒸汽滅菌鍋是滅菌的一個(gè)設(shè)備，一般壓力在100KPa，溫度在121℃的條件下，維持15-30分鐘用于培養(yǎng)基的滅菌．培養(yǎng)基一般含有水、碳源、氮源和無(wú)機(jī)鹽。

（1）根據(jù)題干“利用硫酸纖維素鈉和聚二甲基二烯丙基氯化銨能形成中空微膠囊的特性將其固定化”，則固定化產(chǎn)氫菌采用的方法稱為包埋法。

（2）由圖1可知，固定化產(chǎn)氫菌的菌體濃度的增加速度快于游離產(chǎn)氫菌。由題干“厭氧活性污泥”可知：產(chǎn)氫菌是一種厭氧菌，固定化后增殖快的原因可能是：包埋形成的無(wú)氧環(huán)境更有利于產(chǎn)氫菌的增殖。

（3）由圖2可知，一方面在25~45℃下，固定化產(chǎn)氫菌的氫氣產(chǎn)率高于游離產(chǎn)氫菌；另一方面，固定化產(chǎn)氫菌的氫氣產(chǎn)率相對(duì)與游離產(chǎn)氫菌穩(wěn)定，受溫度影響小。

（4）培養(yǎng)基的成分一般包括碳源（提供碳元素的物質(zhì)）、氮源（提供氮元素的物質(zhì)）、水和無(wú)機(jī)鹽。表格中的含氮物質(zhì)，如蛋白胨、牛肉膏、酵母汁、半胱氨酸都是氮源。培養(yǎng)基的滅菌一般采用高壓蒸汽滅菌法，高壓對(duì)一般培養(yǎng)基的pH影響較小，所以一般先調(diào)pH，后滅菌。