中等嗜熱浸礦菌共培養(yǎng)體系的培養(yǎng)條件優(yōu)化研究.pdf

1、中等嗜熱菌不僅熱力學(xué)效率比較高，而且可以耐受更高的金屬離子濃度和礦漿濃度。也有大量的研究表明，單一菌株浸礦存在一定的局限性，不同代謝類型的微生物混合浸礦可以明顯提高浸出率，所以中等嗜熱混合菌在工業(yè)上具有廣闊的應(yīng)用前景。生物冶金技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用中需要接種大量的浸礦微生物，獲得大量的中等嗜熱混合菌是迫切需要解決的技術(shù)難題。
　　本研究首先構(gòu)建一個含有鐵氧化代謝和硫氧化代謝、自養(yǎng)菌和兼性自養(yǎng)菌、細(xì)菌和古菌的中等嗜熱浸礦菌共培養(yǎng)體系，包括S

2、ulfobacillus sp.TPY、 Leptospirillum ferriphilum YSK、Acidithiobacilluscaldus S2和Ferroplasma thermophilum L1四株菌。本研究考察了初始pH值、溫度、FeSO4·7H2O添加量、硫粉添加量和酵母粉添加量等五個因素對中等嗜熱浸礦菌共培養(yǎng)體系的菌體濃度和群落結(jié)構(gòu)的影響，采用響應(yīng)面分析法進一步優(yōu)化該共培養(yǎng)體系的培養(yǎng)條件探究了影響共培養(yǎng)體系微生物

3、生長的顯著性因素及不同因素之間的交互作用。初始pH值對中等嗜熱浸礦菌共培養(yǎng)體系的生長具有明顯的影響，初始pH為1.5時菌體濃度在第22小時已達(dá)到了最大值4.8×108個/mL，該條件下Sulfobacillus sp.TPY一直是體系中的優(yōu)勢種群。FeSO4·7H2O添加量為40 g/L時，共培養(yǎng)體系的最大菌體濃度可以達(dá)到5.21×108個/mL，硫養(yǎng)菌Acidithiobacilluscaldus S2也占有20.18％。硫粉添加量為

4、8g/L和10g/L的情況相差不大，但更加節(jié)省能源物質(zhì)。溫度過高或過低都不利于共培養(yǎng)體系微生物的生長，溫度為45℃的實驗組的菌體濃度的最大值為5.80×108個/mL。酵母粉添加量選擇0.02％更為合理，此條件的菌體濃度在第58小時可以達(dá)到5.68×108個/mL，Acidithiobacilluscaldus S2的所占的比例為17.55％，Sulfobacillus sp.TPY占44.68％，而Leptospirillumferr

5、iphilum YSK占36.9％。Plackett-Burman實驗結(jié)果表明初始pH值、溫度和MgSO4·7H2O添加量三個因素對中等嗜熱菌共培養(yǎng)體系的微生物生長的影響最顯著。通過最陡爬坡實驗和中心組合實驗得到這三個最顯著因素的最優(yōu)值為:初始pH值1.38，溫度44℃，MgSO4·7H2O添加量0.552 g/L。在最優(yōu)的條件下進行驗證實驗，在第58小時所獲得的微生物濃度為7.55×108個/mL，且體系中的微生物群落結(jié)構(gòu)情況為:Su

6、lfobacillus sp.TPY(22.33％)，Leptospirillum ferriphilum YSK(37.53％),Acidithiobacilluscaldus S2(36.8％),Ferroplasma thermophilum L1(3.34％)。初始pH值和溫度兩個重要因素對中等嗜熱混合菌共培養(yǎng)體系微生物生長的交互影響顯著，在一定范圍的初始pH值(1.38-1.52)內(nèi)，初始pH值越大，微生物生長的最優(yōu)溫度越低;