自养与异养浸矿细菌的分离鉴定、浸矿及其生长代谢热的基础研究

论文摘要

在酸性矿坑水中广泛存在着多种具有浸矿功能的自养菌和异养菌,Leptospirillum ferriphilum和Acidiphilium sp.分别是其中的典型代表。本文主要从这两种菌的分离、鉴定出发,分别对其生理和浸矿特性展开了研究;同时考察了不同的培养条件下细菌的代谢产热情况。首先,从江西德兴铜矿的酸性矿坑水中分离得到了一株嗜酸兼性异养细菌,命名为DX-A,短杆状,菌体大小为（0.45～0.55）μm×（1.1～2.1）μm,该菌株为革兰氏阴性细菌,最适生长温度为30℃,最适初始生长pH值为3.5,具有广泛的底物利用特性,能利用葡萄糖、乳糖、等多种有机物及FeCl3和多种硫化矿生长,不能利用FeSO4进行生长。其系统发育树结果表明,菌株DX-A与Acidiphilium sp.PK46（AY765995）位于系统发育树的同一分支中,相似度为99%另外,从江西德兴铜矿的酸性矿坑水中还分离得到了一株嗜铁钩端螺旋菌,命名为DX-B,菌体的形状时弧状,或者螺旋状。大小为（0.32～0.50）μm×（0.78～1.25）μm。最适生长温度为40℃,最适初始生长pH值为1.7。通过摇瓶浸出两种硫化矿研究发现,虽然Acidiphilium sp.DX-A和Leptospirillum ferriphilum DX-B单独浸出硫化矿效果不佳,但当两种菌混合浸出时,能提高黄铁矿和铁闪锌矿的浸出率。初步探讨其原因是在混合浸出黄铁矿和铁闪锌矿的过程中,两者之间对矿物存在协同效应本研究还用微量热技术研究了不同细菌浓度、不同的初始pH值以及不同的培养条件下细菌的代谢产热情况。发现微量量热法可以测量细菌生长过程中的热量变化,获得细菌生长的热谱图。该图能够很好的反映出细菌的生长模型（包括停滞期、对数生长期、稳定期、衰亡期）。研究表明对于菌株DX-A,最佳的代谢产热pH值为为3.0,最佳的细菌浓度为1.8×108,不同培养基中培养的细菌生长热谱不同,产热最多的为9k+葡萄糖。对于A.ferrooxidans ATCC23270,最佳的代谢产热条件为:pH值为2.0和2.3,细菌浓度为3.0×108个/mL,2039+FeSO4培养。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 文献综述
• 1.1 生物冶金的研究进展
• 1.1.1 生物冶金的机理
• 1.1.2 生物冶金的工业化方法
• 1.1.3 浸矿微生物
• 1.1.4 生物冶金的工业应用
• 1.2 微量量热技术及其在微生物科学中的应用
• 1.2.1 微量量热技术概述
• 1.2.2 微量量热技术在微生物科学中的应用
• 1.3 课题的研究目的和研究内容
• 1.3.1 依据和目的
• 1.3.2 课题受资助情况
• 1.3.3 研究内容
• 第二章 一株嗜酸异养菌Acidiphilium sp.DX-A的分离鉴定
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 主要仪器和试剂
• 2.1.2 样品来源
• 2.1.3 培养基
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 液体富集
• 2.2.2 固体平板分离
• 2.2.3 菌株形态观察
• 2.2.4 基因组提取、16S rDNA基因扩增、测序及分析
• 2.2.5 细菌生理生化特性分析
• 2.3 实验结果
• 2.3.1 菌株DX-A的菌株形态特征
• 2.3.2 菌株DX-A的鉴定
• 2.3.3 最适生长温度和最适初始pH值
• 2.3.4 底物利用情况
• 2.4 本章小结
• 第三章 一株Leptospirillum ferriphilum DX-B的分离鉴定
• 3.1 实验材料
• 3.1.1 主要仪器和试剂
• 3.1.2 样品来源
• 3.1.3 培养基
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 液体富集
• 3.2.2 稀释分离和平板分离
• 3.2.3 菌株形态观察
• 3.2.4 基因组提取、16S rDNA基因扩增、测序及分析
• 3.2.5 细菌生理生化特性分析
• 3.3 实验结果
• 3.3.1 菌株DX-B的菌株形态特征
• 3.3.2 菌株DX-A的鉴定
• 3.3.3 最适生长温度和最适初始pH值
• 3.3.4 亚铁氧化能力
• 3.4 本章小结
• 第四章 细菌对两种硫化矿的生物浸出研究
• 4.1 实验材料
• 4.1.1 菌种
• 4.1.2 培养基
• 4.1.3 矿样
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 硫化矿的预处理
• 4.2.2 浸出量的测定
• 4.2.3 pH值和电位的测定
• 4.2.4 浸出条件
• 4.3 实验结果
• 4.3.1 矿样的成分
• 4.3.2 黄铁矿的浸出
• 4.3.3 铁闪锌矿的浸出
• 4.4 本章小结
• 第五章 不同条件对细菌生长代谢热影响的研究
• 5.1 实验材料
• 5.2 实验方法
• 5.2.1 量热仪的标定
• 5.2.2 不同条件下细菌生长代谢热谱的测量
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 量热仪电标定结果
• 5.3.2 不同条件下A.ferrooxidans ATCC23270标准菌株生长代谢热谱的测量
• 5.3.3 不同条件下Acidiphilium sp.DX-A生长代谢热谱的测量
• 5.4 本章小结
• 附:量热仪简介
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果