Сравнительное изучение биокаталитического окисления некоторых органических субстратов с помощью микроорганизмов Shewanella xiamenensis и Escherichia coli на медиаторных и безмедиаторных биоанодах

В работе проведена сравнительная оценка эффективности микроорганизмов Shewanella xiamenensis и Escherichia coli, используемых в качестве биокатализатора в процессе биоэлектрохимического окисления различных субстратов в нейтральных средах на безмедиаторном и медиаторном биоанодах. Показано, что скорость биоэлектрохимического окисления исследуемых органических субстратов (лимонная кислота, глюкоза, сахароза) с помощью клеток S. xiamenensis не зависит от концентрации введенного в систему медиатора (метиленового синего) – перенос электронов от клеток на электрод осуществляется в результате прямого контакта клеток с поверхностью электрода. Сравнительный кинетический анализ показал, что клетки S. xiamenensis являются менее эффективным биологическим катализатором процесса окисления глюкозы по сравнению с микроорганизмом E. coli (в присутствии медиатора). Определены кинетические характеристики реакции окисления глюкозы в системе “медиатор–субстрат–клетки E. coli”. Установлено, что порядок реакции окисления по глюкозе на аноде равен единице, величина константы скорости этой реакции составляет 0.0214 мин^–1, время полупревращения глюкозы – 33 мин. Показано, что исследуемая модельная система позволяет понизить концентрацию глюкозы в рабочем растворе до значения фонового тока, что свидетельствует о почти полной очистке раствора от органического субстрата. Показано, что при решении практических задач для повышения эффективности очистки стоков от органических веществ с помощью безмедиаторных биоанодов необходимо вести поиск новых клеток, в том числе и других клеток рода Shewanella, с обязательной иммобилизацией клеток на поверхности электрода с целью повышения электрического контакта.