專利名稱：一株中度嗜熱嗜酸硫化桿菌及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一株中度嗜熱嗜酸硫化桿菌及其應(yīng)用。
能氧化鐵(Fe2+)的嗜酸菌包括中溫菌、中度嗜熱菌和極端嗜熱菌，它們的最佳生長(zhǎng)溫度分別是30℃、50℃和70℃。其中，中溫菌氧化亞鐵硫桿菌(Thiobacillus ferrooxidans)已成功地用來(lái)從硫化礦物中提取和回收金屬(EhrlichH L，Brierley C L(eds).Microbial Mineal Recovery，McGraw-Hill Publisher，New York，1990，3～28)。但是，由于氧化亞鐵硫桿菌是專性自養(yǎng)菌，氧化速度較慢，以致限制了它的進(jìn)一步使用。而且，由于硫化礦物生物氧化過(guò)程是放熱反應(yīng)，需要為反應(yīng)系統(tǒng)配置專門的冷卻設(shè)備，才能保證氧化亞鐵硫桿菌能夠正常生長(zhǎng)，這就加大了生產(chǎn)成本。中度嗜熱嗜酸菌與氧化亞鐵硫桿菌相比，生長(zhǎng)溫度較高，能適應(yīng)發(fā)熱的反應(yīng)系統(tǒng)，因此更具應(yīng)用前景。
本發(fā)明的目的是提供一株具有高氧化能力的中度嗜熱嗜酸硫化桿菌。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供該中度嗜熱嗜酸硫化桿菌的應(yīng)用。
本發(fā)明的中度嗜熱嗜酸硫化桿菌是硫化桿菌(sulfobacillus sp.)MLYCGMCC No.0540。
本發(fā)明的硫化桿菌(sulfobacillus sp.)MLY，已于2001年2月12日保藏在中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心，其簡(jiǎn)稱為CGMCC，保藏編號(hào)為CGMCC No.0540。
本發(fā)明的硫化桿菌MLY菌株在冶金工業(yè)中可以得到廣泛的應(yīng)用。主要用于氧化Fe2+和硫化礦物。具體體現(xiàn)在可以用于從硫化礦物中提取和回收金屬，如提取和回收銅、鈾、金、鎳等。
本發(fā)明的硫化桿菌MLY菌株還可以在環(huán)境保護(hù)中得到廣泛的應(yīng)用，例如可以用來(lái)處理廢水。
本發(fā)明的硫化桿菌(sulfobacillus sp.)MLY分離于我國(guó)重慶干壩子煤礦的煤矸石堆中。將樣品用pH1.0-2.0的L培養(yǎng)基(Karavaiko G I，Rossi G，Agate A D，etal.Biogeotechnology of Metals.MoscowCentre for International Projects GKNT，1988，59.)，在45-50℃的條件下富集培養(yǎng)，多次轉(zhuǎn)移，即得到硫化桿菌MLY。
本發(fā)明的硫化桿菌MLY菌體桿狀，與中溫嗜酸菌氧化亞鐵硫桿菌的細(xì)胞形態(tài)相似，但較大。MLY菌株是典型的中度嗜熱嗜酸菌，既能高效氧化Fe2+，又能高效氧化硫化物礦物產(chǎn)生硫酸鹽和硫酸。硫化桿菌MLY菌株是兼性自養(yǎng)菌，能通過(guò)Fe2+、黃鐵礦(FeS2)和元素硫(S0)的氧化獲得能量生長(zhǎng)，當(dāng)有機(jī)物(如酵母粉，最佳濃度為0.2g/L)存在時(shí)，進(jìn)行混合營(yíng)養(yǎng)和異養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)代謝。在混合營(yíng)養(yǎng)條件下，對(duì)Fe2+和硫化物礦物的氧化速度比中溫菌快1倍以上。對(duì)MLY菌株的16S rRNA基因序列進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)分析表明，它與嗜熱氧化硫化物硫化桿菌(Sulfobacillus thermosulfidooxidans)同源性最高，應(yīng)歸同一屬。
由于硫化桿菌MLY菌株可以在較高的溫度條件(例如45-50℃)下生長(zhǎng)使用，因而在從硫化礦物中提取和回收金屬的系統(tǒng)中不需配置專門的冷卻設(shè)備，且溫度高還可以提高氧化速度，這樣，即提高氧化速度，又降低生產(chǎn)成本，因此硫化桿菌MLY菌株在冶金工業(yè)中將會(huì)有重要的應(yīng)用前景，在提高生產(chǎn)速度的同時(shí)，還可以降低生產(chǎn)成本。同時(shí)，由于MLY菌株能高效地將Fe2+氧化成Fe3+，在環(huán)境保護(hù)方面也將有很高的使用價(jià)值。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1為MLY菌株和A10菌株對(duì)Fe2+的氧化曲線2為MLY菌株和A10菌株對(duì)黃鐵礦(FeS2)的氧化曲線圖在下述各實(shí)施例中，均以中溫菌氧化亞鐵硫桿菌(Thiobacillus ferrooxidans)A10菌株為對(duì)照。A10菌株自我國(guó)山東省招遠(yuǎn)金礦礦坑的酸性水中分離得到，在30-35℃，pH2.0-2.5的條件下用L培養(yǎng)基(Karavaiko G I，Rossi G，Agate AD，et al.Biogeotechnology of Metals.MoscowCentre for International ProjectsGKNT，1988，59.)富集培養(yǎng)，多次轉(zhuǎn)移獲得。A10菌株為專性自養(yǎng)菌，30℃時(shí)生長(zhǎng)最佳，超過(guò)45℃不能生長(zhǎng)，它的適宜生長(zhǎng)pH為2.0-2.5。
在下述各實(shí)施例中，研究利用亞鐵(Fe2+)生長(zhǎng)的培養(yǎng)基為leathen培養(yǎng)基(Karavaiko G I，Rossi G，Agate A D，et al.Biogeotechnology of Metals.MoscowCentre for International Projects GKNT，1988，59-61.)，F(xiàn)e2+5-10g/L(FeSO47H2O)；研究利用元素硫(S0)生長(zhǎng)的培養(yǎng)基為Allen的改良培養(yǎng)基(Karavaiko G I，RossiG，Agate A D，et al.Biogeotechnology of Metals.MoscowCentre for InternationalProjects GKNT，1988，59-61.)，S010g/L；研究混合營(yíng)養(yǎng)或異養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)時(shí)，添加0.1-0.2g/L酵母粉。
下述各實(shí)施例中的培養(yǎng)方法為，除了研究利用元素硫生長(zhǎng)時(shí)靜置培養(yǎng)，其它都是搖瓶振蕩培養(yǎng)，160r/min；MLY菌株的培養(yǎng)溫度設(shè)置在45-50℃，對(duì)照的氧化亞鐵硫桿菌的培養(yǎng)溫度設(shè)置在30-35℃。
下述各實(shí)施例中所用的分析測(cè)定方法為，細(xì)菌生長(zhǎng)氧化Fe2+過(guò)程中，溶液中可溶性鐵(Fe2+和Fe3+)濃度用重鉻酸鉀容量法分析。細(xì)菌生長(zhǎng)pH以及氧化元素硫過(guò)程中產(chǎn)生的硫酸用pH計(jì)(美國(guó)，Beckman，Φ72 pH Meter)測(cè)定。
實(shí)施例1、硫化桿菌MLY菌株生長(zhǎng)溫度的研究使用Leathen培養(yǎng)基，以Fe2+為能源，混合營(yíng)養(yǎng)，pH1.4，在溫度10-70℃范圍內(nèi)培養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)在溫度梯度搖床上進(jìn)行(日本，TN-3F)。MLY菌株通過(guò)氧化Fe2+生成Fe3+獲得能量生長(zhǎng)，以Fe2+的氧化率表示細(xì)菌生長(zhǎng)情況，培養(yǎng)18小時(shí)的生長(zhǎng)結(jié)果如表1所示。
表1 MLY菌株在不同溫度下的生長(zhǎng)情況培養(yǎng)溫度(℃) 34 3739 41 43 4750 54 5962Fe氧化率(％) 13.7 17.1 31.3 60.4 79.5 90.6 100 98.7 44.1 6.9由表1的數(shù)據(jù)可見(jiàn)，MLY菌株生長(zhǎng)的最佳溫度為50-54℃。延長(zhǎng)培養(yǎng)時(shí)間時(shí)，低于25℃仍能生長(zhǎng)，而高于62℃不生長(zhǎng)。
實(shí)施例2、硫化桿菌MLY菌株生長(zhǎng)pH值的研究使用Leathen培養(yǎng)基，以Fe2+為能源，混合營(yíng)養(yǎng)，溫度50℃，在pH0.5-2.5范圍內(nèi)培養(yǎng)，以Fe2+的氧化率表示細(xì)菌生長(zhǎng)情況，培養(yǎng)16小時(shí)的生長(zhǎng)結(jié)果如表2所示。
表2 MLY菌株在不同pH下的生長(zhǎng)情況培養(yǎng)基pH 0.5 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.5Fe氧化率(％) 3.9 21.5 74.6 98.4 100 74.7 43.4 31.4 9.8由表2的數(shù)據(jù)可見(jiàn)，MLY菌株在pH0.5-2.5均能生長(zhǎng)，最適的pH為1.2-1.4，pH2.5以上會(huì)產(chǎn)生明顯沉淀。
實(shí)施例3、硫化桿菌MLY菌株對(duì)Fe2+的氧化MLY菌株在自養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)和混合營(yíng)養(yǎng)條件下都能氧化Fe2+生成Fe3+，以Fe2+氧化率表示氧化效果，如
圖1所示，橫坐標(biāo)為時(shí)間，縱坐標(biāo)為Fe2+氧化率，曲線1為MLY菌株混合營(yíng)養(yǎng)條件下Fe2+氧化率，曲線2為MLY菌株自養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)條件下Fe2+氧化率，曲線3為A10菌株自養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)條件下Fe2+氧化率，由
圖1可見(jiàn)，MLY菌株混合營(yíng)養(yǎng)比自養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)條件氧化Fe2+快得多16小時(shí)時(shí)，混合營(yíng)養(yǎng)條件下，F(xiàn)e2+完全氧化，而自養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)條件下，只氧化26.5％。
由
圖1可見(jiàn)，混合營(yíng)養(yǎng)條件下的MLY菌株比A10菌株氧化速度快1倍MLY菌株氧化Fe2+時(shí)，延滯期為6小時(shí)，16小時(shí)時(shí)氧化率達(dá)100％；A10菌株氧化Fe2+時(shí)，延滯期為12小時(shí)，氧化率達(dá)100％需要32小時(shí)。
實(shí)施例4、硫化桿菌MLY菌株對(duì)黃鐵礦(FeS2)的氧化以黃鐵礦(FeS2)作能源，在自養(yǎng)和混合營(yíng)養(yǎng)條件下，研究MLY菌株對(duì)FeS2的氧化，并與A10菌株對(duì)比。如圖2所示，橫坐標(biāo)為時(shí)間，縱坐標(biāo)為凈增加的可溶性Fe，曲線4為MLY菌株混合營(yíng)養(yǎng)條件下凈增加的可溶性Fe，曲線5為MLY菌株自養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)條件下凈增加的可溶性Fe，曲線6為A10菌株自養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)條件下凈增加的可溶性Fe，由圖2可見(jiàn)，在120小時(shí)里，MLY菌株在混合營(yíng)養(yǎng)條件下產(chǎn)生的可溶性鐵濃度為6.22g/L，在自養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)條件下為1.11g/L，A10菌株在自養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)條件下為3.05g/L。可見(jiàn)，MLY菌株在混合營(yíng)養(yǎng)條件下比A10菌株和MLY菌株在自養(yǎng)條件下氧化速度分別快1倍和4倍多。
由
圖1和圖2可見(jiàn)，MLY菌株和A10菌株氧化Fe2+和FeS2的速度順序一樣，即MLY菌株混合營(yíng)養(yǎng)最快，A10菌株自養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)居中，MLY菌株自養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)最慢。這提示我們，在工業(yè)應(yīng)用中，應(yīng)該為MLY菌株創(chuàng)造一種氧化速度最快的條件，即混合營(yíng)養(yǎng)條件。
權(quán)利要求
1.硫化桿菌(Sulfobacillus sp.)MLY CGMCC No.0540。
2.權(quán)利要求1所述的硫化桿菌MLY在冶金工業(yè)中的應(yīng)用。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硫化桿菌MLY的應(yīng)用，其特征在于該菌用于氧化Fe2+和硫化礦物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硫化桿菌MLY的應(yīng)用，其特征在于該菌用于從硫化礦物中提取和回收金屬。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硫化桿菌MLY的應(yīng)用，其特征在于該菌用于提取和回收銅。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硫化桿菌MLY的應(yīng)用，其特征在于該菌用于提取和回收鈾。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硫化桿菌MLY的應(yīng)用，其特征在于該菌用于提取和回收金。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硫化桿菌MLY的應(yīng)用，其特征在于該菌用于提取和回收鎳。
9.權(quán)利要求1所述的硫化桿菌MLY在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的硫化桿菌MLY的應(yīng)用，其特征在于該菌用于廢水處理。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一株中度嗜熱嗜酸硫化桿菌:硫化桿菌(Sulfobacillus sp.)MLY CGMCC No.0540。其最適生長(zhǎng)溫度50－54℃,最適生長(zhǎng)pH1.2－1.4。MLY菌株是兼性化能自養(yǎng)菌,在自養(yǎng)和混合營(yíng)養(yǎng)條件下,均能氧化Fe
文檔編號(hào)C12N1/20GK1370828SQ0110405
公開(kāi)日2002年9月25日 申請(qǐng)日期2001年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月20日
發(fā)明者李雅芹, 何正國(guó) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微生物研究所