[发明专利]一株产酸克雷伯氏菌及其在产生物电中的应用

说明书

技术领域

本发明属于环境污染生物处理和生物能源技术领域，具体涉及一株产酸克雷伯氏菌及其产生物电的应用。

背景技术

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γ-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 pneumonia L17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。

发明内容

本发明克服了上述缺陷，提供一株产酸克雷伯氏菌及其产生物电的应用。

本发明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 NO: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2mm。透射电镜下观察该菌的形态为杆状，宽度为0.5μm-0.7μm，长度为0.6μm-1.7μm，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：

（1）将权利要求1所述的菌株接种至柠檬酸铁培养基中，30±5℃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（1）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（1）的培养温度下恒温运行即可。当MFC的输出电压达到100mV以上，视为启动成功，此后，仅更换含电子供体的营养液。