[发明专利]一种触发及强化节杆菌产生胞外超氧自由基的方法

说明书

本发明公开一种强化节杆菌产生胞外超氧自由基的方法。本发明发现节杆菌在好氧环境中生长时合成并外泌去铁胺(一种铁络合物)，当去铁胺积累到一定浓度时，给碳源饥饿的菌株补充碳源(例如葡萄糖、麦芽糖等)能够触发菌株产生胞外超氧自由基；此外，向节杆菌生长体系中添加金属络合物(例如去铁胺、乙二胺四乙酸、二乙基三胺五乙酸等)能够强化上述菌株在碳源恢复时产生胞外超氧自由基。人工合成的过氧化氢和羟基自由基被广泛应用于氧化降解有机污染物，但需要专门设备和能源供给。微生物生成的胞外超氧自由基能被转化成过氧化氢和羟基自由基，因此该发明提供的强化微生物生成胞外活性氧方法在污染修复方面具有明显优势。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体涉及一种强化节杆菌产生胞外超氧自由基的方法。

背景技术

水体中日益增多的新型持久性有机污染物对污水生物处理提出新挑战。目前，具有人工合成的具有广谱强氧化活性的活性氧(包括臭氧(O₃)、超氧阴离子自由基(·O₂^ˉ)、过氧化物(H₂O₂)、羟基自由基(·OH)等)被广泛用于氧化降解难降解有机污染物，比如芳香类化合物、环境激素类化合物、个人护理品等。但是人工合成活性氧需要购买相关设备、动力和试剂，提高了运行成本并限制了使用范围。因此，开发低成本、使用范围广的活性氧产生方法在污染修复方面具有很强应用潜力。

O₂+e^–→·O₂^– (1)

2H⁺+2·O₂^–→H₂O₂+O₂ (2)

H₂O₂+e^–→OH^–+·OH (3)

·O₂^ˉ是氧气单电子还原的产物(1)，可转换成氧化性更强的H₂O₂(2)和·OH(3)，是氧气向活性氧转换中的关键步骤。节杆菌属于异养好氧细菌，依靠摄取有机物维持生活、质膜上有电子传递链。本发明首先利用微生物外泌的或者人工合成的金属络合物破坏菌体的电子传动链的功能，再给菌体提供可代谢的碳源以便在其代谢碳源时产生电子，这些电子在菌体的功能受损的电子传递链传递时易泄露到胞外并与胞外的氧气反应生成·O₂ˉ。

发明内容

本发明提供了一种强化节杆菌产生胞外超氧自由基的方法，包括如下步骤：

将节杆菌在碳源饥饿和铁元素饥饿的条件下生长；

给所述节杆菌补充其能代谢的补充碳源。

其中，在本发明申请中的碳源饥饿的含义为菌株难以摄取胞外的碳源；所述铁元素饥饿的含义为菌株难以直接摄取胞外的铁元素，除非借助铁载体。

具体地，给所述节杆菌补充其能代谢的补充碳源，同时补充金属络合物。

具体地，所述金属络合物的浓度不低于2μmol/L。

具体地，所述的金属络合物包括铁载体。