一种驱动非产电微生物产电方法技术

本发明专利技术提供了一种驱动非产电微生物产电方法，将非产电微生物和辅助产电微生物共培养，然后接种于微生物燃料电池的阳极，加入电子供体，可以实现非产电微生物产电。

【技术实现步骤摘要】
一种驱动非产电微生物产电方法
本专利技术涉及一种驱动非产电微生物产电方法，属于生物电化学

技术介绍
生物电化学系统(Bioelectrochemicalsystems，BESs)是一种交叉学科的前沿技术，随着全球淡水资源和可利用能源日益剧减，BESs的运用受到了广泛的关注。它是微生物燃料电池(MFCs)、微生物电解电池(MECs)和微生物电合成电池(MESs)等技术的总称。微生物燃料电池利用微生物的催化作用,将燃料中的化学能转化为电能，同时又可以处理废水的新型技术，具有显著的环境效益和经济效益。近年来，相继有多种产电微生物菌株被发现，大大拓展了微生物燃料电池的应用领域，如直接制造生物传感器、处理废水产电等。微生物燃料电池的研究与应用，对缓解当前的能源危机有重大意义，其发展潜力很大。目前关于MFC的研究多集中在提高产电微生物的产电能力和去污效能方面，研究的绝大多数微生物为地杆菌属(Geobacter)和希瓦氏菌属(Shewanella)等。产电微生物与MFC阳极电极间存在呼吸作用，即：微生物在产能代谢中底物降解释放出的电子，通过呼吸链即电子传递链最终传递给外源电子受体(如阳极电极)。然而，并未有研究报道非产电微生物也能实现产电。Clostridiumintestinale是梭菌属中一种非产电的微生物，通过发酵(不完全氧化)果糖、蔗糖等底物进行生长繁殖，释放的电子不经过电子传递链而直接传递给内源性中间代谢产物，利用底物水平磷酸化(Substratelevelphosphorylation)产能。由于发酵过程只是部分氧化底物，因而产能效率相对较低。若能实现微生物的代谢从发酵向呼吸转化，将有望将非产电微生物引入生物电化学系统中，实现对阳极催化的作用，从而推进对生物电化学系统(Bioelectrochemicalsystems,BESs)的研究。但是，现有技术中还没有实现非产电微生物产电的方法。
技术实现思路
本专利技术提供了一种驱动非产电微生物产电方法，可以有效解决上述问题。本专利技术是这样实现的：一种驱动非产电微生物产电方法，将非产电微生物和辅助产电微生物共培养，然后接种于微生物燃料电池的阳极，加入电子供体。作为进一步改进的，所述非产电微生物为Clostridiumintestinale，所述辅助产电微生物为Geobactersulfurreducens。作为进一步改进的，所述非产电微生物和辅助产电微生物在共培养前还需分别进行厌氧培养。作为进一步改进的，所述共培养的接种量按照体积分数为5～10％；接种前，所述非产电微生物和辅助产电微生物的OD600为0.4～0.6。作为进一步改进的，所述共培养还需每3～5天接种传代，传到第5～7代。作为进一步改进的，所述共培养的培养温度为28～32℃。作为进一步改进的，所述电子供体为乙醇。作为进一步改进的，所述电子供体的终浓度为10～20mM。作为进一步改进的，所述微生物燃料电池为ITO三电极体系微生物燃料电池。作为进一步改进的，所述共培养的培养基的配方为MgCl2·7H2O0.05～0.15g/L，CaCl2·2H2O0.02～0.06g/L，NaCO3·H2O0.4～0.6g/L，NaHCO31.6～2.0g/L，FumaricAcid4.50～4.84g/L，100XNBSaltsMix8～12mL/L，1MmNa2SeO40.0～42.0mL，NBMineralElixir8～12mL/L，DL维生素溶液10～20mL/L，其余为水。本专利技术的有益效果是：本专利技术公开的一种驱动非产电微生物实现产电的方法，以辅助产电微生物Geobactersulfurreducens作为驱动力，驱动非产电微生物Clostridiumintestinale的代谢途径从发酵转向呼吸，从而改善了自身的代谢通路，并使不能代谢乙醇的Clostridiumintestinale与Geobactersulfurreducens都能够在以乙醇作为电子供体的条件下产电，促进了彼此的生长代谢，电流最大达0.4mA。本专利技术突破了对非产电微生物的传统认识，同时扩大了Geobactersulfurreducens与Clostridiumintestinale的底物范围与生态位，很大程度上提升了对生物电化学系统的研究，因此可作为一种参考方法进行大规模的推广应用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1是本专利技术实施例2中的Clostridiumintestinale与Geobactersulfurreducens及共培养的产电图。图2为本专利技术的实施例3的Clostridiumintestinale与Geobactersulfurreducens共培养三电极体系中，对附着在ITO电极上的电活性生物膜进行活死染色后激光共聚焦显微镜下的图。具体实施方式为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例中所述NBAF培养基、NBEF共培养培养基与CT培养基的配方如表1所示。表1培养基的组成*每升100XNBSaltsMix溶液中含有4gKH2PO4，22gK2HPO4，20gNH4Cl，38gKCl，36gNaCl，余量为水。**每升NBMineralElixir溶液中含有2.14gNTA，0.1gMnCl2*4H2O，0.3gFeSO4*7H2O，0.17gCoCl2*6H2O，0.1gZnSO4*7H2O，0.03gCuCl2*2H2O，0.005gAlK(SO4)2*12H2O，0.005gH3BO3，0.09gNa2MnO4*2H2O，0.11gNiSO4*6H2O，0.02gNa2WO4*2H2O，余量为水。***每升DL维生素溶液中含有0.002g维生素H，0.005g维生素B5，0.0001g维生素B12,0.005g对氨基苯甲酸,0.005ga-硫辛酸,0.005g烟酸，0.005g维生素B1，0.005g核黄素，0.01gPyridoxineHC本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种驱动非产电微生物产电方法，其特征在于：将非产电微生物和辅助产电微生物共培养，然后接种于微生物燃料电池的阳极，加入电子供体。/n

【技术特征摘要】
1.一种驱动非产电微生物产电方法，其特征在于：将非产电微生物和辅助产电微生物共培养，然后接种于微生物燃料电池的阳极，加入电子供体。


2.根据权利要求1所述的驱动非产电微生物产电方法，其特征在于：所述非产电微生物为Clostridiumintestinale，所述辅助产电微生物为Geobactersulfurreducens。


3.根据权利要求2所述的驱动非产电微生物产电方法，其特征在于：所述非产电微生物和辅助产电微生物在共培养前还需分别进行厌氧培养。


4.根据权利要求2所述的驱动非产电微生物产电方法，其特征在于：所述共培养的接种量按照体积分数为5～10％；接种前，所述非产电微生物和辅助产电微生物的OD600为0.4～0.6。


5.根据权利要求2所述的驱动非产电微生物产电方法，其特征在于：所述共培养还需每3～5天接种传代，传到第5～7代。


6.根据权利要求2所述的驱动非产电微生物产电方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘星，周顺桂，叶银，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：发明
国别省市：福建;35