本论文是在国家自然科学基金项目“暗光两步法生物制氢调控机理及能量梯级耦合特性研究”(项目编号:51676065)的资助下完成的。氢能作为一种清洁无污染的可再生能源逐渐受到重视。光合生物制氢技术可以将秸秆等生物质转化为氢能,将有机废弃物的利用和清洁能源的生产结合起来,同时解决了能源问题和环境问题。本文以玉米秸秆为产氢原料,对光合发酵比产氢量、产氢速率、能量转化效率,以及产氢发酵液的pH值、氧化还原电位值、还原糖含量、液相末端产物进行了分析,研究L-半胱氨酸、L-丙氨酸、L-亮氨酸、L-丝氨酸、L-苏氨酸五种氨基酸对光合生物制氢的影响,以获得最佳的产氢条件,并为提高玉米秸秆光合生物制氢能力和工艺优化提供科学依据。氨基酸类添加物对光合生物制氢有明显的影响,氨基酸类添加物在适宜的浓度范围内可以提高光合生物制氢的比产氢量和产氢速率。当添加L-半胱氨酸、L-丙氨酸、L-亮氨酸、L-丝氨酸、L-苏氨酸的浓度分别为0.6、0.6、0.9、1.5、0.6 g/L时,光合生物制氢比产氢量分别达到最大值分别为(54.4±0.75)mL/g、(52±0.61)mL/g、(51.4±0.65)mL/g、(49.6±0.39)mL/g、(48.6±0.55)mL/g,比对照组分别提高了 45.45%、39.04%、37.43%、32.62%、29.95%,同时产氢速率也分别达到最大值分别为(48±0.23)mL/L/h·、(45±0.33)mL/L/h、(45±0.32)mL/L/h、(42±0.35)mL/L/h、(45±0.32)mL/L/h,并且通过产氢动力学的分析可以得出拟合结果与实验结果相符。此外五种氨基酸分别在其最适浓度下能量转化效率达到最大值,分别是 3.76±0.04%、3.59±0.04%、3.43±0.03%、3.36±0.07%、3.55±0.05%。此外,氨基酸类添加物会降低产氢发酵液的pH值,并且添加的氨基酸为L-半胱氨酸、L-丝氨酸时发酵液的pH值降低的更加明显。发酵液的氧化还原电位随着L-半胱氨酸浓度的增大而减小;L-丙氨酸、L-亮氨酸、L-丝氨酸、L-苏氨酸对发酵液氧化还原电位的影响不太明显。发酵液的还原糖含量随着添加L-半胱氨酸浓度的增大而增大;L-丙氨酸、L-亮氨酸、L-丝氨酸、L-苏氨酸浓度较低时可以增加初始还原糖含量,但浓度过高时对初始还原糖含量基本没有影响。氨基酸类添加物对整个光合生物制氢过程发酵液的pH值、氧化还原电位值、还原糖含量的变化趋势基本没有影响。适宜浓度的氨基酸可以提高光合生物制氢乙酸、丙酸、丁酸等挥发性脂肪酸的含量,其中L-半胱氨酸、L-丙氨酸、L-亮氨酸比L-丝氨酸和L-苏氨酸对挥发性脂肪酸的的促进效果更加明显。综合来看,在实验的五种氨基酸中,L-半胱氨酸对光合生物制氢的促进效果和对制氢发酵液的影响能力均优于L-丙氨酸、L-亮氨酸、L-丝氨酸、L-苏氨酸四种氨基酸。