氧化亚铁硫杆菌及中度嗜热菌的紫外诱变对黄铜矿的浸出.pdf

有色金属 冶炼部分 2 0 0 8 年5 期 5 氧化亚铁硫杆菌及中度嗜热菌的紫外 诱变对黄铜矿的浸出 王建伟，汪模辉，袁源 成都理工大学材料与化学化工学院，成都6 1 0 0 5 9 摘要利用紫外线对氧化亚铁硫杆菌和采自酸性温泉水的中度嗜热菌进行诱变，对黄锕矿浸出．诱变后 菌活性分别提高4 0 ．6 ％和3 5 ．9 ％，浸出率分别提高了3 6 ．6 ％和2 3 ．5 ％，并对这两种菌混合后浸出做了 探讨． 关键词氧化亚铁硫杆菌；嗜热菌；紫外线；黄铜矿；混合菌 中图分类号T F 8 1 1文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 【2 0 0 8 0 5 - - 0 0 0 5 - - 0 3 T h i o b a c i l l u sF e r r o o x i d a n sa n daM o d e r a t e l yT h e r m o p h l i cS t r a i nM u t a t e d b yU t r a v i o l e t r a ya n dB i o - l e a c h i n go fC h a l c o p y r i t eO r e s W A N GJ i a n - w e i ，W A N GM o - h u i ，Y U A NY u a n C o l l e g eo fM a t e r i a l sa n dC h e m i s t r ya n dC h e m i c a lE n g i n e e r i n g 。C h e n g d uU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y ．C h e n g d u6 1 0 0 5 9 ．C h i n a A b s t r a c t P h y s i c a lm u t a t i o nO nT h i o b a e i l l u sf e r r o o x i d a n sa n dam o d e r a t e l yt h e r m o p h l i cs t r a i nf r o mh o t s p r i n gw a t e rb yu t r a v i o l e t r a ya n dt h eb i o l e a c h i n go fc h a l c o p y r i t eo r e sa r es t u d i e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a t t h eb a c t e r i u ma f t e rm u t a t i o n ，c o m p a r e dt ot h eo r i g i n a l ，a ni n c r e a s eo f4 0 ．6 ％a n d3 5 ．9 ％i na c t i v i t y ，a n d a ni m p r o v e m e n to f3 6 ．6 ％a n d2 3 ．5 ％i nt h el e a c h i n gr a t e ，a n dt h es t u d yo fm i x e db a c t e r i al e a c h i n gw i t h t h et w ob a c t e r i ah a sb e e nm a d e ． K e y w o r d s T h i o b a c i l l u sf e r r o o x i d a n s ；M o d e r a t e dt h e r m o p h l i cs t r a i n ；U t r a v i o l e t r a y ；C h a l c o p y r i t e ；M i x t u r e o fb a c t e r i a ． 生物浸矿技术由于成本低、流程短、工艺简单、 易操作、能耗小、对环境友好等特点[ 1 ] ，已成为矿产 资源加工的主要技术。目前氧化亚铁硫杆菌的研究 和应用发展迅速，近年来中度嗜热菌也日益受到重 视，这是由于它们的最佳生长温度较高而具有优于 常温菌的浸矿动力学，成为近年国内外研究的热点。 现在采用的浸矿菌大多从自然界分离纯化得 到，也就存在生长速度慢、浸矿周期长、氧化能力弱、 适应力差等问题[ 2 ] 。选育高效浸矿菌种是生物浸矿 技术实现工业化的前提条件。目前采取的育种方式 包括传统的驯化、诱变育种、杂交育种和现代的原生 质体融合技术以及基因工程育种等臼] 。由于条件和 技术问题，驯化、诱变育种是目前用得最为普遍也是 最经济实用的育种手段。国内在紫外线诱变育种方 面的研究仍在起步阶段，这方面的报道也比较少。 1紫外诱变育种原理 紫外线是一种最常用的、简便有效的物理诱变 剂，其作用波长主要集中在2 5 5n m 附近，这与一般 细菌的D N A 吸收光谱相一致。所以有较强的杀菌 作用‘4 ‘。 紫外线对细菌的有害作用是由于细胞中很多物 基金项目高等学校博士学科点专项科研基金项目资助 2 0 0 5 0 6 1 6 0 0 9 作者简介王建伟 1 9 8 3 一 。男，硕士研究生． 万方数据 6 有色金属 冶炼部分2 0 0 8 年5 期 质吸收紫外线。核酸、嘌呤、嘧啶对紫外线辐射吸收 能力特别强。D N A 和R N A 的吸收峰在2 6 0a m 、蛋 白质的吸收峰在2 8 0a m ，所以紫外线可引起诸如 D N A 链的断裂、D N A 分子内和分子间的交联、核酸 与蛋白质的交联、胞嘧啶和尿嘧啶的水合作用以及 胸腺嘧啶二聚体的形成等多种变化。其主要作用是 胸腺嘧啶二聚体的形成。这种胸腺嘧啶二聚体的存 在，可以带来D N A 分子构型的扭曲，从而影响它的 正常复制、转录，严重时可导致个体死亡，在一般情 况下则可能使D N A 的复制产生差错从而引起诱变 效应。当剂量选择和细菌样品处理适当时，可能导 致遗传基因发生变异，从而创造新基因引起体内生 化途径的改变，产生新型菌株C 引。 2实验材料与方法 2 ．1 菌种及矿样来源 1 氧化亚铁硫杆菌 T ．f ，实验室储存，来自 加拿大某矿坑水，9 K 培养基培养； 2 中度嗜热菌 T ．a 采自四川彭州某酸性温泉 5 0 ～6 0 ℃ ，用 F e T S B o 培养基[ 6 3 ； 3 氧化亚铁硫杆菌和中度嗜热 菌混合所得混合菌 T ．m ，9 K 培养基培养。本实验 所用黄铜矿 C u F e S , 采自西昌会理拉拉铜矿原矿， 处理到一0 ．0 7 4m m ，化学分析铜含量3 ．7 ％。 2 ．2 实验部分 1 菌种的培养。两种菌所用培养基为9 K 培 养基和F e T S 战培养基，将茵液1 0m L 和培养基9 0 m L 按l o ％接种量装入2 5 0m L 三角瓶，分别置于 3 0 ℃和6 0 ℃水浴震荡器培养，转代数次后，使细胞 浓度达到1 0 7 ／m L ，取对数期时的菌种为诱变出发 菌； 2 菌混合实验。将培养好的两菌以1 l 比例 进行混合杂交，得混合菌 T ．m ，使用9 K 培养基， 于4 0 ℃水浴震荡器中培养移植，用于诱变； 3 紫外诱变实验。取1 5W 紫外灯，预热2 0 r a i n 。在一暗箱中，将盛有菌液1 0m L 、直径9c m 的 培养皿置距紫外灯3 0c m 处，按不同时间进行辐射 处理。诱变后菌液于4 ℃冰箱中处理1 2h 后分别置 于3 0 ℃、4 0 ℃和6 0 ℃培养箱中避光培养[ 7 3 ； 4 细菌活性测定。采用F e 2 氧化速率法测定 菌种活性。将菌液分别于3 0 ℃、4 0 ℃和6 0 ℃充气培 养3h ，测菌液中F e 2 浓度。细菌活性可按下式计 算 F e 件初始浓度一F e 2 最终浓度 3 ； 4 浸矿实验。2 5 0m L 三角瓶中加入i 0m L 菌液、9 0m L 培养基和5g 矿样 矿浆浓度为5 ％ 于 1 2 0r ／r a i n 温度分别为3 0 ℃、4 0 ℃和6 0 ℃水浴震荡 器中实验，保持p H 为1 ．5 ～2 ，定期测C u 2 浓度； 5 分析方法。细菌计数用血球分类计数器在 生物显微镜下直接计数；F e 2 浓度测定采用重铬酸 钾滴定法；C u 2 十浓度用火焰原子吸收仪测定。 3 结果与讨论 3 ．1 照射时间的影响 三种菌照射时间1r a i n 时，致死率大约都有 6 0 ％；2 ．5r a i n 致死率达到8 5 ％；照射时间4r a i n 时，致死率几乎都为1 0 0 ％。 3 ．2 对细菌活性影响 紫外诱变后，选择生长速度快的菌落，做细菌活 性实验，三种菌诱变前后活性如图l 所示。 霉 童 ’缸 冀 时『日J ／m i n 图1紫外诱变时间对细菌活性的影响 F i g ．1 E f f e c to fU Vm u t a g e n e s i sO i l b a c t e r i a la c t i v i t yw i t ht i m e 可见，在照射时间2 ．5r a i n 、致死率达到8 5 ％ 时，诱变后细菌活性是最大的。相对原始菌，T ．a 菌 提高了3 5 ．9 ％，T ．f 菌提高了4 0 ．6 ％，混合T ．m 菌 活性提高了3 6 ％。所以采用紫外照射2 ．5m i n 进 行浸矿实验。 3 ．3 对黄铜矿浸出实验 筛选出活性比较好的菌进行浸矿实验，诱变前 后三种菌对黄铜矿浸出效果如图2 所示。 由图2 可见，诱变后细菌对黄铜矿浸出率都有 较大提高。相对原始菌，T ．a 菌提高了2 3 ．5 ％，T ．f 菌提高了3 6 ．6 ％，混合T ．m 菌提高了3 3 ．8 ％。 4结论 1 紫外诱变引起细菌变异，使其活性提高。 下转第2 2 页 万方数据 2 2 有色金属 冶炼部分 2 0 0 8 年5 期 [ 6 1 W h i t t i n g t o nBI ，C s r d i | eCM ．T h ec h e m i s t r yo ft r i c a l c i u ma l u m i n a t eh e x a h y d r a t er e l a t i n gt ot h eB a y e ri n d u s t r y 口] ．I n t e r n a t i o n a lJ o u r n a lo fM i n e r a lP r o c e s s i n g ，1 9 9 6 ． 4 8 1 2 2 1 - - 3 8 ． [ 7 ] 温元凯，邵俊，陈德炜．含氧酸盐矿物生成自由能的计算 口] ．地质科学，1 9 7 8 4 3 4 8 3 5 6 ． [ 8 3 温元凯，邵俊，陈德炜．含氧酸盐及矿物生成热的简单计 算法[ J ] ．金属学报，1 9 7 9 ，1 5 1 9 9 1 0 8 ． [ 9 ] 李小斌．复杂硅酸盐矿物G i b b s 自由能和焓的一种近似 计算法D ] ．硅酸盐学报。2 0 0 1 ，2 9 3 2 3 2 - - 2 3 7 ． [ i 0 3 姚允斌．物理化学手册 第一卷 [ M ] ．上海上海科学 技术出版社。1 9 8 5 1 2 3 3 ． [ 1 1 ] 梁英教．无机物热力学数据手册 第一卷 [ M ] ．沈阳 东北大学出版社，1 9 9 3 ． 上接第6 页 母 、 爵 丑 燃 B f I 聊／d 图2 诱变前后菌种对黄铜矿浸出效果比较 F i g ．2C o m p a r i s o no fm u t a t i o nb a c t e r i a a n do r i g i n a ls t r a i no nc h a l c o p y r i t e l e a c h i n gw i t ht i m e T ．a 菌提高了3 5 ．9 ％，T ．f 菌提高了4 0 ．6 ％，两种 混合后的T ．m 菌提高了3 6 ％。 2 紫外诱变后细菌对黄铜矿浸出效果有较大 提高。相对原始菌，T ．a 菌提高了2 3 ．5 ％，T ．f 菌提 高了3 6 ．6 ％，两种混合后的T ．m 茵提高了3 3 ．8 ％。 同时，诱变后浸出到达终点的时间也比原始茵提前 了5d 左右。 3 氧化亚铁硫杆菌和采自温泉的中度嗜热菌 混合，细菌间的协同作用，使得效果比两种菌单一浸 出有所提高，作用机理需要进一步研究探讨。 参考文献 [ 1 ] 姚国成，阮仁满，温建康．生物冶金常用浸矿菌种及改良 育种的基本方法[ J ] ．金属矿山，2 0 0 2 ，1 1 2 6 2 9 ． [ 2 ] 徐晓军，孟运生，宫磊，等．氧化亚铁硫杆菌紫外线诱变 及对低品位黄铜矿的浸出[ J ] ．矿冶工程，2 0 0 5 2 3 4 3 6 ． F 3 ] G r o u d e v aVI ，G r o u d e vSN 。I M a r k o vK ．S e l e c t i o no f T h i o b a e i l l u sf e r r o o x i d a n sM u t a n t sT o l e r a n tt OH i g hC o n c e n t r a t i o n so fC o p p e rl o ．s E J ] ．B u l g a r ．A c a d ．S c i ，1 9 8 0 ， 3 3 1 4 0 l 一1 4 0 4 ． [ 4 ] 微生物诱变育种编写组．微生物诱变育种[ M ] ．北京北 京科学出版社，1 9 7 3 ． [ 5 ] 周德庆．微生物学教程[ M ] ．北京高等教育出版社， 1 9 9 3 ． [ 6 ] 徐晓春，孙雪南，阮仁满．高温浸矿微生物的选育探索 [ J ] ．稀有金属，2 0 0 2 3 2 1 0 - - 2 1 3 ． [ 7 ] 张在海，王淀佐，邱冠周，等．氧化亚铁硫杆菌亚铁氧化 活性诱变育种理论探讨[ J ] ．铜业工程，2 0 0 1 1 1 2 1 5 ． 万方数据