[发明专利]一种希瓦氏菌-纳米材料杂合细胞的构建方法及其应用

说明书

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种希瓦氏菌‑纳米材料杂合细胞的构建方法及其应用。本发明将高活性希瓦氏菌转接至厌氧反应体系，加入铁源和硫源，生成希瓦氏菌‑纳米材料杂合细胞。将杂合细胞转接至厌氧降解反应溶液，加入甲基紫获得杂合细胞降解甲基紫反应体系。本发明构建的希瓦氏菌‑纳米材料杂合细胞基于细胞在代谢过程中可以源源不断的输出电子，使得希瓦氏菌—纳米材料表面的纳米材料不断修复再生，可以保持高效的催化活性，从而实现了希瓦氏菌—纳米材料的重复利用；利用微生物和纳米材料优势互补，将生物还原力和纳米材料的强催化性的优势相结合，降低纳米材料损耗，实现对有机污染物的高效持久降解脱色。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种希瓦氏菌-纳米材料杂合细胞的构建方法及其应用。

背景技术

随着染料与印染工业的发展，染料废水已成为当前最重要的水体污染源之一。这类废水具有颜色深，生化需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）值较高，组成复杂多变，排放量大，分布面广，难降解等特点。若直接排放将给生态环境带来严重危害。因此寻找高效经济的染料降解方法成为环境领域的热点。

目前，国内外对印染废水处理的方法有很多研究，常用的方法主要有混凝沉淀法、化学氧化法、吸附法、膜分离法和生物法等。化学絮凝法投资少，脱色效率高，但会产生大量泥渣；化学氧化法脱色效率高，但去除有限：电化学法运行简单，去除率高和脱色好，但能耗大、成本高，存在副反应；吸附法运转可靠，处理效果好，但费用高；膜分离法分离效率高，但成本高、易堵塞。而在新兴起的纳米材料领域，纳米硫化亚铁由于催化效率高、还原性强被广泛应用于含铬废水处理。但是纳米硫化亚铁但是其主要存在的问题是纳米材料消耗量大、费用高。

相对于传统方法，生物降解脱色法具有其低成本、环境友好性、适用于染料范围广等特点，但是存在降解效率低的问题。基于此，本发明构建一种新型的希瓦氏菌-纳米材料杂合细胞，利用微生物和纳米材料优势互补，实现高效染料污染水体修复。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明构建了一种希瓦氏菌-纳米材料杂合细胞，其结合微生物和纳米材料的优势，利用微生物的生物还原性原位实时再生具有高效催化性能的纳米材料，实现有机染料的高效多周期处理，提高单位质量纳米材料的处理效率。

为达到上述目的，本发明采取如下技术手段：

本发明提供了一种希瓦氏菌-纳米材料杂合细胞的构建方法，所述方法包括步骤有：

（1）将希瓦氏菌接种到LB培养基中，摇床培养获得菌液；

（2）将步骤（1）获得的菌液离心，取沉淀菌泥加入到无氧反应缓冲液中，加入水溶性三价铁盐溶液和水溶性硫源盐溶液；摇床培养，获得希瓦氏菌-纳米材料杂合细胞。

进一步地，步骤（1）中所述的希瓦氏菌为奥奈达希瓦氏菌Shewanella oneidensisMR-1。

步骤（1）中所述希瓦氏菌接种到LB培养基的比例关系为接种量与LB培养基的体积比为 0.05～0.8:100。

步骤（1）中所述摇床培养的条件为：温度20~37℃、震荡转数50~300rpm、时间10～20h。

步骤（1）中所述菌液的OD600值为0.5~4。

步骤（2）中所述离心的转速为2000～8000rpm，离心的时间为2～10min。

步骤（2）中所述无氧反应缓冲液为将LB液体培养基和M9培养基按照体积比1:4~99混合后加热煮沸，充氮气后高压灭菌，添加无菌乳酸钠至终浓度为0.1~50mM。

步骤（2）中所述希瓦氏菌-纳米材料杂合细胞的终浓度OD600值为0.05~5。

步骤（2）所述水溶性三价铁盐为氯化铁、硝酸铁、硫酸铁或柠檬酸铁中的一种；所述水溶性硫源盐为硫代硫酸钠、亚硫酸钠、低硫酸钠或硫酸钠中的一种。