[发明专利]一种用于电催化活性微生物的筛选装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种微生物的筛选装置，特别是涉及一种用于电催化活性微生物的筛选装置。 本发明是对传统的琼脂平板筛选微生物方法的改进和升级。

背景技术

1999年韩国科学家Kim在研究微生物燃料电池时首次观察到的，有些Shewanella属细菌 不需要人工电子介体也能产生电流，这类特殊的微生物被称为具有电催化活性的微生物，以 这类微生物为催化剂的微生物燃料电池，被称为无介体微生物燃料电池。目前，具有电催化 活性的微生物也通常被称为产电菌、产电微生物、嗜电极微生物、具有胞外电子传递途径的 微生物。电催化活性微生物是一类重要的微生物资源，可用于微生物燃料电池产电、微生物 电催化协同产氢、生物电催化和环境污染物的生物修复等。当前人类面临能源短缺和环境污 染问题，用无介体微生物燃料电池，有可能提供一种既治理了污染又可获得清洁的电能的废 水处理工艺。但到目前为止筛选得到的产电微生物的种类不多，对产电菌的胞外电子传递机 理还不太清楚，关键问题之一是对这类特殊的微生物还没有有效的筛选方法。由100多年前 德国科学家柯赫发明的培养皿琼脂平板技术至今仍然是筛选微生物的主要方法。目前，通常 采用间接筛选法来获得具有电催化活性微生物，即利用许多电催化活性微生物能异化还原铁、 锰等金属氧化物的特性，在琼脂中添加铁氧化物或锰氧化物作为胞外电子受体的模拟物，通 过在琼脂平板上涂布环境样品的方法筛选纯种。但相关研究报道表明，许多具有电催化活性 的微生物不具有异化还原金属氧化的特性，反过来能还原金属氧化物的微生物不一定具有高 电催化活性，而且获得的电催化活性微生物在分类上的分布上大部分属于Shewanella属、 Geobacter属的细菌，筛选到其它属的细菌比较少。因此，用这类方法筛选电催化活性微生物 有明显的局限性。另外一类的筛选方法，是根据无介体微生物燃料电池的基本原理，将环境 样品接种到微生物燃料电池的阳极室，进行液体培养，能产电的微生物因为具有电极呼吸因 而会生长。这类方法，获得电催化活性微生物的可能性比较高，但从理论上讲，只有当被加 入到阳极室的环境样品被稀释到只含一个菌体细胞的时候，才能获得纯种，这就需要大量筛 选工作。因此，这类方法主要适合电催化活性微生物的富集工作，要获得纯种需要进一步将 阳极上的生物膜或液体培养物用平板划线的方法才能获得纯种。

公开号为CN101319189的发明专利申请提供一种能够提高产电微生物培养和筛选效率的 用于产电微生物高通量培养和筛选的装置，该装置包括水槽、塑料隔板、碳毡、阳极石墨棒、 胶塞、螺口玻璃管、质子膜、胶木旋塞、负载和阴极石墨棒；碳毡设置在水槽的底部，在碳 毡上放置有数块塑料隔板，在塑料隔板与水槽侧壁围成的空间内设置有螺口玻璃管，玻璃管 的上口被硅胶塞密封，阳极石墨棒贯穿硅胶塞进入螺口玻璃管内部，质子膜由胶木旋塞密封 固定在螺口玻璃管底端，阴极石墨棒一端插入碳毡中，另一端伸出水槽，阴极石墨棒伸出水 槽与每个阳极石墨棒通过负载相连。该筛选方法的优点是结构简单，操作方便，但从理论上 讲，只有当被加入到阳极室的环境样品被稀释到只含一个菌体细胞时，才能获得纯种，因此 要获得纯种，其筛选工作量很大。

发明内容

本发明的目的是针对传统培养皿琼脂平板分离微生物技术存在的缺点，提供一种既能保 留琼脂平板稀释和固定微生物的优点，又能满足具有电催化活性微生物的嗜电极生长的生理 特性，适用于筛选具有电催化活性的光合微生物和非光合微生物的用于电催化活性微生物的 筛选装置。

本发明设有阳极、微生物固定层、阴极和容器，微生物固定层设在阳极与阴极之间，阳 极、微生物固定层和阴极设在容器内，容器内注入阴极溶液，阴极溶液淹没阴极，阳极与阴 极之间串接电阻，待分离的微生物样品涂布在微生物固定层的面向阳极一侧。

所述阳极可用能导电又防腐的板材制作，例如选自石墨阳极、碳纸阳极、金属材料阳极、 涂布有导电层的非导电材料阳极等，或者是石墨阳极、碳纸阳极、金属材料阳极、涂布有导 电层的非导电材料阳极等中的两种材料的复合体阳极。在面向微生物固定层的阳极表面最好 为粗糙表面或设有纵横交错槽线表面。