Frontiers in Microbiology | 碳基捕光材料辅助肺炎克雷伯氏菌进行廉价原料光驱动产氢_合成生物

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Frontiers in Microbiology | 碳基捕光材料辅助肺炎克雷伯氏菌进行廉价原料光驱动产氢

发布时间 2021-04-21 16:56点击次数 75次

2021年4月8日,国际学术期刊《Frontiers in Microbiology》在线发表文章“Bioremediation of crude glycerol by a sustainable inorganic-microbe hybrid system”。中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所王博副研究员和香港中文大学Po Keung Wong教授为该文章的通讯作者,香港中文大学博士研究生Ho Shing Chan和肖可蒙为该文章的共同第一作者。本研究论证了将非金属光催化材料-微生物杂化体系应用于光驱动的废物-能源转化的可行性。

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在此研究中,作者从新界沙田污水处理厂的回流活性污泥中成功分离出具有粗甘油(生物柴油工业废料)利用能力和产氢能力的肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)。研究通过调整甘油浓度对氢气的产量进行了优化,使3小时内的产氢量达到了1020 μmol。采用非金属水热碳(HTCC)微球构建了无机-微生物杂化体系,在可见光照射下增强了细菌的产氢量。通过优化可见光强度和HTCC浓度,使氢气产量提高了35.3 %。电子牺牲实验表明,HTCC产生的光生电子刺激细胞产生了额外的氢气(图1)。细内中间代谢物、酶活性和还原力的变化也表明,光生电子与肺炎克雷伯氏菌细胞的相互作用,引导了代谢流向产氢方向转移。

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图 1 光照下水热碳微球提升细菌产氢性能

该研究得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金委、中国科学院定量工程生物学重点实验室、中国科学院深圳先进技术研究院、深圳合成生物学创新研究院的支持。