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

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行了菌株分離與純化、16SrDNA鑒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Cu²⁺能力較強的混合微生物A、B、C、D和E。①在加入礦漿濃度為1%黃銅礦精礦的9K培養(yǎng)基中培養(yǎng)40d,混合微生物A、B、C、D和E浸出的Cu²⁺濃度比對照分別增加61.40%、125.57%、1.45%、58.98%和149.98%,浸出率分別提高17.56%、35.90%、0.41%、16.87%和42.88%。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。②在加入礦漿濃度為10%黃銅礦精礦的9K培養(yǎng)基中培養(yǎng)40d,混合微生物A、B、C、D和E浸出的Cu²⁺濃度比對照分別增加49.46%、71.68%、22.82%、44.85%和97.57%,浸出率分別提高3.65%、5.29%、1.69%、3.31%和7.20%。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。③在加入礦漿濃度為20%的黃銅礦精礦培養(yǎng)基中培養(yǎng)40d,在9K和leathen培養(yǎng)基中,混合微生物E浸出Cu²⁺濃度比對照分別增加87.22%和79.24%,浸出率分別提高3.60%和3.59%,表明混合微生物E的浸礦性能穩(wěn)定。④Cu²⁺耐受實驗表明,混合微生物E耐受Cu²⁺能力明顯提高,提示其具有工業(yè)應(yīng)用的潛力。⑤混合微生物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1-2d。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1-2d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。①在加入礦漿濃度為1%閃鋅礦精礦的9K培養(yǎng)基中培養(yǎng)40d,混合微生物A、B、C、D和E浸出的Zn²⁺濃度比對照分別增加8.06%、85.97%、-2.39%、77.61%和117.01%;浸出率分別提高1.54%、16.43%、-0.46%、14.83%和22.37%。②在加入礦漿濃度為10%閃鋅礦精礦的9K培養(yǎng)基中培養(yǎng)40d,混合微生物B、D和E浸出Zn²⁺濃度比對照分別增加49.14%、44.86%和54.77%;浸出率分別提高2.27%、2.07%和2.53%。③在加入礦漿濃度為20%閃鋅礦精礦的9K培養(yǎng)基中培養(yǎng)40d,混合微生物B、D和E在9K培養(yǎng)基中培養(yǎng),Zn²⁺浸出率分別提高2.10%、1.59%和2.24%;在leathen培養(yǎng)基中,Zn²⁺浸出率分別提高2.03%、1.89%和2.56%④B混合微生物適合在礦漿濃度4%-16%下生長,E混合微生物適合在4%-32%礦漿濃度下生長,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鋅礦精礦培養(yǎng)基中培養(yǎng)時,它分別占微生物總數(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,進行微生物單菌株分離實驗:①分離出一株最適生長溫度40℃,最適生長起始pH值為1.5的螺旋菌,16SrDNA序列分析表明,該菌為Leptospirillumferriphilum。②分離出一株最適生長溫度45℃,最適生長起始pH值為1.8的桿菌,16SrDNA序列分析表明,該菌為Acidithiobacilluscaldus。③分離出一株最適生長溫度