固氮氧化亚铁钩端螺旋菌产次生矿物的条件优化及矿物鉴定

【背景】固氮氧化亚铁钩端螺旋菌(Leptospirillum ferrodiazotrophum)培养过程中会产生大量次生矿物。【目的】通过条件优化探究固氮氧化亚铁钩端螺旋菌产次生矿物的最优条件,为后续生物次生矿物的应用提供材料。【方法】通过单因素试验探究pH、温度、转速、装液量对固氮氧化亚铁钩端螺旋菌次生矿物合成产量的影响,并根据试验结果设计响应面试验对产矿条件进行优化。对制备的次生矿物进行表征测试。【结果】单因素试验结果表明,在pH 3.00、温度35.0℃、转速150 r/min条件下次生矿物的产量分别达到最高,装液量对次生矿物产量影响不显著。选取pH、温度、转速进行响应面试验得到产次生矿物最优条件为:pH 2.82、温度31.7℃,转速135 r/min。优化后生产率由单因素试验中最高值57.714 mg/(L·h)提高到65.436 mg/(L·h)。X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)结果表明矿物结晶度较差,是一种无定形羟基高铁矿物,扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)结果表明矿物呈现表面片层短针状结构、具有较大的比表面积。【结论】通过单因素试验和响应面试验优化了次生矿物的生物合成条件,为下一步次生矿物的应用打下了良好的基础。

氧化亚铁钩端螺旋菌的固氮供硫蛋白与底物的相互作用

氧化亚铁钩端螺旋菌的nifS基因可能在它的固氮酶成熟中发挥重要的作用.为了考察由这个基因编码的蛋白质,建立了一个关于它的可靠的完整三维分子结构.建立的结构被进一步进行绑定位点搜索,跟辅因子磷酸吡哆醛(PLP)和底物半胱氨酸进行柔性分子对接,并据此识别其关键残基.在跟半胱氨酸对接中,半胱氨酸中的氨基非常靠近His102,Lys204和PLP,半胱氨酸跟它们的相互作用能也很大,这些情况跟那些来自其他生物的固氮供硫蛋白(NifS)类似物的实验事实一致.根据这些结果,这个基因编码NifS;底物半胱氨酸能被有效地募集到激活位点.

氧化亚铁钩端螺旋菌在固体平板上的培养及形态观察

用底层加入嗜酸性异养细菌Heterotroph Acidiphilium SJH的琼脂糖双层培养基,成功地培养得到氧化亚铁钩端螺旋菌(Leptospirillum ferrooxidans)的单菌落,并在电镜下观察到了该菌的形态。

氯离子对氧化亚铁硫杆菌和氧化亚铁钩端微螺菌活性的影响

采用连续稀释法分别从江西和广东某铀矿生物冶金现场筛选得到两株亚铁氧化菌。16srDNA鉴定结果表明,细菌分别为氧化亚铁硫杆菌（Acidimicrobium ferrooxidans）和氧化亚铁钩端微螺菌（Leptospirillum ferriphilum）。在氯离子浓度在1g/L以内,对细菌亚铁氧化活性基本没有影响;1-2g/L铁氧化活性有所降低,但是细菌通过调节依然能够适应并维持比较高的活性;氯离子浓度大于2g/L后亚铁氧化活性急速下降,当氯离子浓度大于3g/L后细菌生长受到抑制,亚铁氧化活性很低。

分离于酸性矿坑水的疑似钩端螺旋菌的鉴定及重金属对其铁氧化能力影响的评估

采用稀释分离法,从山西中条山铜矿的酸性矿坑水中分离出一株铁氧化细菌,命名为ZTS菌株。该菌株为革兰氏阴性细菌,螺旋状或弧状,最适生长温度为30℃,最适生长pH值为2.5,对低浓度的酵母浸出物较敏感。形态学和生理学分析表明,ZTS菌株可能属于钩端螺旋菌属的成员;16S rDNA序列的系统发育分析表明,该菌株与氧化亚铁钩端螺旋菌典型菌株ATCC 49879位于系统发育树的同一分支,相似度为100%,从而证实ZTS菌株属于氧化亚铁钩端螺旋菌。考虑到当前的商业利益,考察了Cu2+、Co2+和Ni2+对ZTS菌株氧化亚铁能力的影响。结果表明:3种金属对ZTS菌株的毒性强弱依次为Co2+>Cu2+>Ni2+。就Ni2+抗性能力而言,ZTS菌株能够耐受Ni2+的浓度高达160 mmol/L,这比已报道的氧化亚铁钩端螺旋菌的Ni2+抗性能力要强得多,这种能力可能与它的遗传特性有关。

高密度氧化亚铁钩端螺菌的培养研究

研究了氧化亚铁钩端螺菌(Leptospirillums ferrooxidans)发酵罐补料连续培养的最佳条件。结果表明:pH为1.2,接种量为33%(V/V),充气量为6 L/min,搅拌转速为450 r/min时,培养30 h后,用3 mL/min的速度补料,补料1 500 mL后,菌密度可达1.0×1010个/mL,高于文献报道。

氧化亚铁钩端螺旋菌对硫化矿物浮选动力学的影响

该研究的目的是在使用黄原酸盐（黄药）作捕收剂时，确定氧化亚铁钩端螺旋菌（L．f）对黄铜矿、闪锌矿和磁黄铁矿可浮性的影响。试验对比了有细菌和无细菌时，几种典型矿石中金属矿物浮选的差异。其中，包括细菌作用时间对浮选效果的影响。试验结果表明：在氧化亚铁钩端螺旋菌存在时，黄铜矿的浮选回收率有明显的增加。当细菌作用时间大于60min时，细菌对磁黄铁矿的浮选起抑制作用。由于闪锌矿不易被氧化，所以细菌对闪锌矿的浮选几乎没有影响。

发酵罐补料法培养高密度氧化亚铁钩端螺菌

研究了氧化亚铁钩端螺菌(Leptospirillums ferriphioum)发酵罐补料培养的最佳条件。结果表明:pH为1.2,接种量为33%,充气量为6L/m in,搅拌转速为450 r/m in时,培养30h后,用3m l/m in的速度补料,补料1 500m l后,菌密度可达1.0×1010个/m。

两株不同铁氧化细菌合成的沉淀差异性分析

通过ICP-AES、SEM、XRD和FTIR等方法,对不同铁氧化细菌在不同温度条件下所合成的赭黄色高铁沉淀进行了分析。结果表明:无论是嗜铁钩端螺旋菌DY菌株(Leptospirillum ferriphium),还是嗜酸氧化亚铁硫杆菌GF菌株(Acidithiobacillus ferrooxidans)合成的沉淀都是黄钾铁矾和黄铵铁矾的混合物;其中,GF合成的沉淀混合物中黄钾铁矾的含量比DY合成的黄钾铁矾约高出5.53%;而DY合成的沉淀中,黄铵铁矾的含量比GF合成的沉淀中的黄铵铁矾的含量约高出15.24%。

耐高矿化度浸矿菌的驯化及浸铀效果

从721铀矿石样中分离出的一株氧化亚铁钩端螺旋菌(Leptospirillums ferrooxidans)与氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)的混合菌株,经不同条件的驯化及紫外线诱变处理后,可在高矿化度(M>50g/L)、低pH(pH=1.4)的铀矿石酸化液中良好生长。实验室槽浸实验表明,这一混合菌株对低pH、高矿化度的浸出体系具有良好的适应性,仅用7天时间,渣计浸出率达90.06%,浸出过程中未出现铁损失。

耐高矿化度浸矿菌在铀矿浸出中的应用

结合721矿三矿区的混合矿石,对从该矿区矿石样中分离出的一株氧化亚铁钩端螺旋菌(Leptospirillumsferrooxidans,简称L.f)与氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillusferrooxidans,简称T.f)的混合菌株0035,进行不同条件的驯化及紫外线诱变处理,得到了一株能够在高矿化度(M>50g/L),低pH值(pH=1.4)的条件下生长良好的菌种。耐高矿化度的提高和pH值的降低,初步解决了生物浸铀过程中存在的浸矿速度慢、周期长、铁沉淀等问题。

响应面法优化Fe^(2+)的微生物氧化条件

氧化亚铁钩端螺旋菌(Leptospirillum ferrooxidans,L.f)是一种极端嗜酸,专性自养氧化铁的细菌,能够耐受较低pH和较高的温度,被广泛应用于生物浸矿和环境治理。氧化亚铁钩端螺旋体菌的生物浸矿效率与其对Fe^(2+)氧化速率相关,因此,本文采用响应面法,通过建立二次多项式回归方程考察pH、温度、Fe^(2+)浓度及转速四个培养因素对Fe^(2+)氧化速率的影响。结果显示在pH为2.25、温度为32℃、初始Fe^(2+)浓度为175.36 mmol/L、转数为165 r/min时,Fe^(2+)最高氧化速率为0.2911 g/Lh。

浸矿微生物的研究进展

本文综述了主要浸矿微生物的性质、分类地位、培养条件以及在生物冶金方面的应用及研究进展,涉及到的微生物有嗜酸氧化亚铁硫杆菌、嗜酸氧化硫硫杆菌、氧化亚铁钩端螺旋菌、硫化叶菌属及硫化芽孢杆菌属。