微生物电极的研制及其阴、阳极反应的研究

本文描述了一个用于微生物浓度快速测定的燃料电池型的微生物电极的构造及其基本工作原理。分别用恒电流阴极极化法和旋转圆盘电极恒电位阳极极化法研究了微生物电极的阴极反应和阳极反应,用分光光度法研究了微生物对染料(硫堇)的还原动力学。结果表明;以K₃Fe(CN)₆-K₄ Fe(CN)₆,的饱和溶滚为阴极液,在微生物电极的正常工作电流下,阴极电位基本上不发生极化,阳极反应受扩散控制,微生物对染料(硫堇)的还原动力学符合米氏型方程 溶解氧,微生物的浓度以及微生物对染料的还原能力对染料的还原动力学具有较大的影响。     

人工湿地-微生物燃料电池耦合系统的研究进展

人工湿地-微生物燃料电池耦合系统(CW-MFC)是一种将人工湿地技术(CW)和微生物燃料电池技术(MFC)结合在一起的新型污水处理系统,其产电机理是产电微生物在底层湿地(阳极)的厌氧条件下生成电子,通过外电路传递到表面湿地(阴极)完成氧化还原反应。但是,近几年来,关于CW-MFC研究的文章较少且研究深度较浅。综述了电极材料、水力条件、湿地植物及微生物等条件对CW-MFC污水处理能力和产电能力的影响。在电极材料方面,选用导电性、吸附性及有效面积大的材料作为电极可有效提高CW-MFC产电与去污能力;在水利条件方面,在HRT为2-3 d的条件下,应选用升流式或升流-降流式的入水方式;湿地植物方面,种植湿地植物的CW-MFC在去污和产电能力上都要优于未种植植物的CW-MFC;微生物方面,阴极与阳极的微生物群落结构存在明显的差异,但存在的产电菌的种类却十分相似。CW-MFC中存在的常见产电微生物主要包括地杆菌属(Geobacter)、脱硫叶菌属(Desulfobulbus)、假单胞菌属(Pseudomona)和脱硫弧菌属(Desulfovibrio)等。最后对CW-MFC的研究方向进行了分析,以期为CW-MFC的实际应用提供理论依据。     

驯化对生物阴极微生物燃料电池中阴极微生物群落多样性的影响

【背景】生物阴极微生物燃料电池因其构造成本低和阴极可持续性发展的优点而成为一种很有前途的废水处理系统,但阴极微生物的氧化还原性能限制了其在实际应用中的推广。【目的】为了提高生物阴极的性能,需要深入了解影响阴极氧化还原性能的微生物群落。【方法】利用16S rRNA基因高通量测序技术分析对比原始接种污泥样品和驯化后阴极电极上生物膜样品多样性及结构变化。【结果】测序结果表明,原始接种污泥样品与驯化后阴极电极生物膜样品中微生物群落种类和结构存在显著差异,驯化后阴极电极生物膜样品中变形菌门(Proteobacteria)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)和特吕珀菌属(Trueperaceae)相对丰度比例高于原始污泥样品,成为优势菌群。【结论】驯化对系统阴极电极生物膜群落影响显著,随着产电量的输出,优势菌群不断富集,最终形成一个适应该实验环境下的新的微生物群落。对优势菌群结构和变化进行探讨,为生物阴极的研究补充更多生物学方面的理论基础。     

复合氨基酸电渗析脱盐中试研究

在复合氨基酸电渗析脱盐小试研究的基础上又进行了其中试研究,电渗析工艺条件的优化实验采用了先进的陡升法。中试实验过程着重研究了阳极室浓度（Ｃ＿＋）、阴极室浓度（Ｃ＿－）、料液室浓度（Ｃ＿ｄ）、浓缩室浓度（Ｃ＿ｃ）、浓缩室与料液室体积比（Ｖ＿ｃ／Ｖ＿ｄ）以及电流密度（Ⅰ）脱盐率（ＮａＣｌ）、电流效率、能耗（Ｐ）与生产能力（Ｗ）的综合影响,最后确定了中试脱盐工艺的最佳操作条件,同时,给出了最佳操作条件下的氨基酸变化情况。     

细菌Enterobacter dissolvens的电解刺激效应研究

以葡萄糖为惟一碳源,研究了细菌Enterobacter dissolvens在直流电条件下的生长和代谢过程.结果,在直流电刺激过程中,反应体系中发生水解反应.当屏蔽阴极电极时,阳极产生的氧气使细胞生长曲线和葡萄糖代谢速率急剧下降,菌液葡萄糖的降解率和脱氢酶活性分别为对照参比的0.45倍和0.06倍,细胞浓度明显的下降;而屏蔽阳极电极时,阴极产生的氢气通过改变环境而使得细胞生长曲线和葡萄糖代谢急速上升,菌液葡萄糖的降解率和脱氢酶活性分别为对照参比的3倍和4.5倍,细胞浓度呈现明显的增长.分析原因可能是电极反应导致菌液的物化性质改变所致.     

用于细胞培养的膜生物反应器

MBR Bioreactor AG报道该公司正大量制造和销售一种用于培养哺乳动物、植物、杂交细胞和微生物的膜生物反应器。H.katinger教授和奥地利维也纳农业微生物研究所的同事们已经研制成功这种反应器并取得了专利权。该反应器已被证实适用于组织细胞的培养。这个装置叫Membroferm,它至少是由3个相邻的被相互间的膜分隔开的小室组成。一个是介质小室,一个是细胞小室,另一个是生成物小室。这些小室配有一个专用的网状支     

人工湿地-微生物燃料电池耦合系统缓解生物堵塞试验研究

微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)利用电极表面富集的电化学活性菌(Electrochemically Active Bacteria,EAB)对生物堵塞的胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)进行降解,并通过产电过程中形成的微弱电场来抑制微生物胞外多糖大量分泌,可在一定程度上控制人工湿地(Constructed Wetland,CW)的生物堵塞。为此,研究将阴极和阳极电极分别嵌入垂直流人工湿地的不同深度位置处,构建了人工湿地-微生物燃料电池(CW-MFC)耦合系统。通过比较开路和闭路耦合系统的孔隙率、过水速率以及净化效果,评价CW-MFC系统的堵塞延缓能力。结果表明:相较开路系统,闭路系统的过滤速率增幅较大,孔隙率的降幅较小,在一定程度上缓解了堵塞。闭路系统对TN和NH4+-N的去除率显著高于开路系统。嵌入电极形成的CWMFC系统可原位缓解堵塞,有较好的应用潜力。     

新型青霉素生物传感器的研究

以青霉素为模板分子,采用溶胶-凝胶法合成分子印迹膜,以浸泡的方法移除印迹分子,制备青霉素分子印迹膜电极。本印迹电极能有效地避免类似物对其测定的干扰。通过循环伏安法研究传感器对青霉素的响应特性,结果表明:富集时间为200 s,在0.1~1.8μg/L质量浓度范围内,青霉素在磷酸缓冲液(PBS)中的电流强度与其浓度呈良好的线性关系。吸附后的膜电极用甲醇洗脱后再生,可以重复利用3次,可以应用到实际检测中。     

流动注射复合酶电极法测定麦芽糖的研究

利用聚乙烯醇(PVA)包埋法共固定糖化酶和葡萄氧化酶(GOD)制成酶膜,与氧电极结合成为复合酶电极;该电极可以用于流动注射分析系统中测定溶液中麦芽糖.对酶电极的pH效应和温度效应作了研究.酶电极的线性范围为0.5-35mmol/L.响应周期小于2min.变异系数(CV)为1.8%.在半连续使用状态下,酶电极可以使用10d以上.糖化酶保持活力为60%.对延长酶电极寿命和克服共存葡萄糖的干扰的方法作了探讨.     

电动修复过程中电压对土壤中芘降解及微生物群落的影响

电动-微生物修复是一种新型的有机污染土壤修复技术。本文研究了修复过程中电压对土壤中芘降解及微生物群落的影响。结果表明,在不同电压梯度处理下,土壤中的芘降解与土壤微生物群落组成在阳极区和阴极区呈现不同的分布特征。阳极区芘降解与电压呈显著的正相关(r=0.55,P0.01),在电压为2.0 V·cm-1时,阳极附近芘的降解率达到最高值(87.5%);阴极区芘的降解随着电压增大先升高后降低,电压为1.2 V·cm-1时阴极附近芘的降解率达到最高值(87.8%)。阳极区微生物活性和多样性与电压呈负相关;而阴极区微生物活性和多样性与芘降解的变化趋势相同。从芘的降解率和微生物群落结构来看,1.2 V·cm-1为本实验最合适的电压,该电压既保证了一定的电动氧化作用又促进了微生物发挥其最大的代谢降解能力。本研究为电动-微生物修复技术的调控提供了理论基础和技术方法。     

连续自由流电泳样机的应用

用连续自由流电泳(continuous flow electrophoresis,CFE)成功地将细胞色素c(Cyt c)和牛血红蛋白(Hb)两种模式蛋白分开,电泳分离后的样品经过紫外分光光度计和聚丙烯酰胺凝胶电泳检测.样品的分离结果与众多性能参数有关,如:分离室间隙,样品流速,缓冲液流量、pH、电导率及分离功耗等.     

植物的半透膜组培系统

在1990年6月,美国得克萨斯州举行的第41届组培协会(TCA)年会的一个研讨会上,Beckton Dickinson公司为植物组织培养学家提供了Agristar's新半透性膜(CultuSAK~(TM))植物组培系统.该系统由划分为室的半透性膜袋组成.培养基加入各室里,袋进行高压灭菌.冷却     

用卵壳膜外膜做渗透实验效果好

验证渗透作用的演示实验,使用的半透膜材料常见的有：玻璃纸,肠衣、膀胱、鸡蛋卵壳膜等。卵壳膜有2层,外层较厚,内膜较薄,在鸡卵的钝端内（大头）,2层膜之间常分开形成一个小气室。由此处可分离出2层膜。下面我们分别使用卵壳膜内膜、外膜做对照实验。     

聚丙烯酰胺凝胶电泳方法的一些改进

聚丙烯酰胺凝胶电泳测定蛋白质时所使用的“高pH系统”的电极缓冲液,通常是Glycine-Tris缓冲液。这两种试剂比较贵,虽然可以重复使用,但消耗量大,不利于普及。此外凝胶的常规染色和脱色需要较长的时间。作者在研究天然橡胶蛋白质的分离分析时,对这些方法作了一些改进:使用“改进高pH系统”的电极缓冲液——硼酸、NaOH缓冲液、改进分离凝胶的制备,并采用了快速染色和脱色,缩短了试验的时间。本法应用于人血清蛋白的测定,亦得到满意的结果。材料与方法 1.天然橡胶的蛋白质新鲜天然胶乳用2％醋酸凝固(5∶1v/v),用压榨的方法取出天然橡胶乳清(乳清相当于人血清),可溶性蛋白质存在于乳清中。 2.正常人血清湛江医学院附属医院提供。     

金毛弓背蚁的巢穴结构、头宽频数分布及活动节律

对金毛弓背蚁Camponotus tonkinus Santschi的巢穴结构、工蚁头宽频数特征及巢外活动节律作了系统的观察和分析。发现金毛弓背蚁地下巢穴极为复杂,有纵横交错的通道系统和众多的小室,蚁后室位于巢穴底部,工蚁的头宽为连续性,范围在1.05-3.85mm,频数分布为不对称的单峰,头宽在1.4～2.Omm的个体最多,占总数的72.7%,晴朗天气里工蚁出入巢活动在上午和下午各有一个高峰,中午随温度升高金毛弓背蚁外出活动进入低谷.     

心肌肌钙蛋白Ⅰ的分子印迹电化学生物传感器

应用分子印迹技术,以邻苯二胺和对苯二酚为功能单体,心肌肌钙蛋白Ⅰ(cTnI)为模板分子,在pH 7.0磷酸盐缓冲液中,利用循环伏安法在玻碳电极表面聚合形成了分子印迹膜.该分子膜对cTnI有特异性识别作用,在0.01～2.00 μg/mL的范围内,cTnI的浓度与氧化峰电流的变化呈线性关系,检测下限为2 ng/mL,响应时间为15 min.该分子印迹传感器具有制备简单、特异性及稳定性好等优点.     

微生物电解池阳极生物膜功能菌群构建及群落特征分析

【目的】微生物电解电池(MEC)是近几年快速发展的利用电极呼吸微生物快速降解有机质,通过较小的辅助外加电压直接生成氢气的新工艺。MEC能够有效地富集高效率电子传递功能菌群,是未来工艺放大和快速启动的关键。【方法】采用不同驯化方法构建MEC电极微生物菌群,通过单链构象多肽性技术(Single-strand conformation poly-morphism,SSCP)快速检测分析启动后电子传递功能菌群特征。【结果】阳极生物膜接种MEC可以实现2 d的快速启动,库仑效率达到20%以上,7 d获得稳定产氢,氢气转化率达到30%,能量回收效率达到90%以上。通过SSCP群落分析发现,采用微生物燃料电池阳极生物膜构建的MEC主要电子传递功能相关的菌群包括Pseudomonas sp.、Flavobacterium sp.、Ochrobactrum sp.,而直接由产氢MEC阳极生物膜新启动的MEC功能菌群组成丰度更大,包括电子传递效能更高的Desulfovibrio、Pseudomonas和Shewanella成为主要优势电子传递菌群。通过稳定产氢运行,MEC阳极生物膜优势菌群中存在的较大比例的厌氧菌与电子传递辅助菌对体系的快速稳定运行十分重要。【结论】与MFC阳极生物膜相比,MEC生物膜作为启动菌源能够获得多样性更丰富的电极功能菌群,其库仑效率和产氢效率更具优势。     

阳极电泳和阴极电泳的快速半干新技术

滤纸条半干技术在保证分辨率的前提下, 将凝胶电泳的电泳时间从原来的2～4h缩短到40～50min, 并简化了操作, 节省了实验费用, 不需配制大量的缓冲液. pH4.8较pH8.9阳极电泳提高了酸性蛋白质的电泳分辨率. pH5.5阴极电泳用于分离碱性样品可以得到很好的效果.     

生物电化学系统还原降解氯霉素

为了探讨低温(12±2℃)条件下还原降解硝基芳香类抗生素氯霉素,采用序批式生物电化学系统(Bioelectrochemical system,BES)阴极还原的方式(外加0.5 V电压),主要研究氯霉素在BES生物阴极与非生物阴极中的不同降解速率、代谢途径和氯霉素在电化学系统中被还原为胺类产物从而脱除细菌抗性.实验数据表明,BES反应器整体的欧姆内阻随着磷酸盐缓冲液浓度的增加而减小;当葡萄糖和污泥发酵液分别存在时,生物阴极24 h的氯霉素还原效率分别为(86.3±1.69)％和(74.1±1.44)％,而相同条件下的非生物阴极24 h氯霉素还原效率仅为(57.9±1.94)％.研究结果表明,生物电化学系统还原降解氯霉素使其失去生物抗性是可行的,并且在低温地区含氯霉素废水的处理过程中,生物阴极是极具潜力的一项处理工艺.     

体外培养和遗传育种

<正>本文描述了将Nicotiana tabacum(普通烟草)、和Nicotiana plumbaginifolia。叶片制备的原生质体与由大豆悬浮细胞制备的原生质体进行融合的一种简单方法。融合小室用5 cm塑料培养皿及薄铜丝电极构成。在振荡器产生的无线电频率场中