【摘要】:目前对微生物细胞的电刺激技术已在酵母发酵体系、污水处理和土壤修复中得到初步应用。在有直流电解反应伴随的条件下,酵母菌的酒精产量及生物脱氮速率均得到明显提高。在污水处理或污染土壤修复的生物反应体系中,施加电场可以提高微生物对污染物的降解速率。对此问题进一步深入研究,不仅在理论方面可以更深入地掌握微生物生长代谢和电场的相互关系,找出微生物代谢和电的互译桥梁,为生物膜、生物燃料电池等涉及微生物-电化学互相转换的研究提供进一步的理论支持,同时在环境保护领域也可以推进生物脱硫和应用微生物进行污水处理的研究深度,在工业微生物生产领域还可以切实提高如微生物制药、微生物发酵等的生产效率。


各种细菌菌株对直流电场有不同程度的适应能力,因而根据菌种的特异性对适合不同菌株的电流强度条件进行选择,可以有效减弱电极反应对细胞活性的抑制作用,增强菌体生长代谢活性,提高电解刺激对不同细胞培养体系的适用性。本文基于以上研究背景,通过对枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、蜡样芽孢杆菌加以一定程度的直流电场刺激,控制电流强度在适宜的范围内,研究了直流电场对菌株生长代谢的影响方式和机理。


对所选菌株进行了研究,主要得到了以下结论:


(1)控制外加直流电流在适宜的强度可以促进细菌细胞增殖,增加细菌细胞内总蛋白含量;可以增强细菌细胞ATP酶的活性;一定程度提升了细胞生长能力和代谢水平。


(2)外加适宜强度的直流电流可以不损伤细胞的情况下在一定范围内增强细菌膜通透性;并改变细菌菌体形态。


(3)电化学条件对微生物生长代谢过程具有明显的刺激作用。对细菌外加直流电刺激过程中的电极反应产物H2和活性H原子可以激活或增强ATP酶等的活性,对于促进酶的生物活性反应和提高微生物生长代谢活力有积极效果。


(4)对大肠杆菌DH5α驯化传代到第三代时可以得到更具生长活力的菌株,生长活力明显高于第一代通电菌株,其生长代谢过程中ATP酶活力等特征均得到强化。到第四代时电流对大肠杆菌刺激作用趋于稳定,电流驯化对促进菌株生长的作用得到积累。

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