[发明专利]一种微生物产电能力快速评价方法

说明书

技术领域

本发明属于微生物燃料电池领域，特别涉及一种快速检测微生物产电能力的方法。

背景技术

微生物燃料电池(Microbialfuelcell，简称MFC)是以产电微生物为生物催化剂，直接将阳极燃料的化学能转化为电能的一种特殊的燃料电池。也是一种将废水中有机物转化为清洁能源-电能的新型生物处理技术，它可以利用废水中含有的大量有机污染物为微生物提供足够的能量和电子。将其应用在污水处理领域，MFC和成熟的处理工艺结合，不仅能有效的去除废水中的小分子有机物，降解复杂的大分子有机物等，还可以净化氮、硫，同时产生电能，集产电与污水净化为一体，具有十分光明和诱人的应用前景。

近年来，国内外学者围绕如何提高微生物燃料电池（MFC）的产电性能开展了多方面的基础性研究，在关于电极材料的种类及性质、膜构件特性、底物能量转化、反应运行条件、微生物种类及代谢途径等方面取得了重要成果。其中，产电微生物(Electricigens)是微生物燃料电池的核心要素，筛选高效的产电微生物以及构建多功能的产电微生物群具有重要意义。然而目前已经得到纯化分离的产电微生物只有不足十种，其关键原因之一就是检测周期长，严重制约了对于阳极产电过程和产电机理的进一步研究。因此，亟需一种更加快速简便的检测方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种快速检测微生物产电能力的方法。

为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：本发明利用产电微生物的产电机制和其对染料降解机制一致性，将微生物于培养液中培养至对静止期，加入到含偶氮染料的培养液中继续培养，每隔一定时间测量偶氮染料的含量，通过偶氮染料的消失速度评价微生物产电能力，其特征在于，含偶氮染料的培养液中还加入了一定量的微生物产电促进剂。

所述微生物产电促进剂为N,N-二甲基对苯二胺或5-磺酸基邻氨基苯甲酸，使用浓度为1~10ppm；偶氮染料为RB160、RB198、RB5中的一种，染料浓度为200~800ppm；加入偶氮染料后继续培养的时间为6~12h，偶氮染料含量的测定时间间隔10~30min。

相比于现有技术中的解决方案，本发明优点是：

1．操作简单。由于本发明的方法实际上只需要将微生物于培养液中培养至静止期，加入到含偶氮染料的培养液继续培养，每隔一定时间用肉眼或者分光光度法测量偶氮染料的含量，通过偶氮染料的消失速度评价微生物产电能力。操作步骤简单、方便，无需复杂仪器及特别技巧。

2.所需周期短。由于本发明最短只需要18个小时就能对微生物的产电能力做出初步判断，克服了以往组装MFC电池在实际运行中需要经过驯养十几天甚至一个月才能检测产电性能的缺点。

3.对单一菌种和混合菌种同样适用，克服了培养皿中培养菌落时菌群容易分离纯化，无法检测复杂的微生物体系的缺点。

4.在检测体系中加入N,N-二甲基对苯二胺或5-磺酸基邻氨基苯甲酸，利用其在微生物体内的特殊代谢原理，可促进微生物产电，并稳定偶氮染料消失速度，保证了检测结果的可靠性。

5.采用有一定毒性的N,N-二甲基对苯二胺或5-磺酸基邻氨基苯甲酸作为产电促进剂，可以在一定程度上杀死较脆弱的不耐毒性的菌种，避免了前期测试结果微生物产电量高但无法实际应用的缺陷。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体条件做进一步调整，未注明的实施条件为常规实验中的条件。

以下实施例所用偶氮染料RB160、RB198、RB5产自台湾永光染料，工业级别；所用制霉菌素片产自山东鲁抗医药股份有限公司，规格为50万单位；所用LB培养基的配方：酵母提取物5g，蛋白胨10g，NaCl5g，其中酵母提取物和蛋白胨产自北京奥博星生物技术有限责任公司，级别为生物试剂，用前高温灭菌；其他试剂采用分析纯级别。

实施例1

前处理：将烟台逛荡河取来的新鲜水样100mL事先加入8200unit/L制霉菌素片以抑制霉菌滋生，并于30℃、125rpm条件下摇瓶培养0.5h，以完全混合均匀；

前培养：取上述混合菌液0.5mL加入50mL的LB溶液中，于30℃、125rpm条件下摇瓶培养12h至静止期。