【技术实现步骤摘要】
一种高效筛选、设计和改造电子载体的实现方法
本专利技术涉及一种高效电子载体的筛选、设计和改造方法，属于生物电化学催化领域。
技术介绍
当前，环境与能源问题已成为影响人类生存发展的核心问题。随着化石能源的使用，我们正面临着巨大的能源危机和环境污染问题，如何兼顾环境与能源需求并实现可持续发展是我们当前面临的前沿和热点问题。近年来，生物电化学系统(Bioelectrochemicalsystem，BES)作为一种有效回收能源和资源的新兴技术，已经受到广泛关注，并具有巨大的发展潜力。生物电化学系统最常见的形式是以产电或污水处理为目标的微生物燃料电池，但是生物电化学系统在产品合成以及生物修复方面也展现了广阔的发展前景[1]。微生物电合成是生物电化学系统的一个重要研究方向，它以微生物燃料电池为基础发展而来。微生物电合成以微生物作为催化剂，通过外部施加一定的电压，能够驱动微生物代谢，在电化学系统中进行生物合成，如固定CO2还原产生乙酸和丁酸，延胡索酸还原为琥珀酸，还能提高谷氨酸发酵的产量等。目前，实现微生物电合成的物质种类很多，包括甲烷、...
【技术保护点】
1.一种电子载体的高效筛选、设计和改造方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)本专利技术选择金属还原模式菌奥达尔希瓦氏菌为实验菌株。/n(2)本专利技术在上述步骤(1)基础上，完成了电能生物反应器的设计、组装及搭建测试。/n(3)本专利技术在上述步骤(2)基础上，通过系统优化，建立和完善了生物电化学系统中微生物胞外电子获得和传递效率的测量方法和评价指标。/n(4)本专利技术在上述步骤(3)基础上，完成了十余种不同外源电子载体的筛选和性能评价。/n(5)本专利技术在上述步骤(4)基础上，综合考虑选蒽醌-2-磺酸钠(AQS)作为最优候选电子载体，进行后续氧化还原电势的理论计算...
【技术特征摘要】
1.一种电子载体的高效筛选、设计和改造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)本发明选择金属还原模式菌奥达尔希瓦氏菌为实验菌株。
(2)本发明在上述步骤(1)基础上，完成了电能生物反应器的设计、组装及搭建测试。
(3)本发明在上述步骤(2)基础上，通过系统优化，建立和完善了生物电化学系统中微生物胞外电子获得和传递效率的测量方法和评价指标。
(4)本发明在上述步骤(3)基础上，完成了十余种不同外源电子载体的筛选和性能评价。
(5)本发明在上述步骤(4)基础上，综合考虑选蒽醌-2-磺酸钠(AQS)作为最优候选电子载体，进行后续氧化还原电势的理论计算和化学基团定向修饰改造。
(6)本发明在上述步骤(5)基础上，通过实验评价AQS衍生物的氧化还原表征和电子传递性能等。
2.根据权利要求1所述的一种电子载体的高效筛选、设计和改造的方法，其特征在于：所述步骤(1)中实验菌株包括但不局限于ShewanellaoneidensisMR-1。
3.根据权利要求1所述的一种电子载体的高效筛选、设计和改造的方法，其特征在于：所述步骤(2)中电能生物反应器由电极系统和反应器装置两部分构成，在电极系统中常用三电极体系进行电化学分析，反应器装置有单室和双室两种类型；三电极体系选用2×2cm碳布(与铂电极夹相连)为工作电极、铂丝为辅助电极、Ag/AgCl电极为参比电极；反应器装置分为左右两室，两室之间由密封圈和5×5cm正方形Nafion117质子交换膜隔开，辅以不锈钢圆夹固定；系统搭建完成后，分别以M9盐缓冲液和电子载体核黄素进行电化学背景参数测定，系统运行良好。
4.根据权利要求1所述的一种电子载体的高效筛选、设计和改造的方法，其特征在于：所述步骤(3)中选取了细胞毒性、电流密度、还原当量和库伦效率等电化学性能参数作为评价指标；细胞毒性用于评价外源电子载体对微生物造成的细胞...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘君，徐宁，王岩，
申请(专利权)人：中国科学院天津工业生物技术研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12
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