[發明專利]一種產電微生物酶的篩選及鑒定方法

有效

• 申請號: 201210488906.3
• 申請日: 2012-11-26
• 公開（公告）號: CN102925535A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 吳意珣;陳博彥;盧英華;鄭雪松;池小琴
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: C12Q1/26
• 分類號: C12Q1/26;C12Q1/34;G01N27/447;C12R1/37
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所 35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及一種微生物酶，尤其是涉及一種產電微生物酶的篩選及鑒定方法。

背景技術

在眾多的再生性能源中，應用微生物進行有機廢棄物生產再生電力稱為“微生物燃料電池（MFC）”。微生物燃料電池在環境保護、生態平衡及能源危機都有正向幫助，利用微生物處理污水并同時產電，掀起了環境及能源領域的研究熱潮（BruceE.Logan.Simultaneouswastewater?treatment?and?biological?electricity?generation[J].Water?Science&Technology，2005,52:31-37）。但目前微生物燃料電池仍未能商業化，主要的因素是：微生物本身的性能、受分解的有機廢棄物的種類、燃料電池的壽命及功率、操作方式等。過去大部分的MFC均采用混菌培養，但卻面臨混菌之間的競爭生長，在相互爭奪營養物質或代謝產物易產生對抗作用；而且混菌中的厭氧微生物群在受到氧化還原產生的氧氣影響，對其生長較不利。單一純菌的微生物燃料電池是近年研究的熱點。特別是染整業中常用的偶氮染料作為MFC的產電燃料，其性能及去色效果明顯，不僅為有毒有害的偶氮有機物的處理提供了新思路，而且可以回收能量，實現高效低耗的運行。這對于資源和能源都較為短缺的我國具有重要的現實意義。

對于細菌進行偶氮染料的降解還沒有確切的反應機制，但是對于兼性厭氧細菌來說，目前存在兩種模型解釋偶氮脫色過程。其一，是基于純種菌株一鞘氨醇單胞菌的脫色機制：在這個模型中，中介物或是特定偶氮染料的代謝物或是磺化的蔥醒類物質、活性炭、腐殖質等可促進的還原反應速率，這些還原當量通過中介物從細胞膜轉移到電子供體，從而達到偶氮鍵的斷裂（Kudlieh,et?a1.Localization?of?the?enzyme?system?involved?in?anaerobic?reduction?ofazo?dyes?by?Sphingomonas?sp.Strain?BN6and?effect?of?artificial?redox?mediators?on?the?rate?ofazo?dye?reduction.Appl?Environ?Microbiol?1997,63:3691-3694），細胞膜在電子轉移中起著重要的橋梁作用。同樣地，對于微生物燃料電池微生物可以依靠其膜上的脫氫酶直接氧化小分子的有機酸，例如甲酸鹽、乙酸鹽、乳酸鹽等，從有機物中釋放的電子傳遞給膜上的電子載體。另外產電微生物還可以氧化糖類等有機物生成還原力（NADH，FADH₂），這些還原力與細胞膜上脫氫酶作用釋放電子到電子傳遞鏈（洪義國,郭俊,孫國萍.產電微生物及微生物燃料電池最新研究進展[J].微生物學報，2007,47（1）：173-177）。微生物細胞膜上蛋白質和酶擔任著電子傳遞鏈的重要角色。

漆酶是一種含銅的多酚氧化酶，它能利用分子氧作為電子受體氧化多種類型的酚類化合物及非酚類的化合物，將分子氧還原為水。漆酶的底物范圍很寬，被廣泛應用于工業和生物技術方面，如去除含酚的污染物、染料脫色、有機物合成和廢水脫色等，是一種新興的生物修復劑。產漆酶的菌株通常篩選自林區土壤、污水處理廠的活性污泥、河流污水、含有機垃圾的表層土壤、油田的土壤、海水、水稻的根部、染料污染的土壤、紡織工業廢水和木質纖維廢水等（汪春蕾等.產漆酶細菌研究方法進展[J].生物技術，2010,20（4）：92~96）。利用細菌漆酶對染料的脫色研究早已報導：Held?C等芽孢漆酶和固定化漆酶對常用的3種紡織染料DBPV200、DFB和靛紅（終濃度均為50mg/L）進行脫色，兩種芽孢均能非常有效地在90min內對染料進行脫色，并且發現用CI反應橙70或CI反應藍對漂白的棉花纖維進行染色，漆酶能明顯地干擾染色反應，染色效果不好。（Held?C,et?al.Biotransformation?of?phenolics?withlaccase?containing?bacterial?spores[J].Environ?Chem?Lett,2005,3:74-77.）

研究產電微生物在產電的同時降解偶氮染料過程中蛋白質的產生和變化有助于理清微生物產電和降解染料的機理，同時也能弄清產電和偶氮染料降解二者之間的關系，促進微生物燃料電池的應用。