всероссийский научно-практический журнал
  • ISSN 2072-8158
  • -
  • Роспечать: 48626
  • Пресса России: 44722

Иммобилизация бактерий Gluconobacter oxydans на аноде биотопливного элемента

Опубликовано в журнале «Вода: химия и экология» № 2 за 2013 год, стр. 44-51.
Рубрика: Технологии промышленной и бытовой очистки вод

 

Минайчева П.Р. аспирант кафедры химии Естественно-научного факультета, ФГБОУ ВПО Тульский государственный университет
Алферов С.В. кандидат химических наук, доцент кафедры биотехнологии Естественно-научного факультета, ФГБОУ ВПО Тульский государственный университет
Арляпов В.А. кандидат химических наук, доцент кафедры химии естественно-научного факультета, ФГБОУ ВПО Тульский государственный университет
Алферов В.А. кандидат химических наук, профессор кафедры химии Естественно-научного факультета, ФГБОУ ВПО Тульский государственный университет
Решетилов А.Н. доктор химических наук, профессор, ФГБОУ ВПО Пущинский государственный естественно-научный институт, заведующий лабораторией биосенсоров, ФГБУН Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина Российской академии наук

Аннотация:
Разработан макет биотопливного элемента (БТЭ) на основе бактериальных клеток Gluconobacter oxydans иммобилизованных на поверхности анода в химически модифици-рованный поливиниловый спирт (ПВС). Проведена оценка каталитической эффективно-сти ферментных систем бактерий на различных стадиях роста микробной популяции в условиях работы БТЭ. Долговременная стабильность разработанных биоэлектродов со-ставила 7 суток, мощность биотопливного элемента — 200 мкВт/м2. Использование отхо-дов бродильных производств в качестве субстрата позволило увеличить генерируемый потенциал до 25% по сравнению с использованием глюкозы. Макет БТЭ может рассмат-риваться как основа для создания источника электроэнергии, позволяющего увеличить чистоту окружающей среды за счет окисления отходов биотехнологических производств.

Ключевые слова: бактерии gluconobacter oxydans, биотопливный элемент, иммобилизация

Ссылка для цитирования:
Минайчева П.Р., Алферов С.В., Арляпов В.А. , Алферов В.А., Решетилов А.Н. Иммобилизация бактерий Gluconobacter oxydans на аноде биотопливного элемента // Вода: химия и экология. — 2013. — № 2. — c. 44-51. — http://watchemec.ru/article/25453/

Литература:
1. Казаринов И.А. Микробные топливные элементы – новое направление в развитии альтернативной энергетики / И.А. Казаринов, Е.В. Кузьмичева // Автономная энергетика. 2009. № 26. С. 37-47.
2. Федорович В.В. Биотопливные элементы – новые возможности для энергетики / В.В. Федорович, Т.О. Мажитов, С.В. Калюжный // Катализ в промышленности. 2004. № 1. С. 29-34.
3. Benneto H.P. In fronties of Science. Review // Chem. Oxford: Blackwell. 1990. V. 6. P. 66.
4. Katz E. Biochemical fuel cells. Handbook of Fuel Cells—Fundamentals, Technology and Applications, Fundamentals and Survey of Systems / Katz E., Shipway A.N., Willner I. John Wiley & Sons, Ltd., Hoboken, 2003. P. 355–381.
5. Park D.H. Electricity generation in microbial fuel cells using neutral red as an electronophore / Park D.H., Zeikus J.G. // Appl. Environ. Microbiol. 2000. V. 66. № 4. P. 1292–1297.
6. Lusta K.A. Physiological and biochemical features of Gluconobader oxydans and prospects of their use in biotechnology and biosensor systems. Review / Lusta K.A., Reshetilov A.N. // Appl. Biochem. Microbiol. 1998. № 34. P. 307-320.
7. Алферов С.В. Уксуснокислые бактерии Gluconobacter oxydans как биокатализаторы в медиаторном биотопливном элементе / С.В. Алферов, О.А. Воеводская, В.Т. Нгуен, В.А. Арляпов, О.Н. Понаморева, А.Н. Решетилов // Сенсорные системы. 2011. Т. 25. № 4. С. 346—351.
8. Osman M.H. Recent progress and continuing challenges in bio-fuel cells Part II: Microbial / Osman M.H., Shah A.A., Walsh F.C. // Biosen. Bioelectron. 2010. V. 26. P. 953–963.
9. Yong Yuan. Microorganism-immobilized carbon nanoparticle anode for microbial fuel cells based on direct electron transfer / Yong Yuan, Shungui Zhou, Nan Xu, Li Zhuang // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2010. № 15. P. 3456-3461.
10. Трашин С.А. Безреагентные биосенсоры на основе электрохимических реакций в гетерогенных системах. Дисс. на соискание ученой степени к-та хим. наук. М., 2008. С. 99.
11. Handbook of Biosensors and Biochips. / Ed. by Marks R. S., Cullen D. C., Karube I., Lowe C. R., Weetall H. 2007. P.356.
12. Арляпов В.А. Иммобилизация клеток Gluconobacter oxydans для создания стабильных рецепторных элементов биосенсоров / В.А. Арляпов, Л.Д. Асулян, Ю.А. Власова, М.А. Ануфриев, И.В. Блохин, Т.Д. Карташова // Известия ТулГУ. Сер. Химия. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. Вып. 6. C. 137–144.
13. J. Wang. An innovative reactor-type biosensor for BOD rapid measurement / J. Wang, Y. Zhang, Y. Wang, R. Xu, Z. Sun, Z. Jie // Biosens. Bioelectron. 2010. V. 25 № 7. P. 1705-1709.
14. B. Li. Synthesis of a self-gelatinizable grafting copolymer of poly(vinyl alcohol) for construction of an amperometric peroxidase electrode / B. Li, L. Niu, W. Kou, Q. Deng, G. Cheng, S. Dong // Anal. Biochem. 1998. № 256. P. 130–132.
15. Алферов В.А. Получение стабильного рецепторного элемента биосенсора, иммобилизацией бактериальных клеток Gluconobacter oxydans в пленку из поливинилового спирта, модифицированного N-винилпирролидоном / В.А. Алферов, Н.М. Филатова, Л.Д. Асулян, И.В. Блохин, А.А. Горячева // Изв. ТулГУ. Естественные науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2011. Вып. 1. C. 210-219.
16. Демаков В.А. Иммобилизация клеток микроорганизмов / В.А. Демаков, Ю.Г. Максимова, А.Ю. Максимов // Прикл. биохим. микробиол. 2008. № 2. С. 30-31.
17. Tkac Jan. Improved selectivity of microbial biosensor using membrane coating. Application to the analysis of ethanol during fermentation / Tkac Jan, Vostiar Igor, Lo Gorton, Gemeiner Peter, Sturdik Ernest // Biosens. Bioelectron. 2003. № 18. P. 1125–1134.
18. Kaipeng Wang. Improved microbial electrocatalysis with neutral red immobilized electrode / Kaipeng Wang, Yuwen Liu, Shengli Chen // J. Power Sources. 2011. № 196. P. 164–168.
19. Logan B.E. Microbial fuel cells. John Willey & Sons, New York, 2008. P. 44-60.
20. Frank Davis. Biofuel cells - recent advances and applications / Frank Davis, Seamus P.J. Higson // Biosens. Bioelectron. 2007. № 5. P. 1224–1235.