pH自适应谷氨酸脱羧酶进化实现无pH调控的γ-氨基丁酸生物合成

本文创新性地构建了具有赝电容特性的三元介体功能材料MXene@Fe-TA，通过电化学储能、富集电活性菌群（EAB）和定向电子传递三重机制，显著提升反硝化效率（2.04倍硝酸盐降解率），为生物污水处理中的电子传递瓶颈提供了突破性解决方案。

　　

Chemical reagents and culture conditions of denitrifying microorganisms

钛铝碳化物（Ti₃AlC₂）MAX相粉末购自莱州开开陶瓷材料有限公司。其他试剂均为分析级，来源于上海阿拉丁生化科技股份有限公司。通过活化污泥驯化培养反硝化微生物（Hao et al., 2024），并在控制条件（140 rpm, 35°C, 24 h）下接种至反硝化培养基。初始反硝化微生物群落以假单胞菌门（Pseudomonadota）（82.1%）为主导。

Physicochemical properties of MXene@Fe-TA

为合成三元介体功能材料MXene@Fe-TA，通过快速一步配位组装法将Fe-TA配位复合物与MXene结合，在其表面形成导电网络（图1a）。如图1b所示，MAX相（Ti₃AlC₂）的SEM图像呈现致密紧凑的层状结构。相比之下，MXene@Fe-TA具有不规则二维层状结构，初步表明成功去除Al原子层。

Conclusion

本研究成功合成具有赝电容特性的三元介体功能材料MXene@Fe-TA以增强反硝化作用。通过在代谢电子产生过程中作为电子库，MXene@Fe-TA高效捕获并储存多余电子，随后以生物电池形式释放电子支持反硝化酶。这种双重作用结合其创造的支撑性微环境，促进电活性菌（EAB）富集和氧化还原活性物质分泌，显著提升了胞外电子传递（EET）效率和反硝化性能。