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利用异化金属还原菌构建含糖微生物燃料电池 被引量:27
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作者 刘志丹 连静 +1 位作者 杜竹玮 李浩然 《生物工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第1期131-137,共7页
环境中的一些微生物通过还原金属氧化物进行无氧呼吸,而石墨电极与金属氧化物相似,也可以作为这类微生物呼吸作用的最终电子受体,利用这类微生物构建微生物燃料电池,以糖类物质为燃料,对电池产电情况、产电原理进行研究。实验结果表明,... 环境中的一些微生物通过还原金属氧化物进行无氧呼吸,而石墨电极与金属氧化物相似,也可以作为这类微生物呼吸作用的最终电子受体,利用这类微生物构建微生物燃料电池,以糖类物质为燃料,对电池产电情况、产电原理进行研究。实验结果表明,以Rhodoferaxferrireducens为产电微生物,在外接电阻510Ω条件下,以葡萄糖为燃料,常温下产生的电流密度达158mAm2(平台电压为0.46V,电极有效接触表面积为57cm2),且循环性能良好。更换燃料为其它糖,发现微生物可以利用多种糖进行产电;通过SEM观察发现大量微生物吸附在石墨电极上,用Bradford法对运行20d后电池的细胞量进行定量,测得悬浮细胞蛋白浓度为140mgL,吸附在电极上的生物量为1180mgm2。通过数据采集分析和细菌还原实验,发现吸附在电极上的微生物对电压的产生贡献最大,具有电化学和生物学活性;悬浮细胞对产电贡献很小,不具有电化学和生物学活性。 展开更多
关键词 异化金属还原 微生物燃料电池 生物质 葡萄糖
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异化金属还原菌的研究进展 被引量:9
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作者 刘志丹 周良 +1 位作者 杜竹玮 李浩然 《微生物学通报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第5期156-159,共4页
微生物利用金属氧化物作呼吸作用的最终电子受体是一种新的代谢途径。该过程微生物利用有机底物异化还原金属氧化物进行生长代谢。异化金属还原菌对于研究探索古生物呼吸形式、界定生命的上限温度等生命科学问题具有重要研究价值,同时... 微生物利用金属氧化物作呼吸作用的最终电子受体是一种新的代谢途径。该过程微生物利用有机底物异化还原金属氧化物进行生长代谢。异化金属还原菌对于研究探索古生物呼吸形式、界定生命的上限温度等生命科学问题具有重要研究价值,同时在生物整治、微生物燃料电池等方面具有广阔的应用前景。对异化金属还原菌进行了综述,并对这类菌的研究应用给予评述和展望。 展开更多
关键词 异化金属还原 Fe(Ⅲ)还原 Mn(Ⅳ)还原 生物整治 微生物燃料电池
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利用异化金属还原菌和锰尾矿处理制药废水 被引量:4
3
作者 冯雅丽 张茜 +2 位作者 李浩然 王李娟 毕耜超 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期4153-4158,共6页
以厌氧活性污泥作为菌种来源,用醋酸钠作为电子供体、氢氧化铁为电子受体,分离得到异化金属还原菌并进行驯化,得到活性较高的菌种。利用异化金属还原菌还原锰尾矿的同时对废水进行处理,考查单因素锰尾矿用量、pH、反应温度等条件对有机... 以厌氧活性污泥作为菌种来源,用醋酸钠作为电子供体、氢氧化铁为电子受体,分离得到异化金属还原菌并进行驯化,得到活性较高的菌种。利用异化金属还原菌还原锰尾矿的同时对废水进行处理,考查单因素锰尾矿用量、pH、反应温度等条件对有机物降解效果的影响,并探讨异化金属还原菌处理废水的机理。研究结果表明:异化金属还原菌利用锰尾矿处理制药废水的最佳反应条件如下:尾矿用量为2.0 g/L,初始pH为7.0,反应温度为30℃,经过10 d的降解,出水可达到制药工业水污染物排放标准。利用锰尾矿和异化金属还原菌处理废水的过程分为2个阶段,即吸附过程和异化还原过程。该方法操作简单、易于管理,可达到以废治废的目的,是一种新型的环境友好的废水处理方式。 展开更多
关键词 异化金属还原 锰尾矿 制药废水 化学需氧量
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异化金属还原菌还原赤铁矿研究 被引量:2
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作者 冯雅丽 王李娟 +3 位作者 李浩然 张茜 张士元 毕耜超 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期1754-1759,共6页
以实验室自制氢氧化铁为电子受体,醋酸钠为电子供体,从厌氧活性污泥中分离得到异化金属还原菌。将赤铁矿代替氢氧化铁作为电子受体对微生物进行驯化。通过单因素实验考察好氧、厌氧条件及pH、温度对反应过程的影响,并对反应机理进行研... 以实验室自制氢氧化铁为电子受体,醋酸钠为电子供体,从厌氧活性污泥中分离得到异化金属还原菌。将赤铁矿代替氢氧化铁作为电子受体对微生物进行驯化。通过单因素实验考察好氧、厌氧条件及pH、温度对反应过程的影响,并对反应机理进行研究。研究结果表明:赤铁矿颗粒逐渐由红色变深至棕黑色并具有磁性,分析表明异化金属还原菌可将赤铁矿中的Fe(Ⅲ)还原成Fe(Ⅱ),但反应不完全。反应生成的棕黑色颗粒物质主要成分为Fe3O4与Fe2O3的混合物;厌氧条件优于好氧条件,在温度为30℃,振荡速度为160 r/min,接种量为10%,pH为5.0,赤铁矿加入量为1.0 g/L的条件下,20 d后,Fe(Ⅱ)的浓度可达1.87 mmol/L,赤铁矿中的部分Fe(Ⅲ)还原为Fe(Ⅱ),在矿物颗粒表面沉积并与其结合反应生成磁铁矿(Fe3O4),增强了原矿的磁性。 展开更多
关键词 赤铁矿 异化金属还原 异化还原 磁化
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异化金属还原菌及其应用 被引量:6
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作者 刘丽红 谢桂琴 王晓萍 《哈尔滨师范大学自然科学学报》 CAS 2008年第3期81-84,共4页
介绍异化金属还原菌的发现和微生物类群,以及异化金属还原菌在生物修复、无介体微生物燃料电池、元素循环、对甲烷产生的抑制方面的应用.
关键词 异化金属还原 生物修复 无介体微生物燃料电池
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碱性异化金属还原菌T.magadiensis对Cr(Ⅵ)的还原研究
6
作者 张震 辛梓铭 +3 位作者 潘玉瑾 杨朋 李晨 赵鑫 《环境保护科学》 CAS 2022年第6期121-125,共5页
铬(Cr)作为一种环境中常见的重金属污染物,可以通过还原作用,从Cr(Ⅵ)降低价态至Cr(Ⅲ),实现减毒。该研究探讨了碱性厌氧异化金属还原菌Tindallia magadiensis对模拟含铬废水的减毒能力,分别研究了初始Cr(Ⅵ)浓度、碳源、初始p H和共存... 铬(Cr)作为一种环境中常见的重金属污染物,可以通过还原作用,从Cr(Ⅵ)降低价态至Cr(Ⅲ),实现减毒。该研究探讨了碱性厌氧异化金属还原菌Tindallia magadiensis对模拟含铬废水的减毒能力,分别研究了初始Cr(Ⅵ)浓度、碳源、初始p H和共存金属离子对其生长和Cr(Ⅵ)还原能力的影响。结果表明:该菌具有较好的Cr(Ⅵ)耐受能力,可在初始Cr(Ⅵ)浓度30 mg/L、pH 8、NaHCO3为碳源时,实现96.9%的Cr(Ⅵ)还原;微量Cu2+的存在还可以进一步促进对Cr(Ⅵ)的还原;T. magadiensis为碱性环境中少量Cr(Ⅵ)的微生物减毒提供了新的研究思路和菌种选择。 展开更多
关键词 Cr(Ⅵ)还原 异化金属还原 Tindallia magadiensis 碱性厌氧 共存金属离子
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异化金属还原菌的富集及降解有机药物的研究
7
作者 翟俊 何瑞 +2 位作者 王泉峰 马宏璞 胡炜 《中国给水排水》 CAS CSCD 北大核心 2021年第21期13-18,共6页
异化金属还原菌广泛存在于海底和河流等沉积物中,与水环境中各类有机物的迁移转化息息相关。但是目前关于异化金属还原菌降解难降解有机药物的研究相对匮乏,故选取嘉陵江磁器口河段三个不同取样点的河底沉积物(A、B、C)进行异化金属还... 异化金属还原菌广泛存在于海底和河流等沉积物中,与水环境中各类有机物的迁移转化息息相关。但是目前关于异化金属还原菌降解难降解有机药物的研究相对匮乏,故选取嘉陵江磁器口河段三个不同取样点的河底沉积物(A、B、C)进行异化金属还原菌的富集培养,结果表明,三种沉积物均能够以合成铁氧化物悬浮液(Fe_(s))、合成锰氧化物悬浮液(Mn_(s))、赤铁矿粉末(Fe_(p))、二氧化锰粉末(Mn_(p))作为电子受体富集得到异化金属还原菌,通过7 d的富集培养OD_(600)能达到0.26~1.64。沉积物A以Mn_(s)作为电子受体时,可取得最佳的富集培养效果。富集菌液对初始浓度分别为1.72和1.52 mg/L的两种难降解混合有机药物卡马西平(CBZ)和双氯芬酸(DCF)的最大去除率能够达到48.92%和51.18%,这与异化金属还原纯菌GS-15对CBZ和DCF的去除率相差不大(分别为61.43%和66.74%)。 展开更多
关键词 异化金属还原 富集 有机药物
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Geobacter metallireducens异化还原铁氧化物三种方式 被引量:11
8
作者 冯雅丽 周良 +2 位作者 祝学远 连静 李少华 《北京科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期524-529,共6页
异化金属还原菌通过络和剂、电子传递中间体、直接接触三种方式异化还原金属氧化矿.以Geobactermetallireducens还原铁氧化物为实验体系,利用微生物燃料电池考察了以上三种方式对异化还原铁氧化物的影响.结果表明,微生物异化还原铁氧化... 异化金属还原菌通过络和剂、电子传递中间体、直接接触三种方式异化还原金属氧化矿.以Geobactermetallireducens还原铁氧化物为实验体系,利用微生物燃料电池考察了以上三种方式对异化还原铁氧化物的影响.结果表明,微生物异化还原铁氧化矿时,NTA,AQDS在初始阶段显著加速铁氧化物的还原,但也加速磁铁矿的生成,阻碍反应继续进行;直接接触方式起着重要作用,吸附形成的生物膜是一个关键因素,其形成是一个相对较长的过程.生物膜的形成阻碍电子传递中间体发挥作用. 展开更多
关键词 铁氧化物 还原 异化金属还原 微生物燃料电池
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锰矿石人工湿地中去除双氯芬酸的机理研究 被引量:5
9
作者 翟俊 戴元贵 +2 位作者 马宏璞 李媛媛 翟豪冲 《中国环境科学》 EI CAS CSSCI CSCD 北大核心 2018年第11期4056-4060,共5页
以双氯芬酸为目标有机药物污染物,探究其在以锰矿石为填料并接种了异化金属还原菌(Geobactermetallireducens,简称GS-15细菌)的垂直流人工湿地中的去除过程.结果表明,双氯芬酸在锰矿石人工湿地中的平均去除率最高为23.56%.采用XRD和XRF... 以双氯芬酸为目标有机药物污染物,探究其在以锰矿石为填料并接种了异化金属还原菌(Geobactermetallireducens,简称GS-15细菌)的垂直流人工湿地中的去除过程.结果表明,双氯芬酸在锰矿石人工湿地中的平均去除率最高为23.56%.采用XRD和XRF对反应前后的锰矿石进行物相和元素相对含量分析,得出锰(Mn)是参与降解双氯芬酸的关键响应元素.GS-15细菌利用锰矿石发生异化还原对双氯芬酸的氧化降解是锰矿石人工湿地对双氯芬酸的主要去除途径.此外,利用液质联用技术(LC-MS/MS)对降解产物进行鉴定,发现双氯芬酸被降解生成了5-羟基双氯芬酸﹑双氯芬酸-2,5-亚氨基琨和1,3-二氯苯三种降解产物,该研究成果对有机药物废水的深度处理提供新的方法和理论指导. 展开更多
关键词 锰矿石 人工湿地 双氯芬酸 异化金属还原
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The in situ spectral methods for examining redox status of c-type cytochromes in metal-reducing/oxidizing bacteria
10
作者 Xiaobo Luo Yundang Wu +4 位作者 Xiaomin Li Dandan Chen Ying Wang Fangbai Li Tongxu Liu 《Acta Geochimica》 EI CAS CSCD 2017年第3期544-547,共4页
The membrane-associated c-type cytochromes(c-Cyts) have been well known as the key enzymes mediating extracellular electron transfer to terminal electron acceptors, resulting in biogeochemical elemental transformation... The membrane-associated c-type cytochromes(c-Cyts) have been well known as the key enzymes mediating extracellular electron transfer to terminal electron acceptors, resulting in biogeochemical elemental transformation, contaminant degradation, and nutrient cycling. Although c-Cyts-mediated metal reduction or oxidation have been mainly investigated with the purified proteins of metal reducing/oxidizing bacteria, the in vivo behavior of c-Cyts is still unclear, given the difficulty in measuring the proteins of intact cells. Fortunately, the in situ spectroscopy would be ideal for measuring the reaction kinetics of c-Cyts in intact cells under noninvasive physiological conditions. It can also help the establishment of kinetic/thermodynamic models of extracellular electron transfer processes, which are essential to understand the electron transfer mechanisms at the molecular scale. This review briefly summarizes the current advances in spectral methods for examining the c-Cyts in intact cells of dissimilatory metal reducing bacteria and Fe(Ⅱ)-oxidizing bacteria. 展开更多
关键词 c-type cytochrome In situ spectroscopy Intact cells Metal reducing bacteria Fe(Ⅱ) oxidation bacteria
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Comparison of Biochemical Properties of Recombinant and Native Phanerochaete flavido-alba Laccases
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《Journal of Agricultural Science and Technology(B)》 2013年第11期776-782,共7页
Laccases are blue copper oxidases (E.C. 1.10.3.2 benzenediol:oxygen oxidoreductase) that catalyze the one-electron oxidation of phenolics, aromatic amines and other electron-rich substrates with the concomitant red... Laccases are blue copper oxidases (E.C. 1.10.3.2 benzenediol:oxygen oxidoreductase) that catalyze the one-electron oxidation of phenolics, aromatic amines and other electron-rich substrates with the concomitant reduction of 02 to H20. They are currently seen as highly interesting industrial enzymes because of their broad substrate specificity. The Phanerochaete flavido-alba laccase is expressed and secreted as a soluble active enzyme by Aspergillus niger (rLac-LPFA). rLac-LPFA is easily purified to homogeneity. Metal ions like HgCI2, KC12, FeSO4 and MgSO4 at a concentration of 2 mM have inhibiting effect on recombinant and native laccase, whereas, CuSO4 and MnSO4 moderately increase both enzyme activities. Two potential inhibitors (sodium azide and EDTA) inhibited enzyme activity, whereas, urea and SDS have no effect on enzyme activity. The Km and V,,ax values for recombinant laccase are 0.65 mM and 300 U/mg respectively for 2,6-DMP as substrate. 展开更多
关键词 Recombinant laccase Phanerochaeteflavido-alba kinetics constants metal ions inhibitors.
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污水磷回收新产物--蓝铁矿 被引量:28
12
作者 郝晓地 周健 +1 位作者 王崇臣 Mark van Loosdrect 《环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第11期4223-4234,共12页
渐行渐近的磷危机使磷回收从理论已经走向实践.磷回收产物形式很多,但经济、具有高附加值的产物才能驱动企业自愿实施.在污水处理生物污泥中新近发现的蓝铁矿(Vivianite,Fe_3(PO_4)_2·8H_2O)沉淀物因潜在的特殊用途以及经济价值而... 渐行渐近的磷危机使磷回收从理论已经走向实践.磷回收产物形式很多,但经济、具有高附加值的产物才能驱动企业自愿实施.在污水处理生物污泥中新近发现的蓝铁矿(Vivianite,Fe_3(PO_4)_2·8H_2O)沉淀物因潜在的特殊用途以及经济价值而备受关注.自然界,蓝铁矿广泛存在于地表水体沉积物中,是一种非常稳定(K_(sp)=10^(-36))的磷铁化合物.决定蓝铁矿生成的条件除富铁、富磷之内在因素外,还需要环境中存在合适的还原性条件(ORP<-300 mV)以及中性上下的pH条件(6~9).实践中,污水或污水处理过程中有时刚好存在蓝铁矿形成的内、外在条件,荷兰污水处理厂在生物污泥中便检测发现有蓝铁矿物质的存在.为推动蓝铁矿基础及其应用研究,本文综述蓝铁矿化学性质、经济价值及回收潜力;分析pH、ORP、微生物、硫化物等环境影响因素;辨析其在生物污泥中的生成路径;提出从污泥中分离、提纯蓝铁矿的研发思路. 展开更多
关键词 磷回收 蓝铁矿 生物污泥 厌氧环境 异化金属还原菌(DMRB) 硫化物
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蓝铁矿形成于污泥厌氧消化系统的验证与分析 被引量:14
13
作者 郝晓地 周健 王崇臣 《中国给水排水》 CAS CSCD 北大核心 2018年第13期7-13,共7页
磷危机"与"水体富营养化"现象随行,致污水磷回收势在必行。最近,在污泥厌氧消化过程中发现了磷回收新产物——蓝铁矿,一种化学稳定性很强、回收用途极为广泛、经济价值更高的磷酸盐化合物。鉴于此,通过试验验证污泥厌氧... 磷危机"与"水体富营养化"现象随行,致污水磷回收势在必行。最近,在污泥厌氧消化过程中发现了磷回收新产物——蓝铁矿,一种化学稳定性很强、回收用途极为广泛、经济价值更高的磷酸盐化合物。鉴于此,通过试验验证污泥厌氧消化条件下,Fe^(3+)生物还原至Fe^(2+)、与污泥释放的PO_4^(3-)反应生成蓝铁矿的可行性以及所需环境条件与限制因素。结果显示,Fe^(3+)在厌氧消化过程中会被异化金属还原菌(DMRB)还原为Fe^(2+),与污泥细胞裂解释放出的PO_4^(3-)可以生成蓝铁矿,含量高达204 mg/g DS。进言之,碳酸盐(MCO_3)不会干扰蓝铁矿生成。Fe^(3+)被生物还原时,DMRB会与产甲烷菌(MPB)争夺电子供体(有机物),一方面会抑制厌氧消化产甲烷(CH_4),另一方面,Fe^(3+)也提供了MPB所必需的Fe元素,可刺激酶活,反而能促进产CH_4过程;Fe^(3+)对产CH_4过程的综合影响为促进作用。 展开更多
关键词 磷回收 蓝铁矿 剩余污泥 厌氧消化 异化金属还原 甲烷菌
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蓝铁矿形成要素探究:涉及细菌对乙酸的亲和性
14
作者 郝晓地 孙群 +1 位作者 于文波 袁土贵 《中国给水排水》 CAS CSCD 北大核心 2022年第17期1-6,共6页
蓝铁矿是继鸟粪石后又一种被关注的高含磷量磷酸盐化合物。不同的是,蓝铁矿只能在污泥厌氧消化过程中形成,且需要污泥中含有足量的三价铁(Fe3+)。有关蓝铁矿的研究目前又到了趋之若鹜的程度,但是蓝铁矿形成的关键制约因素仍未完全明晰... 蓝铁矿是继鸟粪石后又一种被关注的高含磷量磷酸盐化合物。不同的是,蓝铁矿只能在污泥厌氧消化过程中形成,且需要污泥中含有足量的三价铁(Fe3+)。有关蓝铁矿的研究目前又到了趋之若鹜的程度,但是蓝铁矿形成的关键制约因素仍未完全明晰。为此,通过序批式厌氧消化反应探究了厌氧消化系统中铁还原细菌(DMRB)与产甲烷菌(MPB)对共同基质——乙酸的竞争关系,以确定蓝铁矿的形成是否会因MPB消耗乙酸而被影响(共性问题)。结果发现,两种微生物对挥发性脂肪酸(VFAs)确实存在底物竞争关系,因DMRB对乙酸的亲和系数比MPB低约1个数量级,使其在竞争中立于不败之地。因此,MPB并存并不会明显影响Fe3+还原速率及蓝铁矿形成。然而,蓝铁矿大量形成会减少甲烷(CH4)产量,平衡二者关系应为后续研究重点。 展开更多
关键词 蓝铁矿 三价/二价铁 异化金属还原细菌 产甲烷菌 乙酸 亲和系数
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铁锰氧化物提高巴斯德梭菌电子输出率 被引量:3
15
作者 刘进超 刘芳华 +3 位作者 张月超 孟德龙 王学明 肖雷雷 《微生物学通报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期24-34,共11页
[背景]发酵型异化金属还原菌通过发酵获取能量,同时也具有一定的异化还原变价金属氧化物的能力,关于变价金属氧化物对发酵型异化金属还原菌电子输出率的影响还知之甚少。[目的]探究铁锰氧化物(Fe2O3/MnO2)对发酵型异化金属还原菌Clostri... [背景]发酵型异化金属还原菌通过发酵获取能量,同时也具有一定的异化还原变价金属氧化物的能力,关于变价金属氧化物对发酵型异化金属还原菌电子输出率的影响还知之甚少。[目的]探究铁锰氧化物(Fe2O3/MnO2)对发酵型异化金属还原菌Clostridium pasteurianum电子输出率的影响。[方法]将不同浓度Fe2O3/MnO2添加到以葡萄糖为底物并接种5%C.pasteurianum的发酵体系中,利用电化学工作站检测C.pasteurianum电化学特性;以菲啰嗪(Ferrozine)显色法和甲醛肟法分别测定发酵体系中Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)含量;气相色谱、高效液相色谱检测发酵底物葡萄糖及代谢产物(乙酸、丁酸、CO2和H2)随发酵时间的变化情况;最后计算发酵过程的电子输出率。[结果]研究表明,接种C.pasteurianum的微生物燃料电池可以检测到电流的产生,最大电流密度为0.93 mA/m^2;随着发酵时间的推移,反应体系中Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)的浓度逐渐增高;Fe2O3/MnO2的添加使发酵体系中葡萄糖消耗量提高了9.4%/7.7%,同时,乙酸产量提高了37.5%/25.0%,丁酸产量提高了22.7%/6.8%,氢气产量提高了21.6%/9.8%,而总的电子输出率则提高了24.27%/10.82%;添加铁锰氧化物的实验组pH值与对照组相比无显著差异。[结论]铁锰氧化物的添加可以提高C.pasteurianum的电子输出率,其原因可能是增加了葡萄糖消耗和缓冲pH值。研究结果为揭示变价金属氧化物影响发酵型异化金属还原菌电子输出的规律提供了证据,并进一步拓展了对变价金属氧化物与发酵型异化金属还原菌之间相互作用机制的认识。 展开更多
关键词 巴斯德梭菌 电子输出率 电化学活性 铁锰氧化物 异化金属还原 发酵
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