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本研究的主要作者包括Sundaresan Mohanraj、Krishnasamy Anbalagan、Shanmugam Kodhaiyolii和Velan Pugalenthi。他们均来自印度Anna University的Bharathidasan Institute of Technology，隶属于生物技术系。该研究发表于2014年的《Journal of Biotechnology》期刊上。
本研究的主要科学领域为生物技术，特别是发酵制氢（fermentative hydrogen production）和纳米材料合成（nanomaterial synthesis）的交叉领域。研究的背景知识包括：氢作为一种高能量清洁燃料，未来具有巨大的应用潜力；发酵制氢是一种经济可行的制氢方式，但其低产氢率和高成本是主要挑战；纳米材料，特别是钯纳米颗粒（palladium nanoparticles, PdNPs），因其高比表面积和催化性能，被认为可以增强发酵制氢的效率。
研究的目的是通过绿色合成方法制备钯纳米颗粒，并评估其对发酵制氢的影响。具体目标包括：利用芫荽叶提取物（Coriandrum sativum leaf extract）合成钯纳米颗粒；研究钯离子（PdCl₂）和钯纳米颗粒对Enterobacter cloacae和混合培养物（mixed culture）发酵制氢的影响；通过动力学分析和主成分分析（Principal Component Analysis, PCA）研究其代谢途径。
研究流程分为以下几个步骤：
钯纳米颗粒的绿色合成
使用芫荽叶提取物作为还原剂和稳定剂，将PdCl₂还原为钯纳米颗粒。具体步骤包括：将芫荽叶煮沸并过滤，得到提取物；将提取物与PdCl₂溶液混合，在37°C下振荡24小时，通过颜色变化和紫外-可见光谱（UV-Vis spectroscopy）监测反应进程；通过离心分离钯纳米颗粒，并使用透射电子显微镜（Transmission Electron Microscopy, TEM）和扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscopy, SEM）对其形貌和尺寸进行表征。
发酵制氢实验
分别使用Enterobacter cloacae和混合培养物进行发酵制氢实验。实验分为对照组（无添加）、PdCl₂添加组和钯纳米颗粒添加组。实验在250 mL瓶中进行，培养基包含葡萄糖、磷酸盐、氯化铵等成分。通过水置换法收集氢气，并使用气相色谱仪（Gas Chromatography, GC）分析气体成分。
动力学和统计分析
使用修正的Gompertz方程对发酵制氢的动力学参数进行分析，包括最大产氢速率（rm）、产氢潜力（P）和滞后时间（λ）。通过主成分分析（PCA）研究不同实验条件下代谢产物的变化。
钯纳米颗粒的合成与表征
TEM图像显示，合成的钯纳米颗粒主要为球形，平均尺寸为87 nm。FTIR和XRD分析表明，芫荽叶提取物中的蛋白质和多酚是还原和稳定钯纳米颗粒的主要成分。
发酵制氢实验结果
在PdCl₂添加实验中，Enterobacter cloacae和混合培养物的产氢量分别为1.39 ± 0.07和2.11 ± 0.11 mol H₂/mol葡萄糖，显著低于对照组。而在钯纳米颗粒添加实验中，Enterobacter cloacae和混合培养物的产氢量分别达到1.48 ± 0.04和2.48 ± 0.09 mol H₂/mol葡萄糖，显著高于PdCl₂添加组。混合培养物的产氢量显著高于Enterobacter cloacae。
动力学和代谢途径分析
动力学分析表明，钯纳米颗粒添加组的最大产氢速率和滞后时间均优于PdCl₂添加组。PCA分析显示，钯纳米颗粒添加组的代谢产物以乙酸（acetate）和乙醇（ethanol）为主，而PdCl₂添加组则以丁酸（butyrate）和丙酸（propionate）为主。
本研究通过绿色合成方法成功制备了钯纳米颗粒，并证明其可以显著提高混合培养物的发酵制氢效率。研究结果表明，钯纳米颗粒通过改变代谢途径，促进乙酸和乙醇的形成，从而提高了产氢量。这一发现为发酵制氢的优化提供了新的思路。
本研究还提出了钯纳米颗粒在发酵制氢中的催化机制，并探讨了其在其他生物技术领域的潜在应用。此外，研究还提供了详细的实验方法和数据分析流程，为后续研究提供了参考。
这篇研究不仅具有重要的科学价值，还为清洁能源的开发提供了新的技术路径。