碳源优先级和可用性限制 淡水混合培养中的双向电子转移 电化学活性细菌生物膜
Karina Michalska1, Robert Keith Brown1, Uwe Schröder2
1Institute of Biochemistry, University of Greifswald, Felix-Hausdorff-Str. 4, 17489, Greifswald, Germany.
Bioresources and bioprocessing
|April 22, 2024
概括
这项研究适应了电活性细菌 (EAB) 进行细胞外电子转移 (EET),使用周期电位逆转. 培养物对无机或有机碳来源表现出明显的代谢偏好,显示出新的电自otrophic和有机异质otrophic能力.
科学领域:
- 微生物学 微生物学
- 电化学 电化学 电化学
- 环境科学 环境科学
背景情况:
- 混合电活性细菌 (EAB) 培养物通常用于氧化细胞外电子转移 (EET).
- 为扩大它们在生物电化学系统中的应用,调整这些培养物以减少或双向EET至关重要.
- 了解微生物对不同碳来源和应用潜力的反应是优化EET流程的关键.
研究的目的:
- 调查异质培养的EAB混合培养对减少或双向EET的适应性.
- 探索不同碳来源 (碳酸盐,酸盐或两者) 和周期性潜在逆转模式下的EAB的代谢行为.
- 描述由此产生的微生物群落及其细胞外电子转移机制.
主要方法:
- 应用周期性电位逆转在 -0.5 和 0.2 V 之间与 Ag/AgCl 对 EAB 培养.
- 使用的碳酸盐 (CO2),酸盐或混合物作为唯一或主要的碳来源.
- 分析了生物膜的形成,微生物群落的组成 (有氧/无氧) 和电流密度.
主要成果:
- 周期性潜能逆转诱导了生物膜脱落和用碳酸盐 (S1培养) 产生电自otrophic EET,揭示了新的 EAB.
- 观察到与酸盐 (S2) 和混合碳 (S3) 的有机异构代谢,显示出高氧化电流密度 (>1 mA cm−2).
- 频繁的潜在逆转使氧化电流密度增加了50-80%;S1培养是有氧的,而S2和S3主要是无氧的.
结论:
- 该研究在EAB培养物中证明了两种形式的二氧化:S1优先选择电极作为电子捐赠者,而S2和S3优先选择乙酸,在耗尽后切换到二氧化碳减少.
- 这些发现突出了通过操纵碳来源和电化学条件来为特定的EET路径设计EAB联盟的潜力.
- 这项研究有助于开发用于能源和环境应用的先进生物电化学系统.
