一种自养型和异养型复合浸矿菌群fim-z4及其应用
【技术领域】
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[0001]本发明属于冶金领域，具体涉及一种自养型和异养型复合浸矿菌群FM-Z4及其应用。
【背景技术】
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[0002]生物湿法冶金是以微生物对矿石的直接、间接或两者共同作用浸出矿石中有用金属的一种工艺。与传统冶金技术相比，生物冶金具有成本低、工艺流程简单、对环境友好的优点，且能够处理传统的冶金方法无法或难以处理的低品位矿石、原矿和尾矿等。为了适应不同的矿石类型和提高细菌浸矿的效率，发现、采集并筛选到高效、适应能力强、选择性好的浸矿菌是开展生物冶金基础研究及工程化应用的关键。
[0003]目前用于浸矿的微生物主要是嗜酸、好氧的自养型硫杆菌，其中氧化亚铁硫杆菌(Acidi th1bacillus ferrooxidans, A.f)是目前生物浸出相关研究中研究最多且是最重要的一类浸矿微生物，A.f以氧化亚铁和(或)还原型硫化物获得能源并固定CO2作为碳源营化能自养生长。嗜酸氧化硫硫杆菌(Acidith1bacillus th10xidans, A.t)为专性自养微生物，能氧化元素硫、硫代硫酸盐和链四硫酸盐。在硫化物矿石的生物浸出过程中，A.t处于从属地位，一般伴同A.f共同发挥作用。
[0004]自养型硫杆菌一般生长缓慢，这也是浸矿效率低的一个主要原因。研究表明，浸矿微生物的一些代谢产物对其自身的生长有抑制作用。
【发明内容】
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[0005]本发明的目的是提供一种能够显著提高浸出反应动力学，加快反应速度，缩短浸出周期，提高目标矿中金属离子的浸出率的自养型和异养型复合浸矿菌群FM-Z4—嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidith1bacillus ferrooxidans)、嗜酸氧化硫硫杆菌(Acidith1bacillus th10xidans)、嗜酸异养菌(Acidiphiliu acidophilum)的混合培养物F頂-Z4，其于2015年09月08日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，地址:北京市朝阳区北辰西路I号院3号，中国科学院微生物研究所，保藏编号为:CGMCC N0.11190。
[0006]本发明还提供了嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidith1bacillus ferrooxidans)、嗜酸氧化硫硫杆菌(Acidith1bacillus th10xidans)、嗜酸异养菌(Acidiphiliuacidophilum)的混合培养物F頂-Z4在浸矿中的应用。优选是在浸矿时浸出铜或镍中的应用。
[0007]本发明从福建某硫化铜矿矿山采集的矿石中经过富集培养获得一种由自养型和异养型浸矿菌组成的自养型和异养型复合浸矿菌群FIM-Z4，该自养型和异养型复合浸矿菌群FIM-Z4的优势菌主要是嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidith1bacillus ferrooxidans)，嗜酸氧化硫硫杆菌(Acidith1bacillus th10xidans)，铜绿色假单胞菌(pseudomonassp.)，嗜酸异养菌(Acidiphilium acidophilum)和鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas sp.)。与自养型浸矿混合菌相比，该自养型和异养型复合浸矿菌群F頂-Z4能显著的提高浸出反应动力学，加快反应速度，缩短浸出周期，提高目标矿(铜和镍)生物浸出速率和浸出率。本发明的自养型和异养型复合浸矿菌群FIM-Z4是一个相容的整体，在长期的驯化过程中种群生态保持相对稳定。它应用在生物冶金中，对低品位硫化铜矿中的铜离子和低品位镍矿中的镍离子具有较好的浸出效果。
[0008]浸矿体系中含有以有机底物作为能源物质的异养菌，就可以在一定程度上解除对自养菌的抑制作用，有利于主要浸矿菌的生长，充分发挥其浸矿作用，提高浸出率。混合浸矿菌群中异养菌大多以自养菌的代谢产物、死亡菌体作为生长能源，可以充分利用营养物质，解除代谢产物对自养菌的抑制，增加自养菌的繁殖速率，进而提高生物浸出率。自养型和异养型浸矿菌通过协同作用对提高金属浸出速率和浸出率发挥着重要作用。
[0009]本发明的嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidith1bacillus ferrooxidans)、嗜酸氧化硫硫杆菌(Acidith1bacillus th10xidans)、嗜酸异养菌(Acidiphiliu acidophilum)的混合培养物F頂-Z4于2015年09月08日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，地址:北京市朝阳区北辰西路I号院3号，中国科学院微生物研究所，保藏编号为:CGMCC N0.11190。
【具体实施方式】
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[0010]以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
[0011]实施例1:自养型和异养型复合浸矿菌群FM-Z4的富集和驯化
[0012]取福建某硫化铜矿矿山采集的低品位硫化铜矿矿样，加入到9K-S培养基中，32°C，150rpm震荡培养，待培养液变棕红色，镜检观察有大量运动细菌存在后，获得第I代富集培养物。将第I代富集培养物转代培养，方法同上，但细菌接种量要逐代减少，转代培养8?10代后，获得最终的富集培养物。
[0013]所述的9K-S 培养基配制方法如下:A 液:将(NH4) 2S043.0g、K2HPO40.5g、KCl 0.lg、MgSO4.7H20 0.5g、Ca (NO3)0.01g，加入到 800mL 去离子水中，H2SO4调节 pH 至 2.0，121°C 高压灭菌20min，得到A液液:将FeSO4.7H20 44.78g加入到200mL去离子水中，H2SO4调节pH至2.0，孔径为0.22 μm的滤膜过滤除菌；C:单质硫粉5g，采用间歇法灭菌。将800ml灭菌后的A液与200ml B液加入C中，混匀后即得到9K-S培养基。
[0014]对上述富集培养物进行矿石驯化培养，初代培养的培养基为9K-S培养基，32°C，150rpm震荡培养，驯化培养6代，逐代减少上述9K-S培养基中硫酸亚铁和硫粉的含量，同时增加低品位硫化铜矿矿样的含量作为能源物质，从而提尚富集物对目标矿的适应能力。每次摇瓶培养时间为7?10d，镜检能观察到大量运动细菌存在。最后一次驯化过程中不再添加硫酸亚铁和硫粉，矿石成为唯一的能源物质。最后以9K培养基(无Fe)中添加低品位硫化铜矿矿样作为唯一能源物质对菌群进行多次转代培养，由此获得稳定的经过矿石驯化的自养型和异养型复合浸矿菌群，即为自养型和异养型复合浸矿菌群FIM-Z4。
[0015]实施例2:自养型和异养型复合浸矿菌群F頂-Z4细菌种群的组成分析
[0016]采用Illumina MiSeq高通量测序技术分析驯化后的自养型和异养型复合浸矿菌群F頂-Z4的微生物群落结构。主要步骤为:采用CTAB/NaCl法提取自养型和异养型复合浸矿菌群F頂-Z4的总DNA，利用I %琼脂糖凝胶电泳检测抽提的基因组DNA完整性，扩增细菌16S rRNA的V3区，通过Illumina Miseq测序平台进行高通量测序，提取高质量序列，对序列进行生物信息学分析，获得群落结构和丰度的情况。结果表明，该自养型和异养型复合浸矿菌群FIM-Z4的优势菌主要是嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidith1bacillus ferrooxidans)(丰度占比80.03 %)，嗜酸氧化硫硫杆菌(Acidith1bacillus th10xidans)(丰度占比9.02 % )，铜绿色假单胞菌(pseudomonas sp.)(丰度占比7.07 % )，嗜酸异养菌(Acidiphiliu acidophilum)(丰度占比 1.80%)和鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas sp.)(丰度占比1.11% )。
[0017]将此自养型和异养型复合浸矿菌群F頂-Z4命名为:嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidith1bacillus ferrooxidans)、嗜酸氧化硫硫杆菌(Acidith1bacillusth10xidans)