螺旋藻作为天然的食品和药品已被人们接受,其营养价值及药用价值也得到了实践证明。近年来关于螺旋藻其它功能的开发和研究也开始受到人们的关注,尤其是从1979年,发现它还具有放氢特性以来,螺旋藻作为生物能源的研究则更受到人们的格外青睐。进入21世纪,由于能源危机、环境污染和温室效应以及生态环境的破坏等原因,使得生物能源的开发和研究更加迫切需要,关于螺旋藻放氢的研究也越来越受到研究者的重视。因为螺旋藻不但作为食品和药品,还可以作为开发提取其它物质的原料。同时,如果还能把螺旋藻释放出的氢气收集储存作为可以利用的氢能,将是目前发现的清洁可再生的最理想的生物能源。因此,关于螺旋藻放氢的研究具有重要的实践应用意义。螺旋藻是一种具有光合作用能力的自养原核微生物,放氢是螺旋藻特有的一种生理现象,氢气的产生是和它的生长生理过程紧密相关的,整个过程是在螺旋藻细胞中完成的。螺旋藻生长依靠的是它的细胞的光合作用,螺旋藻的光合作用系统是由PSI(光系统Ⅰ)和PSⅡ(光系统Ⅱ)组成的,二者都存在于螺旋藻细胞内类囊体的膜上,在光照条件下,PSⅡ吸收能量,分解水产生电子,通过细胞中的电子受体接收电子,经电子传递链将电子传递给PSI的电子受体,再输送给铁氧还蛋白(Fd),当氢酶从铁氧还蛋白获得由电子传递链输送来的电子时把H离子还原成氢气释放出来,从而产生放氢现象。因此,螺旋藻放氢是在氢酶作用下产生的,和其生长的生理过程紧密相联。目前,关于螺旋藻产氢的研究还仅仅限于实验的基础性研究。本研究选择了螺旋藻的9个品系(品种),按现在生物学分类观点划分,其中8个品系属于节旋藻属,1个品种即盐泽螺旋藻属于螺旋藻属。在室内正常培养条件下,对它们的放氢特性进行了详细的实验研究,丰富了关于螺旋藻放氢研究的实验基础资料,对螺旋藻放氢的研究无论是在实验技术上还是机理探讨上都具有重要的意义。采用气相色谱和OD560值测定的方法,对9种螺旋藻放氢活性和生长速度进行了检测,并对其实验结果进行了比较和分析。在室内正常培养条件下,选择了影响螺旋藻放氢活性和生长速度的主要环境因子光照强度、光照时间、培养温度、振荡频率、接种量进行了单因子实验研究。通过对放氢活性和生长速度的测定结果分析表明,9种螺旋藻(节旋藻)的放氢活性和生长速度对培养条件中的各个环境因子要求不同,同时,也表现出生长对环境要求的宽泛性不同。在选取各个藻种最适合生长的环境因子培养条件下,当生长8天至对数期时,转入暗培养测定其放氢活性,比较放氢活性大小,从实验结果表明,不同藻种表现出不同的放氢活性,其顺序为：9号>8号>4号>1号>7号>2号>5号>3号>6号。测定其生长速度也表现出不同结果,其顺序为：9号>2号>4号>8号>7号>5号>3号>1号>6号。这说明螺旋藻不同品系(品种)间的放氢和生长都存在明显差异,而且发现放氢活性和生长速度之间基本上呈正相关关系,但却不是一一对应关系。通过正交优化设计的方法,对影响9种螺旋藻培养过程中放氢活性的主要环境因子进行了条件优化实验,获得了每种螺旋藻放氢的最优化培养条件,影响放氢活性的主要因子。实验表明每种螺旋藻放氢的最优化培养条件是不同的,就其影响主次关系而言,在不同品系(品种)中表现不同。但总的结果分析看,光照强度和振荡频率是影响螺旋藻放氢活性的主要因素。其原因是光照强度对螺旋藻光合作用影响最大,进而影响光合作用对能量的积累,而能量多少则直接影响放氢活性的高低；振荡频率则是通过对调节培养液中的溶氧浓度高低来影响光合作用的效率,最终也影响对能量的积累,进而影响放氢活性。对螺旋藻放氢活性与各环境因子之间的优化实验结果做进一步的分析和计算,找出了放氢活性与环境因子之间的回归方程,进而得出了螺旋藻放氢活性与各环境因子之间的定量关系,为探讨螺旋藻放氢条件的研究提供了实验数据。每种螺旋藻具有不同的放氢活性,通过实验测定,可以得出放氢活性与放氢时间的曲线,然后计算出放氢活性与放氢时间的回归方程,再通过积分的方法处理求得放氢量与放氢时间的计算关系式,从而实现了每种螺旋藻产氢量在放氢单位时间内的计算方法。本文通过对9种螺旋藻放氢活性和放氢量测定的比较研究,得出不同的螺旋藻种具有不同的放氢活性和放氢量,而且差异较大。盐泽螺旋藻放氢活性最大,活性为98 nmol·mg-1dry wt·h-1,产氢量也最多为10132.954 nmol·m-1dry wt。在生长的速度上,不同品系(品种)也存在差别,生长最快是9号盐泽螺旋藻,其次是2号节旋藻。因此,研究螺旋藻放氢,藻种的选择十分重要。采用光镜和电镜的观察方法,对螺旋藻放氢进行了细胞生物学实验研究。通过对螺旋藻藻丝体的外部形态和超微结构的观测,获得了每种螺旋藻藻丝体表面形貌和内部结构的超显微结构图,发现不同藻种之间存在差别。结合螺旋藻放氢和生长情况,对不同藻种的超显微结构进行了分析和比较,发现生长快和放氢量多的藻种多含有丰富的类囊体、羧化体等细胞内含物,尤其是放氢量最大的盐泽螺旋藻相对于节旋藻而言明显增多。这说明类囊体及羧化体等含量不同直接影响了其光合作用效率的强弱,而螺旋藻的光合作用直接影响生长的快慢,也影响放氢效率。从而反应了螺旋藻放氢与细胞结构和细胞生理功能之间的密切关系。通过本文对9种螺旋藻放氢的实验研究,表明不同藻种存在不同的放氢量,从而为放氢螺旋藻藻种的选择提供了实验数据,也为螺旋藻藻种筛选提供了依据和方法。对螺旋藻细胞的表面结构和超微结构特征的测定和观察,表明不同的放氢藻种存在差别,也为深入研究螺旋藻产氢的细胞生物学机理提供了基本资料,对从分子水平上探讨其放氢机理和光合作用机理以及二者之间的关系具有重要的实践意义和理论意义。