【毕业学位论文】诱变前后混合微生物对铜、锌硫化矿浸出能力比较及其纯种分离研究-矿物加工工程博士论文

博士学位论文 诱变前后混合微生物对铜、锌硫化矿 浸出能力比较及其纯种分离研究 作者姓名： 康 健 学科专业： 矿物加工工程 学院 (系、所 )： 资源加工与生物工程学院 指导教师： 邱冠周 教授 中 南 大 学 2007 年 10 月 分类号 密级 博士学位论文 诱变前后混合微生物对铜、锌硫化矿 浸出能力比较及其纯种分离研究 on u/Zn by in 者姓名： 康 健 学科专业： 矿物加工工程 学院 (系、所 )： 资源加工与生物工程学院 指导教师： 邱冠周 教授 论文答辩日期 2007 答辩委员会主席 唐谟堂 中 南 大 学 2007 年 10 月 本课题受如下基金资助 国家重点基础研究发展计划项目（ 2004 国家自然科学基金创新研究群体项目（ 50321402） 要 微生物浸矿是多种微生物共同作用的复杂生化过程。 大部分浸矿微生物是化能自氧型，生长速度慢， 浸矿效率低。如何提高它们对金属离子的浸出效率是工业应用的难题。目前，普遍的方法是从浸矿混合微生物中分离纯培养，对其诱变处 理。但在工业生产中常常应用混合微生物，其中很大一部分的微生物 得不到纯培养，因此单一菌种诱变方法来选育浸矿微生物有明显的局限性。 本研究采用几种理化诱变剂及其组合，对从江西、云南、广东和台湾等不同地点采集的浸矿混合微生物进行单一或复合诱变， 以获得生长快和浸矿效率高的混合培养物。 同时，对诱变后的混合微生物进行了菌株分离与纯化、 16S 定和微生物群落的生态分析。结果如下： 通过混合微生物诱变和多次浸黄铜矿精矿实验， 筛选得到了浸出力较强的混合微生物 A、 B、 C、 D 和 E。 在加入矿浆浓度为 1%黄铜矿精矿的 9K 培养基中培养 40 d，混合微生物 A、 B、 C、 D 和 E 浸出的 度比对照分别增加 浸出率分别提高 说明混合培养物诱变可提高微生物浸黄铜矿精矿的活性。 在加入矿浆浓度为 10%黄铜矿精矿的 9K 培养基中培养 40 d， 混合微生物 A、 B、 C、 D 和 E 浸出的 度比对照分别增加 浸出率分别提高 说明混合培养物诱变可提高微生物浸黄铜矿精矿的活性。 在加入矿浆浓度为 20%的黄铜矿精矿培养基中培养 40 d，在 9K和 养基中，混合微生物 E 浸出 浸出率分别提高 表明混合微生物 受实验表明，混合微生物 E 耐受 力明显提高，提示其具有工业应用的潜力。 合微生物 A、 B、 C、 D 和 E 在 9K 培养基上生长到稳定期，它们的生长速度比未诱变的混合微生物快 1混合微生物在含黄铜矿精矿的培养基中保存比在不加矿的培养基中保存， 其生长到稳定期快 1-2 d 左右， 表明加入选择性压力可以保持浸矿微生物的生长活性。 从不同地点采集的微生物，经过黄铜 矿和闪锌矿的长期驯化后，通过混合微生物的复合诱变， 得到浸出闪锌矿精矿能力强的混合微生物 B、 D 和 E。 在加入矿浆浓度为 1%闪锌矿精矿的 9K 培养基中培养 40 d，混合微生物 A、 B、 C、 D 和 E 浸出的 度比对照分别增加 浸出率分别提高 在加入矿浆浓度为 10%闪锌矿精矿的 9K 培养基中培养 40 d， 混合微生物 B、 D 和 E 浸出 度比对照分别增加 浸出率分别提高 在加入矿浆浓度为 20%闪锌矿精矿的 9K 培养基中培养 40 d， 混合微生物 B、 D 和 E 在 9K 培养基中培养， 出率分别提高 在 养基中， 出率分别提高 B混合微生物适合在矿浆浓度 4 生长， E 混合微生物适合在 4 浆浓度下生长，说明混合微生物 B、 E 耐受高矿浆浓度，有良好的工业应用前景。 比较了诱变前后四个不同样品中微生物群落的多样性。结果表明，四个样品中微生物群落结构可以分为嗜铁钩端螺旋菌组、嗜酸氧化亚铁硫杆菌组和嗜酸氧化硫硫杆菌和喜温硫杆菌三大组。 尽管随着培养条件的改变，样品中微生物的群落结构存在一定的变化，但在本实验条件下， 微生物浸出体系中最主要的优势菌种仍然是嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌。 诱变处理使混合微生物中的嗜酸氧化硫硫杆菌（ 2菌株）由原来的次要菌株变成主要菌株， 在含黄铜矿和闪锌矿培养基中分别占微生物总数的 69和 57，可能在微生物浸矿中起主要作用。 诱变前混合微生物中嗜酸氧化亚铁硫杆菌 （ 1菌株） 生长量最少，诱变处理显著提高了它在微生物群落中的数量。 在含黄铜矿精矿和闪 分别占微生物总数的 20和 29，可能在微生物浸矿中起重要作用。 在混合微生物样品中，进行微生物单菌株分离实验： 分离出一株最适生长温度 40，最适生长起始 16S 菌为 分离出一株最适生长温度 45，最适生长起始 16S 菌为 分离出一株最适生长温度 53，最适生长起始 16S 菌为 分离出 株，经初步鉴定分别为嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌。 关键词 混合微生物，黄铜矿，闪锌矿，诱变，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 录 摘 要 . I .一章 文献综述 .生物冶金的历史 . 国内的微生物冶金 . 国外的微生物冶金 .生物冶金的特点 .生物冶金的具体研究方法 . 浸矿微生物研究 . 浸矿环境研究 . 微生物和环境共同作用机制研究 .生物冶金的前景 . 极端条件的微生物选育 . 基因工程菌的构建 . 生产工艺研究 .题目的 . 选题目的 . 创新之处 .二章 混合微生物收集与富集培养 .料与方法 . 样品 . 矿石来源 . 仪器设备 . 微生物培养 .果和分析 . 德兴菌种常温培养 . 云南高温微生物富集培养 .章小结 .三章 混合微生物的诱变及其在黄铜矿的浸出 .料与方法 . 矿石来源 . 混合微生物的制备 .变剂的选择及诱变 . 微生物筛选驯化实验 . 1%矿浆浓度浸矿实验 . 10%矿浆浓度浸矿实验 . 20%矿浆浓度浸矿实验 . 受实验 . 定 .0 细菌染色及其生长量测定 .1 铜离子浓度测定 .2 铁离子浓度测定 .果与分析 . 诱变后混合微生物选育结果 . 1%矿浆浓度浸矿实验结果 . 10%矿浆浓度浸矿实验结果 . 20%矿浆浓度浸矿实验结果 . 浸出过程中培养基 变化 . 受实验 . 保存方法与条件对混合微生物生长的影响 . 培养温度对混合微生物生长的影响 .章小结 .四章 混合微生物浸出闪锌矿精矿 .料与方法 . 实验材料 . 微生物培养 . 浸矿实验 . 细菌浓度测定 . 锌离子浓度测定 .果和分析 . 浸矿实验 . 不同闪锌矿精矿矿浆浓度中混合微生物的生长 . 显微镜观察 .章小结 .五章 诱变前后微生物的群落结构分析 .料与方法 .合微生物和培养基 . 诱变前后混合微生物的 取 . 诱变前后混合微生物的系统发育分析 . 数据统计 .果与分析 . 诱变前后混合微生物的 析 . 诱变前后混合微生物的系统发育分析 . 论 .章小节 .六章 分离纯化 .料与方法 . 菌种和培养基 . L. 培养及纯化 . L. 生理生化性质 . 取 . 16S 扩增、序列测定和系统