希瓦氏菌鐵還原?動力學和生物製造奈米金

Abstract

希瓦氏菌是一種桿狀的兼性厭氧菌，對於鐵和錳具有極強的還原能力，廣泛應用於生物復育、微生物燃料電池及金屬污水整治中。本研究利用奧奈達希瓦氏菌 (MR-1) 與廈門希瓦氏菌 (SXM)，藉由 Ferrozine 法來測試細胞濃度、培養時間和轉速對鐵還原?活性的影響。結果顯示，鐵還原?活性隨著細胞濃度上升而升高，但細胞活性在 24小時後或靜置培養條件下均大幅下降，故選擇培養條件在轉速 150 rpm、30oC 培養 12 h 下濃縮至細胞量 3 6 g/L，奧奈達希瓦氏菌 (MR-1) 與廈門希瓦氏菌 (SXM) 的最佳鐵還原?分別為 79 U/g-DCW 和 110 U/g-DCW。採用 Michaelis–Menten 動力學模型， 計算得出 SXM 之 Vmax 和 km 分別是 114 94 U/g-DCW 與 2 2 mM ，MR-1 則是 86 21 U/g-DCW與 6 33 mM，顯示 SXM 有較大之反應速率和親和力。經由基因工程導入 Mtr 通道蛋白後發現 MtrC 顯著提昇了活性 (141 6 U/g-DCW)，為原菌 MR-1 的 1 5 倍 (92 6 U/g-DCW)。 希瓦氏菌已被報導具有生成奈米金的能力，但最佳化與機制的探討仍不清楚。本研究探討 pH、細胞濃度、氯金酸濃度與光照效應等因素來對生成之奈米金的影響。找出最適化條件為 pH 5、2 4 g/L 細胞、300 ppm 氯金酸下光照 24 h，SXM 與 MR-1 所生成奈米金量分別為 108 ppm和 62 ppm， 更首次發現光照效應對奈米金生成的影響。由 SEM 與 Zeta potential的電位分析，我們假設希瓦氏菌奈米化金的反應機制為金離子先吸附在細胞表面上，藉由乳酸鈉提供電子經由希瓦氏菌的電子通道把電子傳遞到細胞表面，並將金酸還原成奈米金。文中最後完成了希瓦氏菌的休眠細胞應用測試，結果顯示放置 25 天之休眠細胞依然具備奈米金生成的能力。

Date of Award	2017 Aug 10
Original language	Chinese
Supervisor	I-Son Ng (Supervisor)