各種產氫微生物

本研究為評估以甘蔗渣為基質用於醱酵產氫的可行性，在本研究試程中 氫氣的產生主要是厭氧醱酵菌在厭氧反應中所產生的，因此必頇瞭解醱酵產 氫菌的生長特性，才能有效發揮微生物產能的作用。

二十世紀初，外國學者Toerien、Iannotti等人曾利用Vibrio succinogenes 菌株，將葡萄糖等碳水化合物，於厭氧環境下，醱酵產生氫氣（毛宗強，2008）。 因此，由過去許多的研究中發現，有很多微生物均具有產氫能力，如表2-6 (Das & Veziroğlu, 2001)。厭氧產氫微生物種類繁多，其生理特性與產氫機制 皆不同，早期，C. T. Gray and H. Gest 將產氫微生物分為四類（Twarog, 1965）〆

1.不含細胞色素系統的厭氧異體滋養菌(Heterotrophs)，例如梭狀芽孢桿菌 屬(Clostridium)、細球菌屬(Micrococci)、甲烷菌(Methanobacteria)等。

2.含細胞色素的異體滋養的兼性厭氧菌(Facultative Anaerobics)，如大腸埃 希氏大腸菌(Escherichia Coli)、脾桿菌(Enterobactor)。

3. 含 細 胞 色 素 的 厭 氧 異 體 滋 養 菌 ， 如 脫 硫 弧 菌 屬 (Desulforibrio desulfricans)。

4.可在光線照射下還原的NADH 產生氫氣的光合菌，例如含硫紫菌(Sulfur purple bacteria)、不含硫紫菌厭氧適應性藻類等。

近年來的研究則是把分類做了改變，根據 Yokoi、Ohkawara、Hirose、

Hayashi and Takasaki（1995）的研究指出，產氫菌主要分為光合作用微生物 (Photosynthetic microorganisms) 和 醱酵 產 氫 微生 物 (Fermentative hydrogen producing microorganisms)二大類。光合作用微生物部份包括〆紫色非硫菌、

藻類等。醱酵產氫微生物又依其對氧需求性分為兼性厭氧菌(如 Enterobacter

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aerogenes 等)及絕對厭氧菌( 如 Clostridium 等)。醱酵產氫微生物中以 Clostridium 菌屬為主，此菌屬大部分都可以產氫，其中以 Clostridium butyricum 菌種的產氫效率為較佳（Yokoi, 1997々Odom, 1983）。本研究將 以蔗渣為基質，先以水解菌水解纖維素，再以 Clostridium 菌種進行醱酵產 氫。

Clostridium菌屬為目前已知產氫菌中產氫能力較佳的菌種， 由學者 Prazmoski在1880年發現々此菌屬適合生長於厭氧、中溫(30-37℃)及中性pH 的環境下(Minton, 1989)，在較不適合生長的環境下會產生內孢子而進入休眠 的狀態。Clostridium的孢子屬內孢子菌(endospores)，產生於菌體內為此菌屬 特有之結構，每一株菌體可生成一個孢子，孢子的特徵為位於菌體的末端，

一般較菌體寬，與其它產胞菌較小且位於菌體中央不同(李國鏞、游若荻，

1992)。Clostridium的產氫能力已廣受注目，主要是因為針對混合產氫系統的 菌種進行鑑定結果發現〆主要的菌群是以Clostridium為主（Ueno, Haruta, Ishii

& Igarashi, 2001々Fang, Zhang & Liu, 2002a）。且此菌對有機物的利用亦相 當廣泛，但Clostridium屬的細菌之高產氫能力，常對有機物的分解利用具專 一性 (曾怡禎，2000)，如食品工廠、啤酒製造廠等具有高糖份、高澱粉、易 酸化、水解之高濃度有機廢水。

因此，若在厭氧甲烷化系統中，提供一個較為惡劣的環境，如加入強酸、

強鹼、加熱煮沸等方式以殺死甲烷菌並保留已經形成孢子的Clostridum，藉 此達到菌種篩選之目的，以利於進行之後的厭氧生物產氫程序。根據葉明泰

（2006 ） 的 研 究 中 發 現 黎 明 污 水 處 理 廠 終 沉 池 底 泥 中 含 有 相 當 量 之 Clostridium 醱酵產氫菌。所以本研究在連續流試驗中所使用污水處理廠終 沈池底層污泥，經由熱篩、酸篩將甲烷形成菌篩除或抑制，並維持適合生長 環境進行馴養，做為本試驗發酵產氫菌來源。

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表2-6 厭氧產氫微生物之種類

分類 微生物名稱

Green algae

Scenedesmus obliquus Chlamydomonas reinhardii Oscillotoria Miami BG7 Oscillotoria limnetica

Miami PSB 1071

Chlorobium limicola

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