【畢業(yè)學(xué)位論文】誘變前后混合微生物對銅、鋅硫化礦浸出能力比較及其純種分離研究-礦物加工工程博士論文

博士學(xué)位論文 誘變前后混合微生物對銅、鋅硫化礦 浸出能力比較及其純種分離研究 作者姓名： 康 健 學(xué)科專業(yè)： 礦物加工工程 學(xué)院 (系、所 )： 資源加工與生物工程學(xué)院 指導(dǎo)教師： 邱冠周 教授 中 南 大 學(xué) 2007 年 10 月 分類號 密級 博士學(xué)位論文 誘變前后混合微生物對銅、鋅硫化礦 浸出能力比較及其純種分離研究 on u/Zn by in 者姓名： 康 健 學(xué)科專業(yè)： 礦物加工工程 學(xué)院 (系、所 )： 資源加工與生物工程學(xué)院 指導(dǎo)教師： 邱冠周 教授 論文答辯日期 2007 答辯委員會主席 唐謨堂 中 南 大 學(xué) 2007 年 10 月 本課題受如下基金資助 國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃項目（ 2004 國家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體項目（ 50321402） 要 微生物浸礦是多種微生物共同作用的復(fù)雜生化過程。 大部分浸礦微生物是化能自氧型，生長速度慢， 浸礦效率低。如何提高它們對金屬離子的浸出效率是工業(yè)應(yīng)用的難題。目前，普遍的方法是從浸礦混合微生物中分離純培養(yǎng)，對其誘變處 理。但在工業(yè)生產(chǎn)中常常應(yīng)用混合微生物，其中很大一部分的微生物 得不到純培養(yǎng)，因此單一菌種誘變方法來選育浸礦微生物有明顯的局限性。 本研究采用幾種理化誘變劑及其組合，對從江西、云南、廣東和臺灣等不同地點采集的浸礦混合微生物進(jìn)行單一或復(fù)合誘變， 以獲得生長快和浸礦效率高的混合培養(yǎng)物。 同時，對誘變后的混合微生物進(jìn)行了菌株分離與純化、 16S 定和微生物群落的生態(tài)分析。結(jié)果如下： 通過混合微生物誘變和多次浸黃銅礦精礦實驗， 篩選得到了浸出力較強的混合微生物 A、 B、 C、 D 和 E。 在加入礦漿濃度為 1%黃銅礦精礦的 9K 培養(yǎng)基中培養(yǎng) 40 d，混合微生物 A、 B、 C、 D 和 E 浸出的 度比對照分別增加 浸出率分別提高 說明混合培養(yǎng)物誘變可提高微生物浸黃銅礦精礦的活性。 在加入礦漿濃度為 10%黃銅礦精礦的 9K 培養(yǎng)基中培養(yǎng) 40 d， 混合微生物 A、 B、 C、 D 和 E 浸出的 度比對照分別增加 浸出率分別提高 說明混合培養(yǎng)物誘變可提高微生物浸黃銅礦精礦的活性。 在加入礦漿濃度為 20%的黃銅礦精礦培養(yǎng)基中培養(yǎng) 40 d，在 9K和 養(yǎng)基中，混合微生物 E 浸出 浸出率分別提高 表明混合微生物 受實驗表明，混合微生物 E 耐受 力明顯提高，提示其具有工業(yè)應(yīng)用的潛力。 合微生物 A、 B、 C、 D 和 E 在 9K 培養(yǎng)基上生長到穩(wěn)定期，它們的生長速度比未誘變的混合微生物快 1混合微生物在含黃銅礦精礦的培養(yǎng)基中保存比在不加礦的培養(yǎng)基中保存， 其生長到穩(wěn)定期快 1-2 d 左右， 表明加入選擇性壓力可以保持浸礦微生物的生長活性。 從不同地點采集的微生物，經(jīng)過黃銅 礦和閃鋅礦的長期馴化后，通過混合微生物的復(fù)合誘變， 得到浸出閃鋅礦精礦能力強的混合微生物 B、 D 和 E。 在加入礦漿濃度為 1%閃鋅礦精礦的 9K 培養(yǎng)基中培養(yǎng) 40 d，混合微生物 A、 B、 C、 D 和 E 浸出的 度比對照分別增加 浸出率分別提高 在加入礦漿濃度為 10%閃鋅礦精礦的 9K 培養(yǎng)基中培養(yǎng) 40 d， 混合微生物 B、 D 和 E 浸出 度比對照分別增加 浸出率分別提高 在加入礦漿濃度為 20%閃鋅礦精礦的 9K 培養(yǎng)基中培養(yǎng) 40 d， 混合微生物 B、 D 和 E 在 9K 培養(yǎng)基中培養(yǎng)， 出率分別提高 在 養(yǎng)基中， 出率分別提高 B混合微生物適合在礦漿濃度 4 生長， E 混合微生物適合在 4 漿濃度下生長，說明混合微生物 B、 E 耐受高礦漿濃度，有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。 比較了誘變前后四個不同樣品中微生物群落的多樣性。結(jié)果表明，四個樣品中微生物群落結(jié)構(gòu)可以分為嗜鐵鉤端螺旋菌組、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌組和嗜酸氧化硫硫桿菌和喜溫硫桿菌三大組。 盡管隨著培養(yǎng)條件的改變，樣品中微生物的群落結(jié)構(gòu)存在一定的變化，但在本實驗條件下， 微生物浸出體系中最主要的優(yōu)勢菌種仍然是嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌。 誘變處理使混合微生物中的嗜酸氧化硫硫桿菌（ 2菌株）由原來的次要菌株變成主要菌株， 在含黃銅礦和閃鋅礦培養(yǎng)基中分別占微生物總數(shù)的 69和 57，可能在微生物浸礦中起主要作用。 誘變前混合微生物中嗜酸氧化亞鐵硫桿菌 （ 1菌株） 生長量最少，誘變處理顯著提高了它在微生物群落中的數(shù)量。 在含黃銅礦精礦和閃 分別占微生物總數(shù)的 20和 29，可能在微生物浸礦中起重要作用。 在混合微生物樣品中，進(jìn)行微生物單菌株分離實驗： 分離出一株最適生長溫度 40，最適生長起始 16S 菌為 分離出一株最適生長溫度 45，最適生長起始 16S 菌為 分離出一株最適生長溫度 53，最適生長起始 16S 菌為 分離出 株，經(jīng)初步鑒定分別為嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌。 關(guān)鍵詞 混合微生物，黃銅礦，閃鋅礦，誘變，生物浸出 is a in a of of in to is a of Up to is of of in be on of In To 6S as of , B, C, D , of of u2+, B, C, D u2+in 40 d K % u2+of be by of u2+, B, C, D u2+40 d K 0% u2+of 20% K 0 d, u2+u2+is u2+it of , B, C, D k me-2 d of on -2 d on of be by of on , D , B, C, D of n2+K % , B, C, D n2+in of n2+, D K 0% n2+in , 0% 0 d, ， D K n2+ %of 2% of to of on . of K, Zn in of in of in of is in of 0% 9% of it an in he in of 9 7 of it an in A by 6S 0 , pH A by 6S 5 , pH A by 6S 3 , pH 1 o. 2 錄 摘 要 . I .一章 文獻(xiàn)綜述 .生物冶金的歷史 . 國內(nèi)的微生物冶金 . 國外的微生物冶金 .生物冶金的特點 .生物冶金的具體研究方法 . 浸礦微生物研究 . 浸礦環(huán)境研究 . 微生物和環(huán)境共同作用機制研究 .生物冶金的前景 . 極端條件的微生物選育 . 基因工程菌的構(gòu)建 . 生產(chǎn)工藝研究 .題目的 . 選題目的 . 創(chuàng)新之處 .二章 混合微生物收集與富集培養(yǎng) .料與方法 . 樣品 . 礦石來源 . 儀器設(shè)備 . 微生物培養(yǎng) .果和分析 . 德興菌種常溫培養(yǎng) . 云南高溫微生物富集培養(yǎng) .章小結(jié) .三章 混合微生物的誘變及其在黃銅礦的浸出 .料與方法 . 礦石來源 . 混合微生物的制備 .變劑的選擇及誘變 . 微生物篩選馴化實驗 . 1%礦漿濃度浸礦實驗 . 10%礦漿濃度浸礦實驗 . 20%礦漿濃度浸礦實驗 . 受實驗 . 定 .0 細(xì)菌染色及其生長量測定 .1 銅離子濃度測定 .2 鐵離子濃度測定 .果與分析 . 誘變后混合微生物選育結(jié)果 . 1%礦漿濃度浸礦實驗結(jié)果 . 10%礦漿濃度浸礦實驗結(jié)果 . 20%礦漿濃度浸礦實驗結(jié)果 . 浸出過程中培養(yǎng)基 變化 . 受實驗 . 保存方法與條件對混合微生物生長的影響 . 培養(yǎng)溫度對混合微生物生長的影響 .章小結(jié) .四章 混合微生物浸出閃鋅礦精礦 .料與方法 . 實驗材料 . 微生物培養(yǎng) . 浸礦實驗 . 細(xì)菌濃度測定 . 鋅離子濃度測定 .果和分析 . 浸礦實驗 . 不同閃鋅礦精礦礦漿濃度中混合微生物的生長 . 顯微鏡觀察 .章小結(jié) .五章 誘變前后微生物的群落結(jié)構(gòu)分析 .料與方法 .合微生物和培養(yǎng)基 . 誘變前后混合微生物的 取 . 誘變前后混合微生物的系統(tǒng)發(fā)育分析 . 數(shù)據(jù)統(tǒng)計 .果與分析 . 誘變前后混合微生物的 析 . 誘變前后混合微生物的系統(tǒng)發(fā)育分析 . 論 .章小節(jié) .六章 分離純化 .料與方法 . 菌種和培養(yǎng)基 . L. 培養(yǎng)及純化 . L. 生理生化性質(zhì) . 取 . 16S 擴(kuò)增、序列測定和系統(tǒng)