Development of strong alkaline microbial fuel cell utilizing indigo fermentation suspensions

利用靛蓝发酵悬浮液开发强碱性微生物燃料电池

基本信息

批准号：
21K19868
负责人：
櫻谷英治
金额：
$ 4.16万
依托单位：
The University of Tokushima
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

藍染めは微生物によって非水溶性のインジゴが還元されることによって生成したロイコインジゴを利用して布を染める染色技法である。布に付着したロイコインジゴは空気により速やかにインジゴへと再酸化される。本研究では、藍染液より高アルカリ条件下でインジゴを還元する微生物をいくつか単離することに成功した。同定の結果、これまでにインジゴ還元活性を有すると報告のあるアルカリバクテリウム属だけでなく、新たにエンテロコッカス属やアルスロバクター属のバクテリアもインジゴ還元活性を有することがわかった。藍染液中におけるインジゴの還元は、複数種の微生物集団によって行われていることが示唆された。サイクリックボルタンメトリー（CV）による酸化還元電位測定：作製した藍染液の上清をCV測定したところ、インジゴ/ロイコインジゴの酸化還元ピークを得ることに成功した。この技術を活用することで、これまで定量が困難であったロイコインジゴの測定に応用できることがわかった。また、藍染液中に存在する化合物の添加効果をCV測定によって評価したところ、染液中の微生物はアセトアルデヒドをエレクトロンドナーとしてインジゴの還元に関与していることが示唆された。さらに、藍染液に微生物の栄養源を適切に添加することで還元力の低下した藍染液を回復できることがわかった。単離した微生物がもつインジゴ還元酵素を探索するために数種のインジゴ還元活性を有する微生物を超音波で破砕し、セルフリーでのインジゴ還元活性評価を行った。不溶性画分においてインジゴ還元活性が確認されたため種々の界面活性剤による可溶化を試みたところ特定の界面活性剤でのみ可溶性画分でインジゴ還元活性を確認することができた。

靛蓝染色是利用微生物还原不溶于水的靛蓝产生的无色靛蓝对布料进行染色的染色技术。附着在布上的隐色靛蓝很快被空气重新氧化成靛蓝。在这项研究中，我们成功地分离出了几种在高碱性条件下比在靛蓝染料溶液中还原靛蓝的微生物。鉴定结果发现，不仅有报道具有靛蓝还原活性的碱杆菌属细菌，而且肠球菌属和节杆菌属细菌也具有靛蓝还原活性。有人提出，靛蓝染料溶液中靛蓝的还原是由多种微生物种群进行的。使用循环伏安法（CV）测量氧化还原电位：对制备的靛蓝染料溶液的上清液进行CV测量，成功获得靛蓝/无色靛蓝氧化还原峰。现已发现，该技术可应用于迄今为止难以量化的白靛蓝的测量。此外，当通过CV测量评价添加存在于靛蓝染料溶液中的化合物的效果时，表明染料溶液中的微生物参与了使用乙醛作为电子供体的靛蓝还原。此外，发现通过向靛蓝染料溶液中适当添加微生物的营养源，可以恢复还原力已降低的靛蓝染料溶液。为了在分离的微生物中寻找靛蓝还原酶，用超声波破坏了几种具有靛蓝还原活性的微生物，并以无细胞的方式评价了靛蓝还原活性。由于在不溶部分中确认了靛蓝还原活性，因此尝试用各种表面活性剂进行增溶，并且仅用特定的表面活性剂就可以在可溶部分中确认靛蓝还原活性。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

藍染め染色液の電気化学的解析と微生物燃料電池への応用

靛蓝染料溶液的电化学分析及其在微生物燃料电池中的应用

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
加藤雅大;白崎淳哉;河村奈緒子;田中秀則;今村彰宏;石田秀治;安藤弘宗;西山　辰也,　上田　賢志;竹内道樹，中川香澄，菊地真由，宋和慶盛，松永桃花，阪本鷹行，安藤晃規，小川　順，加納健司，櫻谷英治
通讯作者：
竹内道樹，中川香澄，菊地真由，宋和慶盛，松永桃花，阪本鷹行，安藤晃規，小川　順，加納健司，櫻谷英治

Indigo-Mediated Semi-Microbial Biofuel Cell Using an Indigo-Dye Fermenting Suspension

使用靛蓝染料发酵悬浮液的靛蓝介导的半微生物生物燃料电池

DOI：
10.3390/catal11091080
发表时间：
2021
期刊：
Catalysts
影响因子：
3.9
作者：
Kikuchi Mayu;Sowa Keisei;Nakagawa Kasumi;Matsunaga Momoka;Ando Akinori;Kano Kenji;Takeuchi Michiki;Sakuradani Eiji
通讯作者：
Sakuradani Eiji

Voltammetric in-situ monitoring of leuco-indigo in indigo-fermenting suspensions

伏安法原位监测靛蓝发酵悬浮液中的无色靛蓝

DOI：
10.1016/j.jbiosc.2021.01.005
发表时间：
2021
期刊：
J Biosci Bioeng
影响因子：
2.8
作者：
Nakagawa;K.;M. Takeuchi;M. Kikuchi;M. Tada;T. Sakamoto;K. Kano;J. Ogawa;E. Sakuradani
通讯作者：
E. Sakuradani

Isolation and characterization of indigo-reducing bacteria and analysis of microbiota from indigo fermentation suspensions