一株产酸克雷伯氏菌及其在产生物电中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一株产酸克雷伯氏菌及其在产生物电中的应用，其特征在于，该菌是产酸克雷伯氏菌（Klebsiella?oxytoca）Z6，由中国典型培养物保藏中心保藏，简称CCTCC，保藏编号为：CCTCC?NO:M?2012446，保藏日期为2012年11月6日。该菌可在厌氧条件下传递电子至胞外电子受体，接种至微生物燃料电池中可以在降解有机物的同时产生电能。与其他菌株相比，菌株Klebsiella?oxytoca?Z6不仅具有很强的电化学活性，还能利用多种类型的有机物作为唯一碳源进行产电。基于上述特性，该菌在环境污染修复及生物能源回收中具有很好的应用。

【技术实现步骤摘要】
一株产酸克雷伯氏菌及其在产生物电中的应用
本专利技术属于环境污染生物处理和生物能源
，具体涉及一株产酸克雷伯氏菌及其产生物电的应用。
技术介绍
近年来，微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell, MFC)技术作为一种新兴的废水处理及污染修复技术受到了广泛的关注。它直接借助微生物将燃料中有机物或者无机物氧化并产生电子和质子，产生的质子和电子分别经质子交换膜和外电路传递至阴极，与最终电子受体反应产生水，最终将燃料中有机物或者无机物的化学能并转化电能。该技术将污染的生物处理与生物能源回收相结合，在处理污水的同时，还能获得电能。在微生物燃料电池中，产电微生物(Exoelectrogens)发挥着关键性的作用。产电微生物是那些能够进行胞外电子传递的微生物，它们会在阳极富集形成生物膜，可通过新陈代谢作用降解有机物，同时产生电子并传递至胞外，再直接或间接地将其传递到电极上，从而实现生物催化并驱动MFC的运行。随着产电微生物种类的不同，其产生电子和传递电子的机制也不同，表现出的电化学活性存在明显差异。目前，国内外学者已经发现的产电微生物多集中在变形菌门，也有少量的位于厚壁菌门、酸杆菌门和拟杆菌门的微生物被证实可以产电。但是总体而言，已知的产电微生物种类仍然非常有限。同时，在产电特性方面，已知的大部分产电菌仍存在产电性能较低、利用底物类型比较单一等缺陷，不能满足修复多种类型的环境污染。因此，有必要筛选更加高效的产电微生物。克雷伯氏菌(Klebsiella sp.)属于Y _变形菌纲，不运动,有荚膜，是一种革兰氏阴性、异养兼性厌氧的铁还原菌。关于Klebsiella sp.细菌在MFC中催化有机物产电的已有若干报道。从土壤中分离到的Klebsiella pneumoniae菌株L17和水稻土中分离到的Klebsiella sp.ME17先后都被在MFC中测试其利用葡萄糖产电性能。其中，Klebsiella sp.ME17 的 16S rDNA 序列与 Klebsiella trevisanii ATCC33558T (AF129444)和Klebsiella planticolaATCC33531T(Y17659)最为接近，但生理生化实验结果显示其为克雷伯氏菌的新种。从上述报道看，已报道的克雷伯氏菌属细菌Klebsiella pneumoniaL17和Klebsiella sp.ME17分别是从土壤和水稻土中分离所得，经MFC测试显示其具有电化学活性，同时，测试的底物类型仅为葡萄糖。可以看出，到目前为止，还没有直接从富集的MFC阳极生物膜中分离 到Klebsiella sp.产电细菌的详细报道，利用不同电子供体产电特性有待探明。
技术实现思路
本专利技术克服了上述缺陷，提供一株产酸克雷伯氏菌及其产生物电的应用。本专利技术所提供的一株产酸克雷伯氏菌，来源于广州西朗污水处理厂二沉池的泥水混合物，经微生物燃料电池的电化学富集培养、人工分离纯化得到，该菌是产酸克雷伯氏菌(Klebsiella oxytoca) Z6,由中国典型培养物保藏中心保藏,简称CCTCC,保藏编号为:CCTCC N0:M 2012446，保藏日期为2012年11月6日，保藏地址为中国.武汉.武汉大学。该菌在柠檬酸铁培养基上的菌落为圆形、黑色、边缘光滑有光泽，直径约2_。透射电镜下观察该菌的形态为杆状，宽度为0.5 μ m-0.7 μ m,长度为0.6 μ m-1.7 μ m，周生鞭毛，生长对数期为2 20h。生物学特性为:革兰氏染色阴性，兼性厌氧，具有铁还原性，可利用柠檬酸三钠、葡萄糖、丙三醇、乳酸钠、谷氨酸。该菌可在厌氧条件下传递电子至胞外电子受体。菌株Z6的16S rDNA的登录号为JX185133。上述菌株在产生物电中的应用，具体包括如下步骤:(I)将权利要求1所述的菌株接种至柠檬酸铁培养基中，30±5°C厌氧培养；取对数期生长中期的菌液，离心，弃上清液，添加PBS缓冲液摇匀，按上述步骤将所得菌悬液再次离心,如此反复清洗2次，添加PBS缓冲液制成菌悬液；(2)启动单室空气阴极微生物燃料电池，将步骤(I)中获得的菌悬液与营养液混合后接种于微生物燃料电池，在步骤(I)的培养温度下恒温运行即可。当MFC的输出电压达到IOOmV以上，视为启动成功，此后，仅更换含电子供体的营养液。优选地，步骤(I)所述柠檬酸铁培养基组分如下:胰蛋白胨IOg.L—1，酵母提取物5g.L_\氯化钠IOg.L_\添加20mmol.Γ1的柠檬酸铁为电子供体；步骤(2)所述营养液成分为30mmol.Γ1的电子供体，50mmol.T1PBS缓冲液以及少量维生素和微量元素。优选地，所述营养液中电子供体为柠檬酸盐、葡萄糖、丙三醇、乳酸钠和谷氨酸中的一种或几种；所述PBS缓冲液的配方为NH4Cl 0.31g. Λ NaH2PO4.H2O 2.452g. ΛNa2HPO4 4.576g. Λ KCl 0.13g. Λ pH 7.0。优选地，所述制成的菌悬液的OD6tltl为0.6 ;所述培养基和营养液的pH为7.0 7.4。优选地，步骤(2)中所述微生物燃料电池为圆柱形(截面直径为2cm，有效容积6.28cm3),材质为聚碳酸酯。空气阴极为载钼碳纸(0.5mg.cm-2),阳极为硝酸改性碳租，阴极内侧为一层阳离子交换膜，电极间距为2cm，用钛丝做电子集流体。硝酸改性碳毡的具体改性方法为:将预处理后的碳毡用浓硝酸(65%)浸泡5h，用去离子水反复冲洗至中性，放入120°C烘箱中烘干2h后，置于 干燥器内备用。碳毡预处理方法为:用丙酮浸泡3h后，经真空泵抽涤，以除去表面的油溶性物质；再用去离子水冲洗并浸泡、煮沸，每隔0.5h换水I次，共煮沸3h，将电极材料放入120°C烘箱中烘干2h后，置于干燥器内备用。优选地，步骤(2)中所述MFC的输出电压(U)采用Keithley 2700采集优选地，步骤(2)中所述阳离子交换膜预先用5%NaCl浸泡24h。优选地，待步骤(2)电池电压出现稳定可重复周期后，向阳极室中添加外源电子传递中间体AQDS。优选地，步骤(I)所述培养温度为30±1°C，培养时间为16_18h，离心条件为5000r/min离心10分钟。优选地，所述菌悬液与营养液的体积比为1:5。所述菌株CCTCC M 2012446在环境污染生物处理和生物能源
中的应用。以柠檬酸盐为基质时，该菌株构建的单室空气阴极MFC可产生最大输出电压0.31V，最大功率密度为287.4mff.πΓ2。除柠檬酸盐外，该菌还能利用葡萄糖、乳酸钠、丙三醇、谷氨酸产电。这说明菌株Klebsiella oxytoca Z6不仅具有较强的电化学活性,还能利用多种类型的有机物作为唯一碳源进行产电。添加外源电子传递中间体(AQDS)对该菌株的产电过程具有一定的促进作用。本专利技术与现有技术相比优点是该菌株CCTCC M 2012446表现出较强的电化学活性，与其他菌株相比，可以产生较为显著的电能，在以柠檬酸盐为基质时最大功率密度为287.4mW*nT2。该菌株CCTCC M 2012446还可以利用多种类型的有机物产电，这意味着该菌将在多种工业废水处理及环境污染修复中发挥重要作用。同时，该菌株为兼性厌氧型，产电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一株产酸克雷伯氏菌，其特征在于，该菌是产酸克雷伯氏菌（Klebsiella?oxytoca）Z6，由中国典型培养物保藏中心保藏，简称CCTCC，保藏编号为：CCTCC?NO:M?2012446，保藏日期为2012年11月6日。

【技术特征摘要】
1.一株产酸克雷伯氏菌,其特征在于,该菌是产酸克雷伯氏菌(Klebsiella oxytoca)Z6，由中国典型培养物保藏中心保藏，简称CCTCC，保藏编号为:CCTCC N0:M 2012446，保藏日期为2012年11月6日。2.权利要求1所述菌株在产生物电中的应用。3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，包括如下步骤: (O将权利要求1所述菌株接种至柠檬酸铁培养基中，30±5°c厌氧培养；取对数期生长中期的菌液，离心，弃上清液，添加PBS缓冲液摇匀，按上述步骤将所得菌悬液再次离心，如此反复清洗2次，添加PBS缓冲液制成菌悬液； (2)启动单室空气阴极微生物燃料电池，将步骤(I)中获得的菌悬液与营养液混合后接种于微生物燃料电池，在步骤(I)的培养温度下恒温运行即可。4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，步骤(I)所述柠檬酸铁培养基组分如下:胰蛋白胨IOg.L_S酵母提取物5g.L_\氯化钠IOg.L_S添加20mmol.L—1的朽1檬酸铁为电子供体；步骤(2)所述营养液成分为30mmol.Γ1的电子供体，50mmol.T1PBS缓冲液以及少量维生素和微量元素。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱能武，彭月，吴平霄，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：