從嗜酸喜溫硫桿菌中快速選育具有高效浸出鐵閃鋅礦菌株的方法

2023-04-25 01:50:11 1

專利名稱：從嗜酸喜溫硫桿菌中快速選育具有高效浸出鐵閃鋅礦菌株的方法
技術領域：
本發明涉及到冶金和微生物菌種選育領域。
技術背景傳統的從鐵閃鋅礦中提取鋅的方法是通過浮選-硫酸化焙燒-浸出-電積， 這一工藝具有對礦石品位要求高，操作流程長，經濟成本高，環境汙染嚴重。 隨著富礦資源的日益減少，利用微生物冶金技術提取鋅變得越來越重要。由 於細菌浸出無需浮選-硫酸化焙燒等特需設備和能量的要求，因而經濟成本 低，投資省，環境友好，並且對低品位和複雜多金屬伴生礦具有傳統選冶無 可比擬的優越性，因而特別適合我國鐵閃鋅礦資源的特徵。然而，限制細菌 浸礦技術發展的主要因素是浸礦速度慢、生產周期長。而解決這一問題的最 根本的方法是提高浸礦細菌的浸出活性。嗜酸喜溫硫桿菌(ZciA'o^z'o&ci77i/s ca7&s)是一類重要的以氧化還 原態硫化合物及單質硫而獲得能源生長的嗜酸中溫菌。其最適生長pH為 2.0-2.5，能單獨或與其他類型的浸礦細菌協同性的浸出鐵閃鋅礦，其作用在 於通過對浸出中形成的覆蓋在鐵閃鋅礦表面的鈍化硫膜的氧化，從而消除金 屬離子釋放到溶液中的屏障，有利於礦物與其他氧化劑之間的接觸和界面的 傳質效果，同時通過氧化硫膜而產生硫酸來補償浸出中所消耗的酸,維持浸出 體系的低pH環境,即最大限度的抑制了鐵礬的生成，又有利於其他酸性浸礦 微生物的生長和加速鐵閃鋅礦的酸浸過程。因而，在微生物浸出過程中常作 為輔助菌種加入，配合其他浸礦微生物對礦物的浸出。鐵閃鋅礦是一類能夠既被酸腐蝕，也能被高鐵氧化而釋放出鋅離子。同 時在浸出過程中有單質硫的產生，並且在pH較高的環境下形成鐵礬，這些硫 和鐵礬沉積在礦物表面不利於礦物中的鋅離子浸出。傳統的微生物誘變育種 是通過對微生物的連續誘變和有關性能指標的連續測定，並根據指標變化人 工篩選指標高的菌株。由於傳統誘變方法存在回復突變及負突變的缺陷，效果差，篩選周期長，遺傳不穩定，並且工作量大。 發明內容為了克服上述不足，本發明提供一種從嗜酸喜溫硫桿菌中快速選育具有 高效浸出鐵閃鋅礦菌株的方法，本發明主要利用閃鋅礦細菌浸出過程和機理， 對細菌進行誘變和定向篩選，從而加快鐵閃鋅礦浸礦細菌-嗜酸喜溫硫桿菌的 選育進程，提高菌種選育技術的方向性和效率。從嗜酸喜溫硫桿菌中快速選育具有高效浸出鐵閃鋅礦菌株的方法，利用 鐵閃鋅礦鋅浸出的機理，即能被酸浸出，從而選用產酸和耐酸能力大小作為選育目標，用低pH(〈1.8)作為選擇壓力，提高嗜酸喜溫硫桿菌產酸和耐酸的 能力，從而最終提高該菌浸出閃鋅礦的能力。嗜酸喜溫硫桿菌在質量體積比 為5%閃鋅礦粉末的培養基連續傳代活化3-5次，過濾、含菌濾液離心(10000rpm， 10min)收集活化的對數生長期的細菌作為出發菌株。用無菌生理鹽水 (0.9yoNaCl溶液，12rC高溫蒸汽滅菌20min)洗2-3次，經顯微計數後調整 細菌濃度至107-107ml,取3ml菌液置於開蓋的平面上，磁力攪拌器對菌液進行 攪拌。採用30w的紫外燈於30cm處照射菌液70-100 s，然後，於紅燈下,將 處理後的細菌菌液分別稀釋到10—4、10—5後塗布到含平皿培養基的平皿上培養， 培養至形成單菌落。平皿培養基的組成為2.5-4g/1的(NH4)2S04;3-4g/1的 Na2S04.跳0; 0.1 g/1的KC1; 0.05 g/1的K2HP04; 0.5 g/1的MgS047H20; 0.01 g/1的Ca(N0》2; 8-11 g/1 Na2S203; 0.1 g/1酵母浸出粉；20_25g/l的 瓊脂粉，PH1. 5-1. 8;將上述生長速度快的菌落接種到浸礦培養基的搖瓶中液 體培養，連續傳代2-3次和每次控制pH不超過1.8的選擇壓力，顯微計數， 選取活力強的菌株進行下一輪的微波誘變；浸礦培養基的組成為2.5-4g/l 的(NH4)2S04; 3-4g/l的Na2S04.跳O; 0. lg/1 KC1; 0. 05g/l的K風;0. 5g/l 的MgS(V7H20; 0.01g/l的Ca(N03)2; 4-5 g/1的Na2S203; 0. lg/1酵母浸出粉; 45-50g/l的-200目的鐵閃鋅礦粉，溶液pH 1.5-1.8。採用功率為650w，頻 率為2450MHz的微波爐對菌株處理8-12s,處理後將菌液塗布於平皿培養基上 篩選生長快的菌株接種到含浸礦培養基的搖瓶中，持續施加PH不超過1. 8的 選擇壓力，傳代2-3次，得目的菌株。對該目的菌株在搖瓶下經鐵閃鋅礦的 細菌浸出實驗鑑定和評價目的菌株的活性。本方法通過對浸礦細菌嗜酸喜溫硫桿菌進行複合誘變和在培養中施加持續的選擇性壓力進行篩選，提高該菌耐酸和快速生長的能力，克服了傳統單 一誘變方法對菌株的低敏感性和回復突變及負突變的對篩選工作的不利，具 有快速、高效、定向的進行菌種選育優點，將通過上述方法選育出的菌株與出發菌株相比，在礦漿濃度為5%的鐵閃鋅礦的浸出中，浸出能力提高15-20%。達到80%的鋅浸出率的時間縮短4-6天。


圖1:1.原始出發菌株在含鐵閃鋅礦礦漿濃度為5% (質量體積比)條件 下，搖瓶浸出24天的鋅離子濃度；2.經本方法選育的菌株在含鐵閃鋅礦礦 漿濃度為5% (質量體積比)的條件下，搖瓶浸出24天的鋅離子濃度。
具體實施方式
1. 嗜酸喜溫硫桿菌在質量體積比為5%鐵閃鋅礦粉末的培養基連續傳代活 化3次，過濾、含菌濾液離心(10000rpm， 10min)收集活化的對數生長期的 細菌。2. 用無菌生理鹽水(0. 9%NaCl溶液，12rC高溫蒸汽滅菌20min)洗2次， 經顯微計數後調整細菌濃度至107ml，取3ml菌液置於開蓋的平面上,開動磁 力攪拌器對菌液進行攪拌。3. 在距離紫外燈30cm處用30W功率照射90s。4. 在紅燈下操作，將處理後的細菌菌液分別稀釋到10—4、10—5後塗布到含平 皿培養基((g/" (NH4)2S04 3. 0; Na2S04. 10H20 3. 2; KC1 0.1; K2HP04 0.05; MgS047H20 0. 5; Ca(N03)2 0.01; Na2S203 10; 酵母浸出粉0.1;瓊脂粉20， PH1.7)的平皿上培養。5. 將上述生長速度快的菌落接種到浸礦培養基((g/D (NH4)2S04 3.0; Na2S04. 10H20 3. 2; KC1 0. 1; K2HP04 0. 05; MgS047H20 0 . 5; Ca(N03)2 0. 01; Na2S203 5;酵母浸出粉O.l; -200目的鐵閃鋅礦粉50， pH1.7)的搖瓶中液體培養， 連續傳代2次和每次控制pH不超過1.7的選擇壓力，顯微計數，選取活力強 的菌株進行下一輪的微波誘變。6. 仿步驟1-2。7. 在功率為650w，微波頻率為2450MHz的微波爐上處理10s。8. 同步驟4-5，傳代2次並同時持續施加pH不超過1.7的選擇壓力，最 後經搖瓶下的鐵閃鋅礦的細菌浸出實驗鑑定和評價所篩選出來的菌株。
權利要求
1.從嗜酸喜溫硫桿菌中快速選育具有高效浸出鐵閃鋅礦菌株的方法，其特徵在於將嗜酸喜溫硫桿菌在質量體積比為5％閃鋅礦粉末的培養基連續傳代活化3-5次，過濾、含菌濾液離心收集活化的對數生長期的細菌作為出發菌株；用無菌生理鹽水洗2-3次，經顯微計數後調整細菌濃度至107-108/ml，取3ml菌液置於開蓋的平面上，磁力攪拌器對菌液進行攪拌；採用30w的紫外燈於30cm處照射菌液70-100s，然後，於紅燈下，將處理後的細菌菌液分別稀釋到10-4、10-5後塗布到含平皿培養基的平皿上培養，培養至形成單菌落；將上述生長速度快的菌落接種到浸礦培養基的搖瓶中液體培養，連續傳代2-3次和每次控制pH不超過1.8的選擇壓力，顯微計數，選取活力強的菌株進行下一輪的微波誘變；採用功率為650w，頻率為2450MHz的微波爐對菌株處理8-12s，處理後將菌液塗布於平皿培養基上篩選生長快的菌株接種到含浸礦培養基的搖瓶中，持續施加pH不超過1.8的選擇壓力，傳代2-3次，得目的菌株；所述平皿培養基的組成為2.5-4g/l的(NH4)2SO4；3-4g/l的Na2SO4.10H2O；0.1g/l的KCl；0.05g/l的K2HPO4；0.5g/l的MgSO47H2O；0.01g/l的Ca(NO3)2；8-11g/l Na2S2O3；0.1g/l酵母浸出粉；20-25g/l的瓊脂粉，溶液pH1.5-1.8；所述浸礦培養基的組成為2.5-4g/l的(NH4)2SO4；3-4g/l的Na2SO4.10H2O；0.1g/l KCl；0.05g/l的K2HPO4；0.5g/l的MgSO47H2O；0.01g/l的Ca(NO3)2；4-5g/l的Na2S2O3；0.1g/l酵母浸出粉；45-50g/l的-200目的鐵閃鋅礦粉，溶液pH1.5-1.8。
全文摘要
從嗜酸喜溫硫桿菌中快速選育具有高效浸出鐵閃鋅礦菌株的方法，本發明通過利用鐵閃鋅礦細菌浸出的機理，以產酸和耐酸能力作為手段和目標，對傳統的誘變育種方法加以改進，在誘變育種的同時，對細菌施加持續的選擇壓力，從而定向、高效的篩選出針對鐵閃鋅礦具有高浸出活性的菌株，通過本技術能使篩選出的菌株在閃鋅礦浸出24天後，鋅離子濃度提高15-20％；達到80％的鋅浸出率的時間縮短4-6天。
文檔編號C12N1/02GK101215523SQ20081003041
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月2日 優先權日2008年1月2日
發明者劉元東, 夏樂先, 張成桂, 柳建設, 王鏵泰, 邱冠周, 顧幗華 申請人:中南大學