微生物电解乙酸合成高值有机物VIP免费

2015年7月第52卷第4期四川大学学报(自然科学版)JournalofSichuanUniversity(NaturalScienceEdition)July．2O15V0l_52No．4doi：103969／j．issn．0490—6756．2015．07．038王(1微生物电解乙酸合成高值有机物娟，朱晓宇，刘柯，李建，李大平，高平四JII大学生命科学学院，成都610064；2．中国科学院成都生物研究所，成都610041)摘要：以微生物电解池为平台，考察了阴极电势，pH以及初始乙酸盐浓度对乙酸还原及其丁酸、乙醇等产物积累的影响．结果显示，恒定阴极电势一900mV(VS．Ag／AgC1)、pH6．0时，初始乙酸钠浓度为1．0g／L时，丁酸产量最高，可达到80(±5)mg／L，乙醇积累26(土5)mg／L．在一900mV阴极电势下，总碳回收率达到63．2，产物电子回收率为13．06；在一800mV阴极电势下，总碳回收率达到42．8，产物电子回收率为54．4．控制阴极电势一850mV，初始乙酸钠浓度由lg／L增加到5g／L，丁酸的产量由48．8mg／L增加到76．2mg／L，提高了56．扫描电镜显示，阴极碳毡上茵体主要为杆菌．对阴极附着微生物进行变性梯度凝胶电泳(PCR—DGGE)分析发现，假单胞菌属(Pseudomonas)和梭菌属(Clostridium)为主要的功能茵群，假单胞茵可能与阴极电子传递有关，而梭茵可能与高值有机物的合成有关．关键词：微生物电化学技术；生物阴极；乙酸；丁酸；乙醇中图分类号：Q93文献标识码：A文章编号：0490—6756(2015)04—0925—07StudyofhighvalueorganicssynthesisfromacetatereductioninmicrobialelectrochemicalsystemsWANGJuan，ZHUXiao—Yu，L，UKe，LIJian，LIDa—Ping，GAOPing(1．CollegeofLifeSciences，SichuanUniversity，Chengdu610064，China；2．ChengduInstituteofBiology，ChineseAcademyofScience，Chengdu610041，China)Abstract：Theeffectofcathode，pHandinitialconcentrationofacetateontheacetatereductionandtheaccumulationofbutyrate，ethanolandotherproductswerestudiedtakingmicrobialelectrochemicaltech—nologyasaplatform．Inthebatchtestofbiocathodepotential，thehighestproductionrateofbutyrateandethanolwas80(±5)mg／Land26(±5)mg／L(atpotential-900mV)．Electronandcarbonhal—ancesrevealedthatthecathodiccarbonefficiencyandelectronefficiencywas63．2and13．06atpo—tentialof一900mV．Atpotentialof一800mV，thecathodiccarbonefficiencyandelectronefficiencywas42．8and54．4，respectively．BatchtestofpHindicatedthatpH6．0wasthebestconditionofpro—ducinghighvalueorganics．Atthepotentialof一850mV，theyieldofbutyrateincreasedfrom48．8mg／Lto76．2mg／L，theconcentrationofbutyrateincreasedby56from1g／Lto5g／Lsodiumacetate．SEMshowedthecathodesmainlyincludedrod—shapedorganism．PCR-DGGErevealedthatPseudomonasandClostridiumweredominantpopulations．Pseudomonasmaybeassociatedwiththecathodeelectrontransfer，andclostridiummaybeassociatedwiththesynthesisofhighvalueorganics．收稿日期基金项目作者简介通讯作者2O14—04—01国家自然科学基金资助项目(31270166)王娟(1988一)，女，硕士研究生，研究方向为微生物学．E—mail：hellohappywj@163．tom高平．E—mail：gaoping99@hotmail．corn926四川大学学报(自然科学版)第52卷Keywords：Microbialelectrochemicaltechnology；Biocathode；Acetate；Butyrate；Ethanol引言微生物电化学系统(Microbialelectrochemi—calsystems，MESs)是一种利用微生物作为催化剂来进行阳极氧化或(和)阴极还原的新兴技术u]．该技术主要包括微生物燃料电池(Micro—bialfuelceils，MFCs)和微生物电解池(Micro—bialelectrolysiscells，MECs)．近年来，MESs已应用于很多领域，包括分解废弃物产电]、重金属还原]、硝酸盐去除[7]、硫酸盐还原和卤代烃的脱氯[1]，它的另外一个重要的领域就是合成能源物质．微生物电合成(Microbialelec—trosynthesis)技术是在MECs基础上发展起来的，以生物阴极为核心、以含碳化合物(CO或者乙酸等)作为电子受体进行还原合成有机化学品的一类专门技术．微...