浸矿微生物选育及鉴定

题目：

浸矿微生物的选育及鉴定

浸矿微生物的选育及鉴定

摘要

本综述结合当今生物冶金的研究现状，介绍了国内外浸矿微生物的选育方法，及应用各种技术对各种浸矿微生物进行鉴定和群落结构分析，这些方法的应用对生物冶金领域的研究及生产实践具有重要意义。

关键词：浸矿微生物选育鉴定

随着我国矿产资源的不断开发利用，富矿资源日趋贫乏，以贫、细、杂为突出特点的难选冶矿石，所占比例不断上升，致使常规的选冶方法，在技术和经济两方面都面临严峻的挑战。对于铜、金、铀等金属需求量的不断增加以及成本的节约化，促使冶金技术的不断进步，由此产生了生物冶金技术。生物冶金技术具有工艺简单、流程短、装备简单、投资小、成本低、污染轻、资源消耗量小以及能够理低品位矿等诸多优点，适合社会可持续发展的要求，因此，生物冶金技术的开发研究，己经成为矿产资源利用领域的前沿研究课题。随着生物冶金技术研究的不断深入，学者对在生物浸矿体系中起关键作用的浸矿微生物的研究越来越多。本文将对浸矿微生物的选育和鉴定技术进行综述，为浸矿微生物的研究提供一定的参考，以便能更好的利用生物冶金技术。

1 浸矿微生物

浸矿微生物是可以直接或间接地参与金属硫化矿或氧化物的氧化和溶解过程的微生物。细菌对矿物分离的作用主要来源于：1)微生物代谢的分泌物对目标矿物的选择性吸附、中和、氧化还原等作用；2)微生物选择性地将目标矿物成分吸收进入代谢环节，然后以另外一种形态或价态将矿物成分释放于环境中；3)微生物本身对目标矿物的选择性吸附、中和等作用；4)微生物分泌物及代谢过程对目标矿物复杂的吸附、氧化还原等物化作用。

根据温度范围，在生物冶金过程中起作用的浸矿菌主要可分为以下3类：(1)嗜中温细菌(Mesophile)。最佳生长温度30～45℃，主要包括Thiobadllus ferrooxidans，Thiobadllas thiooxidans，Leptospirillum ferrooxidans。(2)中等嗜热细菌(Moderate thermophile)。最佳生长温度45～ 55℃，主要有Sulfobacillus菌属；已鉴定的有Acidimicrobium ferrooxidans，Sulfobacillus thermosulfidooxidans，Sulfobacillus acidophilus。

(3)．高温嗜热菌(Extreme thermophile)。最佳生长温度60～ 85℃，包括Sulfolobus：60～ 70℃；Sulfolobus likearchaea：65～ 85C。

其中，嗜中温菌和中等嗜热菌已成功应用于硫化矿的生物氧化中，在低于45℃时以嗜中温菌为主；在45～ 60℃范围内，以中等嗜热细菌为主；在40～45℃的范围内可能有些重叠。高温嗜热细菌在实验室已进行了扩大试验，但还未进行大规模的工业应用。

2. 浸矿微生物选育的意义与方法

2．1 选育的意义

菌种选育包括选种和育种。选种即根据微生物的特性，应用各种筛选方法从自然界和生产中选择需要的菌种；育种即进一步提高已有菌种的某种性能，使其更符合需要，一般通过诱变和杂交来实现。变异菌株中通常只有少数在某些性能方面比初始菌株有所提高，育种工作中也存在选种问题，选出的新菌种有待通过

育种过程提高其性能，选种与育种有紧密联系。目前，微生物冶金中的硬件设施和工艺流程已经比较成熟，但浸矿微生物生长速度慢，只有大肠杆菌的万分之一，且在实际浸矿体系中，表面活性剂、重金属离子、卤素离子等含量超过一定浓度时，将抑制细菌生长，甚至造成菌体死亡。因此，要想充分发挥微生物浸矿方法的优势，提高其矿物浸出效果，除了进一步改进工艺外，更重要的是要加强高效菌株的选育工作，改良菌种以获得能适用多种矿石、适应能力强、氧化活性高并能大规模应用的高效工程菌。

2.2 选育方法

2.2.1 驯化育种

与其它生物相比，微生物对环境有很强的适应能力。微生物的生长是其与外界环境相互作用的结果，在逐渐适应环境的变化过程中基因会发生突变，在适合生长发育的新环境下成为优势种驯化按目的不同可分为活性和抗性驯化，方法是使用目的矿物不断转代培养或增加有毒离子的转代培养。刘亚洁等报道铁一硫氧化细菌经过较高浓度含氟离子培养基长时间培养驯化后，筛选到的菌株可在含氟1．48 g／L的溶浸液中一昼夜即可将5 g／L Fe完全氧化。当前大多数细菌堆浸场所用菌种为驯化菌种，如张卫民等报道了永平铜矿浸矿细菌经过4次驯化后，溶液中Fe2+的转化速率明显提高，Fe的沉淀率明显减少，而pH逐渐下降。浸矿细菌对金属离子的抗性主要由质粒基因编码。目前质粒抗性机理研究还不够深入。而张东晨等对质粒在硫杆菌中普遍存在的观点提出了质疑，研究结果表明，氧化亚铁硫杆菌对Fe 、S等的氧化能力可能只是与拟核染色体DNA有关，而其遗传物质就是拟核染色体DNA。

2.2.2诱变育种

诱变育种是利用物理或化学的因素(如紫外线、亚硝基胍、微波等诱变剂)处理微生物群体，促使少数个体细胞的遗传物质(主要是DNA)的分子结构发生改变，使基因内部的碱基配对发生差错，从而引起微生物的遗传性状发生突变。根据应用的要求，可以从突变株中筛选出某些具有优良性状的菌株供科研和生产使用。目前这方面的报道较多，采用的诱变手段各异，均取得较好效果。如徐晓军等报道了经紫外线诱变的浸矿细菌对黄铜矿的浸出率比原始菌提高了46 以上，到达浸出终点的时间也缩短了5～lO天。蒋金龙等用亚硝基胍(NTG)对氧化亚铁硫杆菌进行诱变育种，发现诱变后菌株的氧化活性在原先的基础上提高了4倍。熊英等报道经驯化后的氧化亚铁硫杆菌用紫外线、微波作为诱变剂进行复合处理诱变选育T．f菌的氧化活性由末被驯化、诱变前的0．07 g／(I ·h)提高到3．18 g ／ (I ·h)。诱变育种所获得的优良菌株要应用到工业实际中去，必须是遗传稳定的突变菌株，亦即在菌种保存和应用过程中其突变或抵制基因突变的频率要很小，这就要求在育种过程中作一段长期的培养和观

测，反复传代观测其性状稳定性；当培养稳定时，还要对保存的菌种作一定时期的复活培养，分离其未回复突变株、淘汰其同复突变株，并确定适当的保存方法和时期。

2.2.3 接合、转化和转导

通过供体菌和受体菌完整细胞间的直接接触而传递大段DNA的过程称为接