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硅酸盐细菌的选育及其在生物脱硅中的应用研究

侯银臣  
【摘要】: 本文以亚力山鲍罗夫无氮培养基从铝土矿泥中筛选出若干株具有脱硅能力的菌株,对其中一株脱硅能力较好的GSY菌株通过形态特征观察、生理生化实验和16SrDNA的基因序列分析进行鉴定,结果表明为硅酸盐细菌Bacillus.mucilaginosus。GSY菌株的生物脱硅试验表明:在pH7.2,30℃,200rpm,矿浆含量1%(W/W),浸出时间7d的条件下,铝土矿矿样的A/S由2.84提高到5.07,增幅达78.52%,效果显著。用10KeV,剂量4.0×10~(15)ions/cm~2~5×10~(16)ions/cm2的N~+离子束注入进行诱变,得到菌株的存活率曲线为典型的“马鞍型”剂量—效应曲线,诱变效果显著。 除无氮培养基外,另选取四种含氮的培养基,观察了菌株在四种培养基上的形态特征,有较大的差异;以四种培养基为发酵培养基,测定菌株的脱硅效果,与无氮培养基相比均有所下降。在阿须贝无氮培养基的基础上进行培养基的优化确定了最佳氮源为尿素、最佳碳源为乳糖。 通过单因素和响应面分析,当发酵培养基氮源尿素含量为10.35g/L、碳源乳糖含量为12.60g/L时,菌株的脱硅效果最好,铝硅比可提高到5.67,置信度为91.79%。从菌株GSY的发酵液中提取胞外多糖,紫外扫描和特征颜色反应发现其不含有蛋白质和氨基酸,红外扫描表明有典型的多糖吸收峰。用葡聚糖凝胶柱层析进行纯化,表明胞外多糖为单一多糖。浸矿试验表明100mL、100μg/mL的多糖溶液可将矿样的铝硅比由2.84提高至4.19。另外10g/L的菌悬液100mL和发酵液(无菌)100mL可分别提高铝硅比至3.32、3.74。 对浸矿前后的菌体和多糖进行红外光谱分析,通过比对浸矿后二者红外吸收峰的变化可知,二者的红外光谱图在波数为1070cm~(-1)处极为相似,根据相关文献分析可以认为二者均以Si—O—R的形式和硅形成络合物。 对浸矿前后的铝土矿进行扫描电镜和X射线能谱分析(XREDS),发现菌体在浸矿过程中对铝土矿的表面有明显的侵蚀作用,形成了较大的孔洞。X射线能谱分析进一步证明硅酸盐细菌GSY具有显著的脱硅效果。


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