底物已经成为限制生物制氢发展的重要因素,采用廉价的底物无疑会降低制氢成本,从而促使该技术能够得到更好的推广。半纤维素广泛存在于纤维素类生物质中,如果能将其用于发酵产氢,则纤维质就能够更加充分的被利用。禾本科植物的半纤维素主要是木聚糖类,在酶或者酸的作用下水解,可得到木糖含量较高的水解液。本研究立足于利用半纤维素水解产物——木糖发酵产氢,筛选高效木糖降解产氢菌,对其产氢特性进行研究,优化发酵产氢的条件,以期获得更高的产氢能力。本试验从牛粪堆肥中成功筛选出了7株中温发酵木糖产氢菌,通过对这7株菌进行优选,发现菌株HR-1的产氢能力最强,单位体积产氢量(YH2)为1311mL/L-培养基。HR-1为单胞生长的规则杆状菌,革兰氏阳性,无荚膜、无鞭毛、表面光滑、无明显凸起,专性厌氧。HR-1可在10~41℃,pH4.0 ~12.0条件下生长;37℃和pH8.0分别为最适生长条件;发酵葡萄糖的主要产物有H2、CO2、乙酸、丁酸,未检测到琥珀酸和丁二醇;可利用多种碳源生长;其耐盐性为0~2%;HR-1可以利用磷酸氢二铵和硝酸盐生长,有机氮不是其必需的氮源。通过16S rRNA鉴定,表明与丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum 824)的相似性最高,为96%,初步认为该菌是梭菌属的一个新种,命名为Clostridium sp. HR-1。通过间歇培养试验,考察了初始pH、不同氮源、碳源浓度、不同碳源对HR-1利用木糖发酵产氢的影响。结果表明:该菌株的最佳生长初始pH为8.0,最佳产氢初始pH为6.5;它可以利用NH4Cl、酵母浸粉、尿素作为氮源进行发酵产氢,其中酵母浸粉效果最好;HR-1利用木糖发酵产氢的最适浓度为20g/L;HR-1不能利用阿拉伯糖发酵产氢,但可以利用半乳糖、纤维二糖、葡萄糖、甘露糖、葡聚糖发酵产氢,因此推断该菌株可以很好的利用半纤维素的水解液发酵产氢。比较了中温产氢菌HR-1利用五碳糖、六碳糖及二者等比例混合糖发酵产氢的特性,发现HR-1更容易利用六碳糖合成细胞及发酵产氢。该菌株在37℃时发酵木糖产氢的比产氢率为2.12mol H2/mol-木糖,发酵葡萄糖时的比产氢率为2.31mol H2/mol-葡萄糖,混合糖的比产氢率为2.0 mol H2/mol-混合糖,混合糖降低了菌株HR-1的产氢能力。