專利名稱：一種高效鋁土礦微生物選礦菌種及其篩選方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁土礦微生物選礦菌種黑曲霉(Aspergillus niger)及其篩選方法。
背景技術(shù)：
我國鋁土礦中Al2O3的含量較高，但由于礦石中同時(shí)含有較高的SiO2，因此礦石的鋁硅比總體較低。有資料統(tǒng)計(jì)，約占我國鋁土礦總儲量96％的山西、河南、廣西、貴州、山東及四川、云南等7省區(qū)的255個(gè)礦區(qū)中，鋁土礦平均品位為Al2O361.99％，SiO210.4％，F(xiàn)e2O37.73％，礦石的平均鋁硅比僅為5.96。而在全國307個(gè)鋁土礦礦區(qū)中，據(jù)統(tǒng)計(jì)，A/S大于10的礦區(qū)只有7個(gè)，儲量僅占6.97％，有僅一半儲量鋁土礦的A/S處于4-6之間。為降低鋁土礦中的含硅量，主要通過選礦的方法實(shí)現(xiàn)鋁硅分離，即物理選礦鋁硅分離、化學(xué)選礦鋁硅分離等。其中物理選礦鋁硅分離法中研究最多的是浮選法，它又包括正浮選鋁硅分離、反浮選鋁硅分離。化學(xué)選礦鋁硅分離法中研究較多的為焙燒-堿浸法。除了物理選礦法和化學(xué)選礦法可以實(shí)現(xiàn)鋁土礦鋁硅分離外，采用生物選礦方法也可以實(shí)現(xiàn)鋁土礦的鋁硅分離，提高礦石的鋁硅比。
有的微生物在發(fā)酵過程中，可以產(chǎn)生檸檬酸和草酸等代謝產(chǎn)物，這些產(chǎn)物可以浸出氧化礦物中的有價(jià)金屬。有報(bào)道表明，硅酸鹽細(xì)菌等微生物能將鋁土礦中的硅溶去，可以提高鋁土礦的質(zhì)量。另外有一些產(chǎn)酸真菌的發(fā)酵產(chǎn)物不僅可以浸出高嶺土中的Al2O3，還可以有效浸出鋁土礦中的雜質(zhì)鐵，脫除雜質(zhì)鐵的鋁土礦可以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的耐火材料。因此針對我國的鋁土礦資源特點(diǎn)，開展鋁土礦生物冶金研究，特別是篩選具有從鋁土礦中脫硅、除鐵性能的高效微生物菌種，具有重大的理論和應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于篩選對鋁土礦具有脫硅、除鐵效果的微生物菌種以及提供該類菌種篩選分離的方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
一種高效鋁土礦微生物選礦菌種，其特征在于此菌是具有強(qiáng)產(chǎn)有機(jī)酸能力的黑曲霉菌(Aspergillus niger)，在中國專利局指定的保藏單位中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心保藏，保藏編號為CGMCC NO.1539。
本發(fā)明的高效鋁土礦微生物選礦菌種，其特征在于該菌的形態(tài)和培養(yǎng)條件為
1)該菌種在查氏培養(yǎng)基上生長，形成的菌落大小5d-10d達(dá)30mm-50mm，菌落正面顏色為白—淡黃—褐黑色，逐漸加深，中央部分形成大量黑色孢子堆。菌落圓形，邊緣整齊，菌落背面顏色為無色，后期變?yōu)闇\黃色；菌種菌絲無色，絨毛狀，緊密，后期表面凝聚黑色物質(zhì)；分生孢子梗從菌絲上的厚壁足細(xì)胞出生，真立，多數(shù)無隔膜，粗大；在液體培養(yǎng)基中搖瓶振蕩培養(yǎng)2d-7d，形成大量的白色菌絲體小球，培養(yǎng)基的pH值下降到1.5-3.5。
2)固體培養(yǎng)基馬鈴薯200g，蔗糖10g，瓊脂15g-20g，水1000mL，加入1.6％的溴甲酚紫乙醇溶液1mL-2mL，pH自然，121℃滅菌20min；液體培養(yǎng)基NaNO32g，K2HPO41g，KCl 0.5g，MgSO40.5g，F(xiàn)eSO40.01g，蔗糖15g，水1000mL，pH自然，121℃滅菌20min；3)生長溫度為20℃-35℃，最適生長溫度為25℃-30℃，pH 2.5-7.5能生長，最適pH為5.5-6.5，好氧生長。
本發(fā)明的高效鋁土礦微生物選礦菌種的篩選方法，其特征是從鋁土礦區(qū)采集表層土壤及鋁土礦石樣品，約1m2的區(qū)域內(nèi)采集5個(gè)點(diǎn)的土樣或礦樣，每個(gè)點(diǎn)采集約200g樣品，土樣或礦樣混合后分別裝入采樣紙袋內(nèi)；裝有100mL滅菌水的燒杯中加入10g土樣或礦樣，充分?jǐn)嚢?0min，使吸附在礦物顆粒上的微生物孢子、菌絲體等脫附進(jìn)入水溶液中，配成懸液；采用平板稀釋分離法進(jìn)行分離，在無菌操作條件下取1mL懸液于高溫滅菌的培養(yǎng)皿中，然后倒入10mL冷卻到40℃左右的培養(yǎng)基，混合均勻，完全冷卻后即成固體分離平板。將平板倒置于生化培養(yǎng)箱中，25℃-30℃條件下培養(yǎng)2d-7d，將生長部位培養(yǎng)基由紫色變?yōu)辄S色的菌落挑出，進(jìn)行純化培養(yǎng)、篩選。
本發(fā)明篩選的微生物菌種存在于土壤和礦石中，經(jīng)測定，該菌種具有良好的鋁土礦除鐵效果和一定的脫硅效果。


圖1菌種篩選技術(shù)路線圖；圖2菌種在液體培養(yǎng)基中生長曲線；圖3底物蔗糖濃度對菌種產(chǎn)酸的影響；圖4培養(yǎng)溫度對菌種產(chǎn)酸的影響；圖5不同搖床轉(zhuǎn)速對菌種產(chǎn)酸的影響。
具體實(shí)施例方式
鋁土礦微生物選礦菌株篩選方法如下1、樣品采集從鋁土礦區(qū)采集表層土壤及鋁土礦石樣品，一個(gè)1m2的區(qū)域內(nèi)采集5個(gè)點(diǎn)的土樣或礦樣，每個(gè)點(diǎn)采集約200g樣品，土樣或礦樣混合后分別裝入采樣紙袋內(nèi)，在實(shí)驗(yàn)室從所采集的樣品中分離具有鋁土礦選礦效果的微生物菌種。
2、菌種篩選每個(gè)裝有100mL滅菌水的燒杯中加入10g欲分離的土樣或礦樣，充分?jǐn)嚢?0min，使吸附在礦物顆粒上的微生物孢子、菌絲體等脫附進(jìn)入水溶液中，配成懸液，供分離使用。固體分離用的選擇性培養(yǎng)基組分為馬鈴薯200g，蔗糖10g，瓊脂15g-20g，水1000mL，加入1.6％的溴甲酚紫乙醇溶液1-2mL，pH自然，121℃滅菌20min。菌種生長的液體培養(yǎng)基NaNO32g，K2HPO41g，KCl 0.5g，MgSO40.5g，F(xiàn)eSO40.01g，蔗糖15g，水1000mL，pH自然，121℃滅菌20min。采用平板稀釋分離法進(jìn)行分離，在無菌操作條件下取1mL懸液于高溫滅菌的培養(yǎng)皿中，然后倒入10mL冷卻到40℃左右的上述選擇性培養(yǎng)基，混合均勻，完全冷卻后即成固體平板。將平板倒置于25℃-30℃的生化培養(yǎng)箱中恒溫培養(yǎng)2d-7d，將生長部位培養(yǎng)基由紫色變?yōu)辄S色的菌落挑出，移至固體平板上或液體培養(yǎng)基中，進(jìn)行純化培養(yǎng)。通過菌株的產(chǎn)有機(jī)酸活性測定以及對鋁土礦中雜質(zhì)鐵礦物和硅礦物的浸出效果測定，從中選出生長快，產(chǎn)有機(jī)酸活性強(qiáng)，對鋁土礦浸鐵、脫硅效果好的菌株。
所選出的高效鋁土礦微生物選礦菌種是具有強(qiáng)產(chǎn)有機(jī)酸活性的黑曲霉菌(Aspergillusniger)。該菌種在察氏培養(yǎng)基上生長，形成的菌落大小5d-10d達(dá)30mm-50mm，菌落正面顏色為白—淡黃—褐黑色，逐漸加深，中央部分形成大量黑色孢子堆。菌落圓形，邊緣整齊，菌落背面顏色為無色，后期變?yōu)闇\黃色。菌種菌絲無色色，絨毛狀，緊密，后期表面凝聚黑色物質(zhì)；分生孢子梗從菌絲上的厚壁足細(xì)胞出生，真立，多數(shù)無隔膜，粗大。菌種在液體培養(yǎng)基中搖瓶振蕩培養(yǎng)2d-7d，形成大量的白色菌絲體小球，培養(yǎng)基的pH值下降到1.5-3.5。
3、菌種的生長條件采用直線生長法和重量測定法研究微生物的生長情況，研究不同蔗糖濃度下菌株產(chǎn)酸行為的差異，研究不同溫度下菌株生長行為的差異，研究不同搖床轉(zhuǎn)速對菌株生長的影響。該菌種的生長條件為生長溫度20℃-35℃，最適生長溫度25℃-30℃，pH 2.5-7.5，最適pH為5.5-6.5，好氧生長。
4、菌種的性能檢測1)菌種除鐵在30℃、200r/min條件下培養(yǎng)7d，當(dāng)發(fā)酵液的pH降至1.5-2.5時(shí)，用雙層濾紙過漏，收集發(fā)酵液，用1M H2SO4溶液調(diào)發(fā)酵液的pH至0.5-1.0，做為浸礦劑。在容量為250mL的錐形瓶中裝入100mL浸礦劑，加入10g含雜質(zhì)鐵的鋁土礦，90℃下攪拌浸出6h。用雙層漏紙過漏礦漿，收集浸渣，80℃下干燥，對浸出渣和浸礦液進(jìn)行檢測，研究鋁土礦中雜質(zhì)鐵的去除效果。
2)菌種脫硅在容量為250mL的錐形瓶中裝入100mL發(fā)酵培養(yǎng)基，接種少量微生物孢子，在30℃、200r/min條件下培養(yǎng)7d，當(dāng)發(fā)酵液的pH降至1.5h-2.5h，加入10g粒徑小于100目的低品位鋁土礦石，繼續(xù)培養(yǎng)5d-7d。用規(guī)格45目標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)篩過漏礦漿，礦漿自然沉降5min，收集沉降的浸出渣。浸出渣在80℃下干燥后，進(jìn)行化學(xué)成分檢測，研究鋁土礦微生物脫硅效果。
以下通過實(shí)例進(jìn)一步說明高效鋁土礦微生物選礦菌種的篩選方法，具體步驟如下1、樣品采集從河南洛陽賈溝鋁土礦區(qū)采集表層土壤及鋁土礦石，一個(gè)1m2的區(qū)域內(nèi)采集5個(gè)點(diǎn)的土樣或礦樣，每個(gè)點(diǎn)采集約200g樣品，土樣或礦樣混合后分別裝入采樣紙袋內(nèi)，在實(shí)驗(yàn)室從所采集的樣品中分離具有鋁土礦選礦效果的微生物菌株。
2、菌種篩選采用平板稀釋分離法進(jìn)行浸礦微生物菌種的篩選，分離平板在25℃-30℃下培養(yǎng)2d-7d，先后有少數(shù)菌落長出，能產(chǎn)有機(jī)酸的菌種可以使菌落周圍培養(yǎng)基由紫色變?yōu)辄S色的菌落挑出，其中一株黑曲霉菌產(chǎn)生的黃色圈大，產(chǎn)酸能力特別強(qiáng)，發(fā)明中把該黑曲霉菌株做為浸礦微生物菌種進(jìn)行研究。
3、菌種的生物學(xué)特性菌種是具有強(qiáng)產(chǎn)有機(jī)酸活性的黑曲霉菌(Aspergillus niger)。該菌種在察氏培養(yǎng)基上生長，形成的菌落大小5d-10d達(dá)30mm-50mm，菌落正面顏色為白—淡黃—褐黑色，逐漸加深，中央部分形成大量黑色孢子堆。菌落圓形，邊緣整齊，菌落背面顏色為無色，后期變?yōu)闇\黃色。菌種菌絲無色，絨毛狀，緊密，后期表面凝聚黑色物質(zhì)；分生孢子梗從菌絲上的厚壁足細(xì)胞出生，真立，多數(shù)無隔膜，粗大。在30℃、200r/min的條件液體培養(yǎng)7d，測定菌絲體的干重，得到的生長曲線見圖2。發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)液中形成許多白色的菌絲體小球，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長，菌絲體小球的體積不斷變大，數(shù)量不斷增多，說明該菌種能充分利用培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行生長。
4、菌種發(fā)酵條件1)底物蔗糖濃度對菌種產(chǎn)酸量的影響菌種在蔗糖濃度分別為10g/L、15g/L、20g/L、25g/L、30g/L的培養(yǎng)液中振蕩培養(yǎng)7天，各發(fā)酵液的pH值差異見圖3。培養(yǎng)7天后，底物蔗溏濃度分別為10g/L、15g/L、20g/L、25g/L、30g/L的發(fā)酵液pH值依次降到2.51、2.42、2.24、2.13、1.98。說明在本發(fā)明研究條件下，底物濃度大時(shí)，菌種發(fā)酵產(chǎn)生的有機(jī)酸也多。
2)培養(yǎng)溫度對菌種產(chǎn)酸及生長量的影響菌種在25℃、30℃、35℃三種溫度下分別振蕩發(fā)酵培養(yǎng)5d，不同溫度下的發(fā)酵液pH值見圖4。可以看出，菌種在培養(yǎng)溫度為30℃時(shí)pH值最低，產(chǎn)酸最多，同時(shí)菌絲體的生物量也最大，說明菌株最適合在溫度30℃下生長并進(jìn)行有機(jī)酸的發(fā)酵。
3)不同搖床轉(zhuǎn)速對菌種產(chǎn)酸的影響菌種在100r/min、150r/min、200r/min、250r/min、300r/min五種轉(zhuǎn)速下，發(fā)酵培養(yǎng)7d，測定不同轉(zhuǎn)速下發(fā)酵液的pH值，結(jié)果見圖5。說明隨著轉(zhuǎn)速的提高，菌種的產(chǎn)酸量增大，生物量也增加。其原因是在一定范圍內(nèi)，隨著轉(zhuǎn)速提高，培養(yǎng)液中有效溶解氧的數(shù)量增多，有促于好氧微生物的生長繁殖。
5、菌種性能檢測實(shí)例1 浸除鋁土礦石中雜質(zhì)鐵礦物的實(shí)驗(yàn)1用100mL酸化浸礦液浸出10g含雜質(zhì)鐵的1#鋁土礦，80℃下攪拌浸出6h。鋁土礦石中Fe2O3含量由浸出前的4.56％下降到浸出后的0.69％。而用同樣pH值的硫酸溶液進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)，礦石中Fe2O3含量只從浸除前的4.56％下降到3.09％。
實(shí)例2 浸除鋁土礦石中雜質(zhì)鐵礦物的實(shí)驗(yàn)2用100mL酸化浸礦液浸出10g含雜質(zhì)鐵的2#鋁土礦，90℃下攪拌浸出6h。鋁土礦石中Fe2O3含量由浸出前的6.36％下降到浸出后的0.48％。而用同樣pH值的硫酸溶液進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)，礦石中Fe2O3含量只從浸除前的6.36％下降到4.57％。
實(shí)例3 浸出鋁土礦石中的雜質(zhì)硅礦物的實(shí)驗(yàn)1在容量為250mL的錐形瓶中裝入100mL液體培養(yǎng)基，菌種在30℃、200r/min條件下培養(yǎng)7天，當(dāng)發(fā)酵液的pH降至1.5-2.5時(shí)，加入10g粒徑小于174μm的低品位鋁土礦石，繼續(xù)培養(yǎng)5d-7d天，然后用規(guī)格為45目的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)篩過濾，收集沉降的鋁土礦浸渣，80℃干燥后進(jìn)行檢測。發(fā)現(xiàn)浸出渣的SiO2含量從浸出前的13.3％下降到8.0％，A/S從4.43提高到8.33。
實(shí)例4 浸出鋁土礦石中的雜質(zhì)硅礦物的實(shí)驗(yàn)2在容量為250mL的錐形瓶中裝入100mL液體培養(yǎng)基，菌種在30℃、200r/min條件下培養(yǎng)7天，當(dāng)發(fā)酵液的pH降至1.8時(shí)，加入10g粒徑小于174μm的低品位鋁土礦石，繼續(xù)培養(yǎng)6天，然后用規(guī)格為45目的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)篩過濾，收集沉降的鋁土礦浸渣，80℃干燥后進(jìn)行檢測。發(fā)現(xiàn)浸出渣的SiO2含量從浸出前的11.6％下降到6.7％，A/S從7.33提高到10.45。
權(quán)利要求
1.一種高效鋁土礦微生物選礦菌種，其特征在于此菌是具有強(qiáng)產(chǎn)有機(jī)酸能力的黑曲霉菌(Aspergillus niger)，在中國專利局指定的保藏單位中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心保藏，保藏編號為CGMCC NO.1539。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效鋁土礦微生物選礦菌種，其特征在于該菌的形態(tài)和培養(yǎng)條件為1)該菌種在查氏培養(yǎng)基上生長，形成的菌落大小5d-10d達(dá)30mm-50mm，菌落正面顏色為白-淡黃-褐黑色，逐漸加深，中央部分形成大量黑色孢子堆。菌落圓形，邊緣整齊，菌落背面顏色為無色，后期變?yōu)闇\黃色；菌種菌絲無色，絨毛狀，緊密，后期表面凝聚黑色物質(zhì)；分生孢子梗從菌絲上的厚壁足細(xì)胞出生，真立，多數(shù)無隔膜，粗大；在液體培養(yǎng)基中搖瓶振蕩培養(yǎng)2d-7d，形成大量的白色菌絲體小球，培養(yǎng)基的pH值下降到1.5-3.5。2)固體培養(yǎng)基馬鈴薯200g，蔗糖10g，瓊脂15g-20g，水1000mL，加入1.6％的溴甲酚紫乙醇溶液1mL-2mL，pH自然，121℃滅菌20min；液體培養(yǎng)基NaNO32g，K2HPO41g，KCl 0.5g，MgSO40.5g，F(xiàn)eSO40.01g，蔗糖15g，水1000mL，pH自然，121℃滅菌20min；3)生長溫度為20℃-35℃，最適生長溫度為25℃-30℃，pH2.5-7.5能生長，最適pH為5.5-6.5，好氧生長。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效鋁土礦微生物選礦菌種的篩選方法，其特征是從鋁土礦區(qū)采集表層土壤及鋁土礦石樣品，約1m2的區(qū)域內(nèi)采集5個(gè)點(diǎn)的土樣或礦樣，每個(gè)點(diǎn)采集約200g樣品，土樣或礦樣混合后分別裝入采樣紙袋內(nèi)；裝有100mL滅菌水的燒杯中加入10g土樣或礦樣，充分?jǐn)嚢?0min，使吸附在礦物顆粒上的微生物孢子、菌絲體等脫附進(jìn)入水溶液中，配成懸液；采用平板稀釋分離法進(jìn)行分離，在無菌操作條件下取1mL懸液于高溫滅菌的培養(yǎng)皿中，然后倒入10mL冷卻到40℃左右的培養(yǎng)基，混合均勻，完全冷卻后即成固體分離平板。將平板倒置于生化培養(yǎng)箱中，25℃-30℃條件下培養(yǎng)2d-7d，將生長部位培養(yǎng)基由紫色變?yōu)辄S色的菌落挑出，進(jìn)行純化培養(yǎng)、篩選。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋁土礦微生物選礦菌種黑曲霉(Aspergillus niger)及其篩選方法。其特在于高效鋁土礦微生物選礦菌種是一株黑曲霉菌(Aspergillus niger)，保藏在中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，保藏編號為CGMCC NO.1539。菌種的篩選方法包括(1)樣品采集；(2)菌種篩選；(3)菌種生長條件；(4)性能檢測。本發(fā)明篩選的微生物菌種存在于土壤和礦石中，經(jīng)測定，該菌種具有良好的鋁土礦除鐵效果和一定的脫硅效果。
文檔編號C12R1/685GK1793322SQ200510124009
公開日2006年6月28日 申請日期2005年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月28日
發(fā)明者周吉奎, 鈕因健, 李旺興, 顧松青, 尹中林, 李軍亮, 李花霞, 曹慧君 申請人:中國鋁業(yè)股份有限公司