【河南农业大学】Bioresource Technol.（IF=11.4）静磁场辅助芦苇光发酵制氢氢气是化石能源的最佳替代品，具有高热值、零污染及环保等优点。光发酵生物制氢具有将有机废物和太阳能相结合进行生物制氢的特点，可实现污染处理和能量回收。已有研究表明，弱磁场与微生物生化系统之间具有相互作用机制，但磁场技术尚未有应用于光发酵系统，且磁场对细菌联合体代谢机制和生物学效应的影响尚不明确。  河南农业大学研究团队在工程技术领域Top期刊Bioresource Technology在线发表了题为“Enhancement of static magnetic field on biological hydrogen production via photo-fermentation of giant reed”的文章，在30 ℃下，巨型芦苇和光合细菌暴露于10、20、30和40 mT磁场环境下，光照强度3000 Lux，处理96小时，探究静磁场对巨型芦苇光发酵的影响。 研究发现，静磁场可显著提高氢气产率。在20 mT下，达到最大累计H2产量（112.7 mL/g TS），较对照组（89.4 mL/g TS）提高26.1%，然而，磁场强度达40 mT时，氢气产率并未进一步增加。处理12 h，H2产量在20、30和40 mT下分别较对照组（0.84 mL/g TS/h）提高275%、203%和294%，磁场可能提高细胞中关键酶活性促进电子转移和自由基的产生，增强光合细菌产氢性能。从动力学分析，与对照相比，磁场环境下，光发酵的滞后时间缩短，较短的制氢延迟期有利于生物制氢的工业化生产。在0-24 h间，不同磁场环境下pH从7.77迅速下降至5.4，促进底物向挥发性脂肪酸的转化。在光发酵过程中，对照组的还原糖产量在24 h内迅速降至0.03 g/L，而20、30和40 mT下，还原糖浓度分别是对照的2.5倍、2.3倍和2.5倍，磁场增强了底物还原糖的形成。此外，磁场环境下，代谢产物乙醇减少，20 mT下乙酸和丁酸的浓度在24 h显著提升至0.45 g/L和0.8 g/L，显著高于对照。光发酵期间，20 mT下固氮酶活性在18 h达到最大，较对照组提高94.52%，而当产氢速率达到最大的24 h，固氮酶活性是对照组的1.4倍。同时，20 mT下能量转换率最高为8.4% ，对照组仅为6.6%。将磁场技术应用于光发酵系统中，为生物制氢提供了一种新方案。
参考文献 https://doi.org/10.1016/j.biortech.2022.128221 |
