本发明涉及微生物电合成领域，特别涉及一种促进微生物电合成产有机酸的方法。
背景技术：
微生物电合成技术具有不需占用耕地面积、电能来源广泛等优点，同时可削减co2，在能源生产领域展示出光明前景。然而，微生物电合成的效率低下，限制了其扩大化与商业化应用。微生物电合成反应器由阳极室和阴极室组成，2个极室被质子或离子交换膜分隔开，阳极发生微生物催化氧化有机物或简单的水氧化产生电子的反应，关键的生物电合成反应发生在阴极，依靠外电路电能降低电子传递的壁垒，阴极室中的微生物接受阴极传来的电子，将二氧化碳或其他氧化态物质还原成胞外有机物、还原态无机物或自身生命活动所需的有机物。
目前提高其合成效率的研究主要集中在阴极材料的改造、阴极微生物的选取和反应器设计方面。已被证明能进行微生物电合成产有机酸的微生物有相当一部分为革兰氏阳性菌，与革兰氏阴性菌相比，阳性菌的细胞壁含有结构紧密、较厚的肽聚糖层(20-80nm)，细胞壁外面还可能包裹着糖基化的s层蛋白，使得电子跨越细胞壁的难度加大，从而影响了微生物电合成产有机酸的速度和产量。因此，寻求一种提高电子和有机酸跨越革兰氏阳性菌细胞壁的速度的方法以促进其电合成产有机酸的速度和产量，极具实用价值。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种促进微生物电合成产有机酸的方法。
本发明所采取的技术方案是：
青霉素盐在制备微生物电合成产有机酸促进剂中的应用。
一种促进微生物电合成产有机酸的方法，包括在微生物电合成系统的培养基中添加非致死浓度的青霉素盐。
作为上述方法的进一步改进，青霉素盐以不完全抑制微生物生长的浓度添加在培养基中。
作为上述方法的进一步改进，青霉素盐添加的终浓度为5～30mg/l。
作为上述方法的进一步改进，还包括在微生物电合成系统的阴极液中添加反应惰性导电微粉。
作为上述方法的进一步改进，反应惰性导电微粉选自石墨粉、粉状石墨烯。
作为上述方法的进一步改进，在微生物电合成系统接种微生物前，使用非致死浓度的青霉素盐处理微生物。
作为上述方法的进一步改进，使用不完全抑制微生物生长浓度的青霉素盐处理微生物。
作为上述方法的进一步改进，接种前，使用终浓度为5～30mg/l青霉素盐处理微生物。
作为上述方法的进一步改进，微生物为革兰氏阳性菌。
青霉素盐选自青霉素g钠、青霉素g钾。
本发明的方法，可以有效促进微生物电合成产有机酸，实验中，探索到的最优条件下，革兰氏阳性菌moorellathermoautotrophica电子吸收量为对照组的2.17倍，产甲酸量为对照组的2.28倍，产乙酸量为对照组的2.08倍，大大提高了微生物电合成的反应效率。同时，该方法操作简单，成本低廉。
附图说明
图1是添加石墨粉和/或青霉素条件下，革兰氏阳性菌moorellathermoautotrophica吸收电子效果变化图；
图2是添加石墨粉和青霉素条件下，革兰氏阳性菌moorellathermoautotrophica循环伏安曲线图；
图3是添加石墨粉和青霉素条件下，革兰氏阳性菌moorellathermoautotrophica产甲、乙酸量变化图；
图4是添加石墨粉和青霉素条件下，革兰氏阳性菌clostridiumljungdahlii产甲、乙酸量变化图。
具体实施方式
青霉素盐在制备微生物电合成产有机酸促进剂中的应用。
一种促进微生物电合成产有机酸的方法，包括在微生物电合成系统的培养基中添加非致死浓度的青霉素盐。
作为上述方法的进一步改进，青霉素盐以不完全抑制微生物生长的浓度添加在培养基中。这样可以保证微生物电合成系统中。青霉素盐的添加量可以根据菌株的不同而进行适应性调整。
作为上述方法的进一步改进，青霉素盐添加的终浓度为5～30mg/l。
作为上述方法的进一步改进，还包括在微生物电合成系统的阴极液中添加反应惰性导电微粉。
反应惰性导电微粉指在微生物电合成系统不与体系内物质、微生物发生化学反应的导电微粉。出于成本考虑，优选石墨粉。
作为上述方法的进一步改进，在微生物电合成系统接种微生物前，使用非致死浓度的青霉素盐处理微生物。
作为上述方法的进一步改进，使用不完全抑制微生物生长浓度的青霉素盐处理微生物。
作为上述方法的进一步改进，接种前，使用终浓度为5～30mg/l青霉素盐处理微生物。
作为上述方法的进一步改进，微生物为革兰氏阳性菌。访方法对革兰氏阳性菌的作用效果更好。
青霉素盐选自青霉素g钠、青霉素g钾等常见的青霉素盐。
下面结合实施例，进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
1)以终浓度10mg/l添加青霉素g钠于革兰氏阳性菌moorellathermoautotrophica的培养基中；相同条件下，以不投加青霉素g钠的培养基作为对照；
2)构建微生物电合成系统：阳极室及阴极室均为有侧孔的玻璃瓶，瓶的有效体积均为120ml。阳极与阴极材料均为石墨板(6.5cm×2.5cm×0.3cm)，中间用质子交换膜隔开，阴极的参比电极为饱和甘汞电极。阳极液为50mm的磷酸盐缓冲液，阴极液为去掉果糖、酵母粉和刃天青的135培养基，在阴极液投加终浓度为25g/l的石墨粉(100目)；相同条件下，以不投加石墨粉的阴极液作为对照；
3)用n2:co2为80:20混合气对阳极液和阴极液曝气0.5h，确保反应体系达到充分的厌氧条件，盖上硅胶塞密闭后，整个电合成系统在121℃高温高压条件下灭菌20min；
4)moorellathermoautotrophica在55℃下培养至对数生长中期时(约3天)，接种于灭菌后的微生物电合成系统阴极室；接种的同时，在有放置石墨粉的电合成系统阴极液中注射终浓度为10mg/l的青霉素g钠，用电化学工作站(chi1100，辰华)对阴极施加一个-0.6v的电势，放置在55℃环境中运行。
结果如图1-3所示，图1是添加石墨粉和/或青霉素条件下，革兰氏阳性菌moorellathermoautotrophica吸收电子效果变化图；图2是添加石墨粉和青霉素条件下，革兰氏阳性菌moorellathermoautotrophica循环伏安曲线图；图3是添加石墨粉和青霉素条件下，革兰氏阳性菌moorellathermoautotrophica产甲、乙酸量变化图。
实验结果表明，添加石墨粉和青霉素后，革兰氏阳性菌moorellathermoautotrophica电子吸收量为对照的2.17倍，产甲酸量为对照组的2.28倍，产乙酸量为对照组的2.08倍。
实施例2
以终浓度10mg/l添加青霉素g钠于革兰氏阳性菌clostridiumljungdahlii的培养基中；相同条件下，以不投加青霉素g钠的培养基作为对照；
构建微生物电合成系统：阳极室及阴极室均为有侧孔的玻璃瓶，瓶的有效体积均为120ml。阳极与阴极材料均为石墨板(6.5cm×2.5cm×0.3cm)，中间用质子交换膜隔开，阴极的参比电极为饱和甘汞电极。阳极液为50mm的磷酸盐缓冲液，阴极液为去掉果糖的879培养基，在阴极液投加终浓度为25g/l的石墨粉；相同条件下，以不投加石墨粉的阴极液作为对照；
用n2:co2为80:20混合气对阳极液和阴极液曝气0.5h，确保反应体系达到充分的厌氧条件，盖上硅胶塞密闭后，整个电合成系统在121℃高温高压条件下灭菌20min；
clostridiumljungdahlii在37℃下培养至对数生长中期时(约3天)，接种于灭菌后的微生物电合成系统阴极室；接种的同时，在有放置石墨粉的电合成系统阴极液中注射终浓度为10mg/l的青霉素g钠，用电化学工作站(chi1100，辰华)对阴极施加一个-0.6v的电势，放置在37℃环境中运行。
结果如图4所示，添加石墨粉和青霉素后，革兰氏阳性菌clostridiumljungdahlii的产乙酸量为对照组的1.89倍。
不同浓度青霉素盐对微生物电子吸收及产酸的影响
实验的条件和步骤同实施例1，不同之处在于投加青霉素g钠浓度设为0mg/l,10mg/l,30mg/l和50mg/l四种浓度梯度。电子吸收量与产甲、乙酸量如表1所示。
表1不同投加浓度青霉素g钠对moorellathermoautotrophica电子吸收及产有机酸的影响
实验结果表明，当青霉素g钠投加量为50mg/l时，已完全抑制moorellathermoautotrophica的生长，当青霉素g钠投加量为10mg/l时，促进效果最佳。
不同导电微粉对微生物电子吸收及产酸的影响
实验的条件和步骤同实施例1，不同之处在于投加过100目筛石墨粉浓度设为0g/l,5g/l,15g/l,25g/l和35g/l四种浓度梯度。电子吸收量与产甲、乙酸量如表2所示。
表2不同石墨粉投加量对moorellathermoautotrophica电子吸收及产有机酸的影响
4种投加浓度下，电子吸收量与产酸量均有所提高，当石墨粉投加浓度为25g/l时，促进效果最佳。石墨粉的添加量超过25g/l后，有机酸的产量也基本不会再进一步提高。