专利名称：从嗜酸喜温硫杆菌中快速选育具有高效浸出铁闪锌矿菌株的方法
技术领域：
本发明涉及到冶金和微生物菌种选育领域。
技术背景传统的从铁闪锌矿中提取锌的方法是通过浮选-硫酸化焙烧-浸出-电积， 这一工艺具有对矿石品位要求高，操作流程长，经济成本高，环境污染严重。 随着富矿资源的日益减少，利用微生物冶金技术提取锌变得越来越重要。由 于细菌浸出无需浮选-硫酸化焙烧等特需设备和能量的要求，因而经济成本 低，投资省，环境友好，并且对低品位和复杂多金属伴生矿具有传统选冶无 可比拟的优越性，因而特别适合我国铁闪锌矿资源的特征。然而，限制细菌 浸矿技术发展的主要因素是浸矿速度慢、生产周期长。而解决这一问题的最 根本的方法是提高浸矿细菌的浸出活性。嗜酸喜温硫杆菌(ZciA'o^z'o&ci77i/s ca7&s)是一类重要的以氧化还 原态硫化合物及单质硫而获得能源生长的嗜酸中温菌。其最适生长pH为 2.0-2.5，能单独或与其他类型的浸矿细菌协同性的浸出铁闪锌矿，其作用在 于通过对浸出中形成的覆盖在铁闪锌矿表面的钝化硫膜的氧化，从而消除金 属离子释放到溶液中的屏障，有利于矿物与其他氧化剂之间的接触和界面的 传质效果，同时通过氧化硫膜而产生硫酸来补偿浸出中所消耗的酸,维持浸出 体系的低pH环境,即最大限度的抑制了铁矾的生成，又有利于其他酸性浸矿 微生物的生长和加速铁闪锌矿的酸浸过程。因而，在微生物浸出过程中常作 为辅助菌种加入，配合其他浸矿微生物对矿物的浸出。铁闪锌矿是一类能够既被酸腐蚀，也能被高铁氧化而释放出锌离子。同 时在浸出过程中有单质硫的产生，并且在pH较高的环境下形成铁矾，这些硫 和铁矾沉积在矿物表面不利于矿物中的锌离子浸出。传统的微生物诱变育种 是通过对微生物的连续诱变和有关性能指标的连续测定，并根据指标变化人 工筛选指标高的菌株。由于传统诱变方法存在回复突变及负突变的缺陷，效果差，筛选周期长，遗传不稳定，并且工作量大。 发明内容为了克服上述不足，本发明提供一种从嗜酸喜温硫杆菌中快速选育具有 高效浸出铁闪锌矿菌株的方法，本发明主要利用闪锌矿细菌浸出过程和机理， 对细菌进行诱变和定向筛选，从而加快铁闪锌矿浸矿细菌-嗜酸喜温硫杆菌的 选育进程，提高菌种选育技术的方向性和效率。从嗜酸喜温硫杆菌中快速选育具有高效浸出铁闪锌矿菌株的方法，利用 铁闪锌矿锌浸出的机理，即能被酸浸出，从而选用产酸和耐酸能力大小作为选育目标，用低pH(〈1.8)作为选择压力，提高嗜酸喜温硫杆菌产酸和耐酸的 能力，从而最终提高该菌浸出闪锌矿的能力。嗜酸喜温硫杆菌在质量体积比 为5%闪锌矿粉末的培养基连续传代活化3-5次，过滤、含菌滤液离心(10000rpm， 10min)收集活化的对数生长期的细菌作为出发菌株。用无菌生理盐水 (0.9yoNaCl溶液，12rC高温蒸汽灭菌20min)洗2-3次，经显微计数后调整 细菌浓度至107-107ml,取3ml菌液置于开盖的平面上，磁力搅拌器对菌液进行 搅拌。采用30w的紫外灯于30cm处照射菌液70-100 s，然后，于红灯下,将 处理后的细菌菌液分别稀释到10—4、10—5后涂布到含平皿培养基的平皿上培养， 培养至形成单菌落。平皿培养基的组成为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 琼脂粉，PH1. 5-1. 8;将上述生长速度快的菌落接种到浸矿培养基的摇瓶中液 体培养，连续传代2-3次和每次控制pH不超过1.8的选择压力，显微计数， 选取活力强的菌株进行下一轮的微波诱变；浸矿培养基的组成为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目的铁闪锌矿粉，溶液pH 1.5-1.8。采用功率为650w，频 率为2450MHz的微波炉对菌株处理8-12s,处理后将菌液涂布于平皿培养基上 筛选生长快的菌株接种到含浸矿培养基的摇瓶中，持续施加PH不超过1. 8的 选择压力，传代2-3次，得目的菌株。对该目的菌株在摇瓶下经铁闪锌矿的 细菌浸出实验鉴定和评价目的菌株的活性。本方法通过对浸矿细菌嗜酸喜温硫杆菌进行复合诱变和在培养中施加持续的选择性压力进行筛选，提高该菌耐酸和快速生长的能力，克服了传统单 一诱变方法对菌株的低敏感性和回复突变及负突变的对筛选工作的不利，具 有快速、高效、定向的进行菌种选育优点，将通过上述方法选育出的菌株与出发菌株相比，在矿浆浓度为5%的铁闪锌矿的浸出中，浸出能力提高15-20%。达到80%的锌浸出率的时间縮短4-6天。
图1:1.原始出发菌株在含铁闪锌矿矿浆浓度为5% (质量体积比)条件 下，摇瓶浸出24天的锌离子浓度；2.经本方法选育的菌株在含铁闪锌矿矿 浆浓度为5% (质量体积比)的条件下，摇瓶浸出24天的锌离子浓度。
具体实施方式
1. 嗜酸喜温硫杆菌在质量体积比为5%铁闪锌矿粉末的培养基连续传代活 化3次，过滤、含菌滤液离心(10000rpm， 10min)收集活化的对数生长期的 细菌。2. 用无菌生理盐水(0. 9%NaCl溶液，12rC高温蒸汽灭菌20min)洗2次， 经显微计数后调整细菌浓度至107ml，取3ml菌液置于开盖的平面上,开动磁 力搅拌器对菌液进行搅拌。3. 在距离紫外灯30cm处用30W功率照射90s。4. 在红灯下操作，将处理后的细菌菌液分别稀释到10—4、10—5后涂布到含平 皿培养基((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;琼脂粉20， PH1.7)的平皿上培养。5. 将上述生长速度快的菌落接种到浸矿培养基((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目的铁闪锌矿粉50， pH1.7)的摇瓶中液体培养， 连续传代2次和每次控制pH不超过1.7的选择压力，显微计数，选取活力强 的菌株进行下一轮的微波诱变。6. 仿步骤1-2。7. 在功率为650w，微波频率为2450MHz的微波炉上处理10s。8. 同步骤4-5，传代2次并同时持续施加pH不超过1.7的选择压力，最 后经摇瓶下的铁闪锌矿的细菌浸出实验鉴定和评价所筛选出来的菌株。
权利要求
1.从嗜酸喜温硫杆菌中快速选育具有高效浸出铁闪锌矿菌株的方法，其特征在于将嗜酸喜温硫杆菌在质量体积比为5％闪锌矿粉末的培养基连续传代活化3-5次，过滤、含菌滤液离心收集活化的对数生长期的细菌作为出发菌株；用无菌生理盐水洗2-3次，经显微计数后调整细菌浓度至107-108/ml，取3ml菌液置于开盖的平面上，磁力搅拌器对菌液进行搅拌；采用30w的紫外灯于30cm处照射菌液70-100s，然后，于红灯下，将处理后的细菌菌液分别稀释到10-4、10-5后涂布到含平皿培养基的平皿上培养，培养至形成单菌落；将上述生长速度快的菌落接种到浸矿培养基的摇瓶中液体培养，连续传代2-3次和每次控制pH不超过1.8的选择压力，显微计数，选取活力强的菌株进行下一轮的微波诱变；采用功率为650w，频率为2450MHz的微波炉对菌株处理8-12s，处理后将菌液涂布于平皿培养基上筛选生长快的菌株接种到含浸矿培养基的摇瓶中，持续施加pH不超过1.8的选择压力，传代2-3次，得目的菌株；所述平皿培养基的组成为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的琼脂粉，溶液pH1.5-1.8；所述浸矿培养基的组成为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目的铁闪锌矿粉，溶液pH1.5-1.8。
全文摘要
从嗜酸喜温硫杆菌中快速选育具有高效浸出铁闪锌矿菌株的方法，本发明通过利用铁闪锌矿细菌浸出的机理，以产酸和耐酸能力作为手段和目标，对传统的诱变育种方法加以改进，在诱变育种的同时，对细菌施加持续的选择压力，从而定向、高效的筛选出针对铁闪锌矿具有高浸出活性的菌株，通过本技术能使筛选出的菌株在闪锌矿浸出24天后，锌离子浓度提高15-20％；达到80％的锌浸出率的时间缩短4-6天。
文档编号C12N1/02GK101215523SQ20081003041
公开日2008年7月9日 申请日期2008年1月2日 优先权日2008年1月2日
发明者刘元东, 夏乐先, 张成桂, 柳建设, 王铧泰, 邱冠周, 顾帼华 申请人:中南大学