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李锋: 作品数：12 被引量：29H指数：3; 供职机构：天津大学化工学院更多>>; 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划教育部重点实验室开放基金更多>>; 相关领域：生物学电气工程化学工程理学更多>>

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一株耐盐产电菌Shewanella algae E-1的分离及其产电特性分析被引量：4: 2020年; 【背景】产电微生物的种类和电化学活性机制对微生物燃料电池的产电性能有着重要的影响。【目的】从海水中分离获得一株耐盐产电微生物,研究其产电特性并鉴定种属信息。【方法】以取自南海的海水为接种液启动并运行阳极液中含有不同盐浓度的微生物燃料电池,从富集的阳极生物膜上分离得到一株纯培养的微生物菌株,命名为E-1。通过接种于阳极液中添加不同盐浓度的微生物燃料电池中对其产电特性进行分析,并利用形态学观察、Biolog分析和16SrRNA基因序列比对相结合的方法进行种属鉴定。【结果】菌株E-1在无外源添加和外源添加6.6%NaCl条件下产生的功率密度分别为51.69 m W/m2和26.56 m W/m2,这与其良好的耐盐能力相关。菌株E-1被鉴定为海藻希瓦氏菌(Shewanella algae),表现出多样的底物利用能力,生长的温度范围为25-40°C,pH范围为5.0-10.0。【结论】这是首次对Shewanella algae种内微生物产电性能及其在微生物燃料电池中应用的报道,丰富了产电微生物的多样性,菌株E-1能够在较高盐浓度条件下表现出良好的产电性能,为微生物燃料电池在海水资源化处理方面的应用提供新的实验材料。; 黄亦馨李晓赵津莹李锋宋浩骆健美; 关键词：产电性能耐盐能力产电微生物

产电微生物的筛选方法研究进展被引量：1: 2020年; 产电微生物是一类具有胞外电子转移能力的微生物,能够将有机物中储存的化学能转化为电能,其作为微生物电催化系统的催化剂,已经成为环境和能源领域的研究热点。但目前所发现的产电菌,产电机制有所差异,产电能力参差不齐,菌株的性能从根本上影响了其产电能力,其产电能力不足成为限制微生物燃料电池在工业上广泛应用的主要瓶颈。目前,通过理性设计或定向进化等改造方法,难以实现产电微生物在复杂多样环境中的广泛应用。通过定向筛选策略,建立一套快速、高效的筛选鉴定技术,挖掘环境中性能优异的产电微生物,是促进其广泛应用的有效途径。文中基于产电微生物的种类,总结回顾了现有的产电微生物的筛选鉴定方法,并对其研究前景进行了展望。; 陈媛媛陈媛媛吴德光李锋李锋; 关键词：产电微生物高通量菌株筛选

微生物胞外电子传递效率的合成生物学强化被引量：10: 2017年; 电活性微生物(产电微生物和亲电微生物)通过与外界环境进行双向电子和能量传递来实现多种微生物电催化过程(包括微生物燃料电池、微生物电解电池、微生物电催化等),从而实现在环境、能源领域的广泛应用,并为开发有效且可持续性生产新能源或大宗精细化学品的工艺提供了新机会。但是,电活性微生物的胞外电子传递效率比较低,这已经成为限制微生物电催化系统在工业应用中的主要瓶颈。以下综述了近年来利用合成生物学改造电活性微生物的相关研究成果,阐明了合成生物学如何用于打破电活性微生物胞外电子传递途径低效率的瓶颈,从而实现电活性微生物与环境的高效电子传递和能量交换,推动电活性微生物电催化系统的实用化进程。; 李锋宋浩; 关键词：合成生物学微生物燃料电池

微生物燃料电池堆栈的设计开发与应用进展: 2023年; 微生物燃料电池可将环境废水中的化学能转化为电能,并驱动和强化有机污染物降解,是生物电化学环境修复、清洁能源开发很有应用潜力的解决方案.目前,微生物燃料电池在实际应用中还存在着电池规模小、输出电能低等工程问题,成为限制其性能和规模化应用的核心瓶颈,因此需要对微生物燃料电池进行规模化放大.然而,单纯地增加单体微生物燃料电池的体积,将增加电池内阻,导致能量损失加大,限制微生物燃料电池输出功率进一步提高,不适合工程化应用.微生物燃料电池堆栈是在保持单体微生物燃料电池性能的基础上,通过将多个单体微生物燃料电池进行串并联连接,从而有效提高微生物燃料电池的输出电压、电流以及功率,是实现微生物燃料电池规模化放大的主要手段,已经广泛应用于复杂环境中低劣生物质发电、废水处理以及化学品合成等领域.本文基于微生物燃料电池堆栈的工作原理,从产电微生物、电极材料、电池结构以及电池传质等多个方面系统分析了影响微生物燃料电池堆栈性能的关键因素,总结了微生物燃料电池堆栈结构和电路管理系统的设计原理与工程技术,分析了微生物燃料电池堆栈的重点应用领域,并针对其未来的研究方向进行了展望,以促进微生物燃料电池堆栈的工业化应用.; 宋浩宋浩张保财李锋李锋; 关键词：微生物燃料电池堆栈技术生物能源产电微生物废物处理

微生物共利用木糖和葡萄糖生产化学品研究进展: 2023年; 木质纤维素生物质是储量丰富的可再生资源,在能源、化工及医药领域具有广阔的应用前景。木质纤维素各组分因氢键和共价键的存在而结合紧密,需经酸、碱、高温、有机溶剂等预处理后才能高效酶解利用,其水解产物的主要成分为己糖(60%~70%,葡萄糖为主)和戊糖(30%~40%,木糖为主)的混合物。本文主要针对水解液中木糖和葡萄糖的共利用效率相关问题,以基因工程改造微生物利用木糖和葡萄糖共发酵生产醇类、生物油脂、γ-聚谷氨酸及有机酸等生物基化学品为主线,从代谢途径重构、基因水平调控及发酵技术优化等方面综述了近年来的研究进展。最后,从菌株筛选、基因与代谢工程调控、细胞固定化、产物处理及发酵工艺等层面总结了该领域目前的研究特点、技术瓶颈和未来的研究方向与思路。; 王川东张君奇刘丁源马媛媛李锋李锋; 关键词：葡萄糖代谢发酵生物能源有机酸

产电细胞的合成生物学设计构建被引量：2: 2021年; 以产电微生物为核心的微生物电催化系统在能源、环境等诸多领域有着广泛的应用,然而自然环境中野生型产电微生物可利用底物谱窄、底物摄取代谢强度弱,胞内电子池容量小、还原力再生效率差,胞外电子传递速率慢、电子通量小,这已成为限制其工业化应用的主要瓶颈。本文基于产电微生物介导的化学能到电能的能量转化路径,总结阐明了产电微生物的胞内电子生成过程与胞外电子传递机制,系统综述了近五年国内外利用合成生物学增强产电微生物底物摄取利用、强化胞内电子生成、加速胞外电子传递方面的研究进展,并对未来设计构建高效产电细胞研究进行了展望。; 赵贞尧张保财李锋李锋; 关键词：生物催化生物能源合成生物学

人工电活性微生物菌群的设计与应用被引量：1: 2023年; 包括产电菌群和噬电菌群的人工电活性微生物菌群(synthetic electroactive microbial consortia)通过菌种间的物质能量级联反应介导化学能与(光)电能间的相互转化,其可利用底物来源广泛、双向电子传递速率快、环境稳定性强,在清洁电能开发、废水处理、环境修复、生物固碳固氮以及生物燃料、无机纳米材料、高聚物等高值化学品合成等多个领域具有广泛的应用前景。针对人工电活性微生物菌群设计、构建与应用,本文总结电活性微生物菌群界面电子传递和种间电子传递机制,概括基于“劳力分工”原理设计构建人工电活性微生物菌群物质能量级联反应基本架构,总结菌群关系与菌群生态位优化等人工电活性微生物菌群工程化策略,分类列举人工电活性微生物菌群在利用廉价生物质产电、生物光伏固碳产电,光驱噬电生物菌群固氮等相关应用。最后对人工电活性微生物菌群未来研究方向进行了展望。; 张保财王忆芸石思程李锋李锋; 关键词：电子传递

合成生物学方法改造电活性生物膜研究进展被引量：1: 2020年; 电活性生物膜是由电能细胞分泌的胞外多糖、蛋白、胞外DNA(extracellular DNA,eDNA)、菌毛等成分聚集,与细胞本身相互交联形成的导电多聚体。以多菌群落形态展现,在微生物燃料电池、微生物电合成、高值化学品生产、重金属污染处理、医疗等领域中具有至关重要的作用,是微生物电催化系统研究的核心之一。但自然状态下的电活性生物膜因厚度、结构稳定性、生物量等因素的限制,严重制约了电子传递效率。综述了近五年利用合成生物学改造电活性生物膜的研究进展,系统探讨了工程生物膜的构建、结构成分、导电性能以及应用,为将来进一步实现高效电催化奠定基础。; 徐静徐静张君奇陈正吴德光李锋李锋; 关键词：生物膜合成生物学生物催化

微生物细胞工厂合成甲基萘醌的研究进展被引量：1: 2022年; 甲基萘醌又称维生素K2,是人体必需的维生素之一,可以有效预防和治疗维生素K2缺乏性出血症、骨质疏松症、心血管疾病、慢性肾病等疾病,因此在食品和药品等领域有重要的应用价值.甲基萘醌的合成方法有两种:化学合成和生物合成.化学合成法的产率低下、分离过程复杂等缺点限制了其规模化应用,而生物合成则利用可以天然合成甲基萘醌的微生物来生产甲基萘醌,具有操作简单、产物易分离等优点.本文首先总结了甲基萘醌生物合成过程及代谢途径的概况,包括底物摄取途径、莽草酸途径、萜烯骨架途径和甲基萘醌途径的研究进展.其次,针对这些途径的代谢工程改造,总结了大肠杆菌和枯草芽孢杆菌两种细胞工厂应用了哪些代谢工程策略,并介绍了限制甲基萘醌合成的关键途径和已构建的微生物细胞工厂合成甲基萘醌的产量情况.最后,比较了两种细胞工厂的工业应用价值,并对未来提高细胞工厂的产物合成能力进行了展望.; 孙盼星李锋李锋宋浩; 关键词：甲基萘醌代谢途径

强化产电微生物与电极间电子传递速率的研究进展被引量：7: 2021年; 产电微生物是微生物燃料电池、电解池和电合成等微生物电化学技术(Microbial electrochemical technologies,METs)的研究基础。产电微生物与电极界面间的胞外电子传递(Extracellular electron transfer,EET)效率低以及生物被膜形成能力弱限制了METs在有机物降解、电能生产、海水淡化、生物修复和生物传感等方面的应用。因此,强化产电微生物与电极界面间的相互作用是过去几年的主要研究热点。针对近年的研究,本文系统概述了通过改造产电微生物来增强微生物-电极间相互作用的各种策略,重点分析了这些策略的适用性和局限性,并展望了强化产电微生物-电极界面作用在微生物电化学技术利用方面的研究前景。; 刘向张君奇张保财杨池李锋李锋; 关键词：产电微生物生物被膜

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