[發(fā)明專利]一株高產(chǎn)電的希瓦氏菌及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410354073.0
• 申請(qǐng)日: 2014-07-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104263672A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱大偉;鄭曉;孫夢(mèng)茹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州市第一人民醫(yī)院
• 主分類號(hào): C12N1/20
• 分類號(hào): C12N1/20;H01M8/16;C12R1/01
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 肖明芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境污染生物處理與生物能源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種希瓦氏菌及其在微生物燃料電池產(chǎn)電上的應(yīng)用。?

背景技術(shù)

能源短缺是我國(guó)現(xiàn)今面臨的日益嚴(yán)峻的問(wèn)題，因而能源開(kāi)發(fā)成為了我國(guó)現(xiàn)代社會(huì)進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展的一大挑戰(zhàn)。科學(xué)家們不斷尋找新的技術(shù)解決方案，其中微生物燃料電池(Microbial?Fuel?Cell，MFC)就是其中之一用來(lái)產(chǎn)生可替代能源的新裝置，并且其重要性現(xiàn)今日益顯現(xiàn)。?

同時(shí)，能源開(kāi)發(fā)利用中引起的環(huán)境污染也是人類現(xiàn)代社會(huì)可持續(xù)發(fā)展面臨的一大挑戰(zhàn)。而污水資源化儼然是一個(gè)再消除污染的同時(shí)又達(dá)到資源化的典范之一。?

MFC是利用產(chǎn)電微生物作為陽(yáng)極催化劑將有機(jī)物中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。從能源和環(huán)境保護(hù)的角度來(lái)看，將微生物燃料電池應(yīng)用到廢水處理領(lǐng)域，將MFC技術(shù)應(yīng)用廢水處理中，在處理有機(jī)廢水的同時(shí)獲得電能，是緩解當(dāng)前能源危機(jī)和解決環(huán)境問(wèn)題的有效途徑。在此系統(tǒng)中，菌體是影響MFC產(chǎn)電性能的本質(zhì)因素，并且近幾年來(lái)，關(guān)于利用MFC系統(tǒng)產(chǎn)生電流的微生物報(bào)道日益增多。雖然能夠產(chǎn)電的菌株較多，然而它們大多數(shù)電化學(xué)活性較低，其產(chǎn)生的電功率較為低下。尤其是革蘭氏陽(yáng)性菌，不僅細(xì)胞外包裹的一層油脂性膜是非導(dǎo)電性材料并且細(xì)胞膜中富含肽聚糖等一些絕緣性物質(zhì)，從而嚴(yán)重阻礙了微生物與電極之間的電子交換，減小了MFC的效率。因此，篩選更為高效的產(chǎn)電微生物成為MFC技術(shù)的核心。?

微生物產(chǎn)電能力相差很大，產(chǎn)電微生物決定著MFC的功能及應(yīng)用，目前已發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)電微生物主要集中在希瓦氏菌屬(Shewanella)和地桿菌屬(Geobacter)(Energy?Environ.Sci.,2011,4,4366–4379)等一些革蘭氏陰性菌。其中希瓦氏菌屬于兼性厭氧異養(yǎng)型，并且能利用多種有機(jī)物作為代謝底物。隨著對(duì)產(chǎn)電微生物的深入研究，近來(lái)關(guān)于希瓦氏菌在MFC中產(chǎn)電的報(bào)道也日益增多。Waston?and?Logan(Biotechnology?and?Bioengineering,2010,105(3):489–498)利用Shewanella?oneidensis?MR-1，18mM乳酸作為電子供體，僅產(chǎn)生電壓120mV，輸出功率40mW/m²；關(guān)于Shewanella?oneidensis?MR-1產(chǎn)電原理解析，?Bretschger和Obraztsova等人(Appl.Environ.Microbiol,2007,73(21):7003–7012)采用基因敲除法，分析了電子傳遞過(guò)程中的細(xì)胞色素的作用。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一株經(jīng)過(guò)ARTP等離子體誘變得到的具有高活性產(chǎn)電能力的希瓦氏菌。?

本發(fā)明還要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供上述希瓦氏菌在產(chǎn)電方面的應(yīng)用。?

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：?

一株高產(chǎn)電的希瓦氏菌，其分類命名為希瓦氏菌(Shewanella?oneidensis)，已保藏于中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心，其保藏編號(hào)為CCTCC?No：M2014340，保藏日期為2014年7月16日。?

本發(fā)明的希瓦氏菌Shewanella?oneidensis?CCTCC?No：M2014340的篩選方法，將希瓦氏菌出發(fā)菌株Shewanella?oneidensis?MR-1經(jīng)等離子體誘變后，利用WO3顯色技術(shù)篩選得到可能高產(chǎn)電的菌株，再經(jīng)過(guò)雙室MFC進(jìn)行篩選高產(chǎn)電能的菌株。?

其具體步驟如下：?

(1)等離子體誘變：將希瓦氏菌原始菌株MR-1活化培養(yǎng)，培養(yǎng)溫度28～30℃，50mL的離心管裝液量為5～10mL，培養(yǎng)時(shí)間12～16h，得到處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的菌液，將培養(yǎng)的細(xì)胞稀釋至OD₆₀₀＝0.1～1.0，滴加在滅菌冷卻后的載片上，用無(wú)菌空氣吹干；以氦氣為放電氣體，以80～120W作為射頻功率，以10～30SLM作為氣體流量，以10～1800s作為輻照時(shí)間對(duì)菌株進(jìn)行等離子體誘變。?

(2)三明治式培養(yǎng)技術(shù)初篩選：將誘變后的菌株分別涂布在固體培養(yǎng)基中，20min之后，再涂布25mL無(wú)菌的WO₃瓊脂懸浮液，30℃厭氧培養(yǎng)，培養(yǎng)時(shí)間24～36h，觀察顏色變化，挑取藍(lán)色部分菌落，種子培養(yǎng)，保存。?