CN102796689B - 一种快速启动铁氧化菌活性的细胞培养方法 - Google Patents
一种快速启动铁氧化菌活性的细胞培养方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102796689B CN102796689B CN201210322233.4A CN201210322233A CN102796689B CN 102796689 B CN102796689 B CN 102796689B CN 201210322233 A CN201210322233 A CN 201210322233A CN 102796689 B CN102796689 B CN 102796689B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- iron
- oxidizing bacteria
- reductive agent
- bacterium liquid
- cell cultures
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 title claims abstract description 39
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 230000000694 effects Effects 0.000 title claims abstract description 11
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 33
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 16
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 15
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 13
- GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L sodium sulfite Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])=O GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 11
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 claims description 9
- 239000001117 sulphuric acid Substances 0.000 claims description 9
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 claims description 9
- 241000605222 Acidithiobacillus ferrooxidans Species 0.000 claims description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 6
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 5
- 241000589921 Leptospirillum ferrooxidans Species 0.000 claims description 4
- 241000605118 Thiobacillus Species 0.000 claims description 3
- 244000005700 microbiome Species 0.000 abstract description 9
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 abstract description 5
- 241000209094 Oryza Species 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 7
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 5
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 4
- PQUCIEFHOVEZAU-UHFFFAOYSA-N Diammonium sulfite Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S([O-])=O PQUCIEFHOVEZAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000010718 Oxidation Activity Effects 0.000 description 3
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- BHZRJJOHZFYXTO-UHFFFAOYSA-L potassium sulfite Chemical compound [K+].[K+].[O-]S([O-])=O BHZRJJOHZFYXTO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 235000019252 potassium sulphite Nutrition 0.000 description 3
- 235000010265 sodium sulphite Nutrition 0.000 description 3
- 241000775208 Leptospirillum ferriphilum Species 0.000 description 2
- 241000976122 Leptospirillum ferrodiazotrophum Species 0.000 description 2
- YYXHRUSBEPGBCD-UHFFFAOYSA-N azanylidyneiron Chemical compound [N].[Fe] YYXHRUSBEPGBCD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009854 hydrometallurgy Methods 0.000 description 2
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 2
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 2
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003914 acid mine drainage Methods 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 1
- 230000009514 concussion Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 1
- 238000009629 microbiological culture Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 1
Landscapes
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
本发明涉及一种快速启动铁氧化菌活性的细胞培养方法。该方法是将铁氧化菌接种到新鲜的培养基后，利用还原剂将培养基中对微生物有抑制作用的离子全部还原，调整接种菌株后培养基的离子构成，然后再在一定温度下通空气或摇床进行细胞培养，该方法技术操作简单，可有效缩短接种细胞后的延滞期，快速启动铁氧化菌的活性，便于实验室操作及工业连续生产，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种快速启动铁氧化菌活性的细胞培养方法。
背景技术
铁氧化菌是具有重要工业应用价值的微生物，能够通过氧化酸性环境中的Fe2+、各种还原性硫化物等获得维持其生长的能量，常见的铁氧化菌有氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)、氧化亚铁钩端螺旋菌(Leptospirillum ferrooxidans)、嗜铁钩端螺旋菌(Leptospirillumferriphium)、嗜热氧化亚铁钩端螺旋菌(Leptospirillumthermoferrooxidans)、固氮氧化亚铁钩端螺旋菌(Leptospirillumferrodiazotrophum)等，在湿法冶金、脱硫、重金属污染的治理、酸性矿坑废水的处理等领域有着重要的应用价值。在实验室培养和工程应用过程中，铁氧化菌以菌液的形式接种到新的培养基或反应堆等环境后，往往存在适应时间长，细胞活性恢复慢等问题，特别是工程应用过程中，细胞活性恢复的速度，直接影响到生产的效率和质量。
对此，常规的方法是通过改善微生物的外部生长条件，调控保持适宜的温度、pH、通气量、接种量等来获得最佳的细胞活性启动速度和培养效果。例如，Acidithiobacillus ferrooxidans菌液通常以10%的体积比接种到新的9K培养基，在适宜的初始pH(2.0左右)、温度(30°C左右)下，通气或震荡培养。在这种适宜的pH值和温度下，细菌能正常生长，在一定程度上可缩短细胞的迟缓期，提高生产效率。
尽管改善微生物的外部生长条件，能在一定程度上缩短细胞的迟缓期，但其铁氧化活性启动速度仍受到一定的限制。Acidithiobacillusferrooxidans菌以10%的体积比接种到新的培养基，在初始pH 2.0、温度30°C下培养，一般仍需要15-30h的迟缓期，其氧化活性仍然无法较好地满足工业应用，特别是生物脱硫、生物湿法冶金等应用过程中，由于细胞活性较慢的启动速度，极大地影响了反应效率和效果。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术缺陷，提出一种快速启动铁氧化菌活性的细胞培养方法。
本发明通过以下技术方案实现其技术目的：
菌液中的Fe3+离子对铁氧化菌具有强烈的抑制作用，本技术发明，利用还原剂将铁氧化菌菌液中对微生物有抑制作用的Fe3+离子还原，然后再接种到新鲜的培养基或反应堆，或者将菌液接种到新鲜的培养基、反应堆以后，利用还原剂将铁氧化菌菌液中对微生物有抑制作用的Fe3+离子还原，调节反应体系的酸碱度至合适数值，再在5-35°C温度下通空气或摇床进行细胞培养。
本发明提供一种快速启动铁氧化菌活性的细胞培养方法，该方法为利用还原剂将具有亚铁氧化活性的铁氧化菌菌液中对微生物有抑制作用的Fe3+离子还原，调整培养体系的离子构成，然后再在5-35°C温度下通空气进行细胞培养或摇床进行细胞培养。
上述方法中，所述的具有亚铁氧化活性的铁氧化菌优选为氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)、氧化亚铁钩端螺旋菌(Leptospirillum ferrooxidans)、嗜铁钩端螺旋菌(Leptospirillumferriphium)、嗜热氧化亚铁钩端螺旋菌(Leptospirillumthermoferrooxidans)或固氮氧化亚铁钩端螺旋菌(Leptospirillumferrodiazotrophum)。上述提及的菌种，可以在中国工业微生物菌种保藏管理中心(China Center of Industrial Culture Collection,CICC)、中国典型培养物保藏中心(China Center of Type Culture Collection，CCTCC)等菌种保藏中心购得。
还原剂优选为亚硫酸铵、亚硫酸钾、硫化钠、铁粉、硫化氢、亚硫酸钠中的任何一种；还原剂的用量优选为0.02-0.5mol/L，最优选的加入量为略高于菌液中Fe3+离子摩尔浓度的二分之一。
菌液的接种量优选为体积比1%-50%。
具体地，本发明解决其技术问题所采用的具体方法步骤是：
(1)取0.1-50L的具有亚铁氧化活性的铁氧化菌菌液，按照0.02-0.5mol/L量加入亚硫酸铵、亚硫酸钾、硫化钠、铁粉、硫化氢、亚硫酸钠中的任何一种还原剂，最佳加入量为略高于菌液中Fe3+离子摩尔浓度的二分之一。
(2)轻轻震荡，使还原剂反应完全，用稀硫酸、氢氧化钠、氨水等调酸碱性，使其恢复到pH 1.0-3.0。
(3)将步骤(2)得到的菌液按照体积比1%-50%接种到新的液体培养基或反应堆中，5-35°C温度下，通空气进行细胞培养或摇床进行细胞培养。
另外，本发明解决其技术问题也可采用以下具体方法步骤：
(1)取0.1-50L的具有亚铁氧化活性的铁氧化菌菌液，按照体积比1%-50%接种到新的液体培养基或反应堆中。
(2)按照0.02-0.5mol/L量加入亚硫酸铵、亚硫酸钾、硫化钠、铁粉、硫化氢、亚硫酸钠中的任何一种还原剂，最佳加入量为反应体系中Fe3+离子摩尔浓度的二分之一。
(3)使还原剂反应完全，用稀硫酸、氢氧化钠或氨水等调酸碱性，使其恢复到pH 1.0-3.0，然后5-35°C温度下，通空气进行细胞培养或摇床进行细胞培养。
本发明方法中涉及的新的液体培养基为(NH4)2SO43g/l，KCl 0.1g/l，K2HPO40.5g/l，MgSO4·7H2O 0.5g/l，Ca(NO3)2·4H2O 0.01g/l，10-90g/lFeSO4·7H2O，用稀硫酸、氢氧化钠、氨水等调酸碱性，使其pH 1.0-3.0。
本发明的有益效果是：利用还原剂，将反应启动伊始体系中对微生物有抑制作用的Fe3+离子还原，使其还原成可为细胞生长提供能量的Fe2+，解决了反应体系，特别是新接种的反应体系中Fe3+对微生物的抑制作用，从而更快地启动铁氧化菌的反应活性，实现了连续、高效地细胞培养和反应过程，大大提高了生产效率，进一步推动了铁氧化菌实验室培养以及生物脱硫、湿法冶金、污染治理等工业领域的规模生产和应用。
具体实施方式
以下结合实施例详细地说明本发明。实施方案为便于更好的理解本发明，但并非对本发明的限制。
实施例1：
配制新的液体培养基：(NH4)2SO43g/l，KCl 0.1g/l，K2HPO40.5g/l，MgSO4·7H2O 0.5g/l，Ca(NO3)2·4H2O 0.01g/l，44.5g/l FeSO4·7H2O，用稀硫酸调节pH到2.0。取100ml已用培养基培养好的Acidithiobacillusferrooxidans菌液，加入铁粉0.45g左右，轻轻震荡，使菌液中的Fe3+离子全部还原成Fe2+，用稀硫酸调节pH到2.0，然后将该菌液按照10%体积比，即100ml菌液接种到900ml新配制的液体培养基中，在30°C左右通空气或恒温摇床培养，6-10小时，细胞显示出较明显的氧化活性，并开始生长。
实施例2：
配制新的液体培养基：(NH4)2SO43g/l，KCl 0.1g/l，K2HPO40.5g/l，MgSO4·7H2O 0.5g/l，Ca(NO3)2·4H2O 0.01g/l，40g/l FeSO4·7H2O，用稀硫酸调节pH到1.7。取200ml已培养好的Leptospirillum ferrooxidans菌液，将菌液接种到1800ml新配制的液体培养基中，加入亚硫酸钠2g左右，轻轻震荡，使之反应完全，用稀硫酸调节pH到1.7，然后，在35°C左右通气或恒温摇床培养，5-10小时，细胞显示出较明显的氧化活性，40-50小时，Fe2+离子几乎全部被氧化。
Claims (2)
1.一种快速启动铁氧化菌活性的细胞培养方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:
(1)取0.1-50L的氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)菌液，按照0.02-0.5mol/L量加入铁粉作为还原剂，并且所述的还原剂的加入量为略高于菌液中Fe3+离子摩尔浓度的二分之一；
(2)轻轻震荡，使还原剂反应完全，用稀硫酸、氢氧化钠或氨水调酸碱性，使其恢复到pH 1.0-3.0；
(3)将步骤(2)得到的菌液按照体积比1％-50％接种到新的液体培养基或反应堆中，5-35℃温度条件下通空气进行细胞培养或摇床进行细胞培养。
2.一种快速启动铁氧化菌活性的细胞培养方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:
(1)取0.1-50L的氧化亚铁钩端螺旋菌(Leptospirillumferrooxidans)菌液，按照体积比1％-50％接种到新的液体培养基或反应堆中；
(2)按照0.02-0.5mol/L量加入亚硫酸钠作为还原剂，并且所述的还原剂的加入量为略高于菌液中Fe3+离子摩尔浓度的二分之一；
(3)使还原剂反应完全，用稀硫酸、氢氧化钠或氨水调酸碱性，使其恢复到pH 1.0-3.0，然后5-35℃温度条件下通空气进行细胞培养或摇床进行细胞培养。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210322233.4A CN102796689B (zh) | 2012-09-04 | 2012-09-04 | 一种快速启动铁氧化菌活性的细胞培养方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210322233.4A CN102796689B (zh) | 2012-09-04 | 2012-09-04 | 一种快速启动铁氧化菌活性的细胞培养方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102796689A CN102796689A (zh) | 2012-11-28 |
| CN102796689B true CN102796689B (zh) | 2015-09-09 |
Family
ID=47195998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210322233.4A Expired - Fee Related CN102796689B (zh) | 2012-09-04 | 2012-09-04 | 一种快速启动铁氧化菌活性的细胞培养方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102796689B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108998396B (zh) * | 2018-08-28 | 2019-07-30 | 中南大学 | 一种铁氧化浸矿微生物的培养方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101413010A (zh) * | 2007-07-19 | 2009-04-22 | 拜奥希格马公司 | 用于转化嗜酸硫杆菌属细菌的质粒及转化方法 |
| CN101935621B (zh) * | 2010-02-04 | 2011-11-23 | 山东大学 | 一株嗜酸氧化亚铁硫杆菌基因工程菌及其应用 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1895747A (zh) * | 2006-06-23 | 2007-01-17 | 兰州大学 | 一种生物及化学两级反应器处理硫化氢工艺 |
| CN102174425B (zh) * | 2010-12-23 | 2012-10-10 | 核工业北京化工冶金研究院 | 一株嗜酸硫杆菌及其应用 |
-
2012
- 2012-09-04 CN CN201210322233.4A patent/CN102796689B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101413010A (zh) * | 2007-07-19 | 2009-04-22 | 拜奥希格马公司 | 用于转化嗜酸硫杆菌属细菌的质粒及转化方法 |
| CN101935621B (zh) * | 2010-02-04 | 2011-11-23 | 山东大学 | 一株嗜酸氧化亚铁硫杆菌基因工程菌及其应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102796689A (zh) | 2012-11-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107794368B (zh) | 一种基于微生物生长和化学调控增强黄铜矿浸出的方法 | |
| CN103224965A (zh) | 一种微生物发酵生产吡咯喹啉醌的方法及所用的发酵培养基 | |
| CN103013847A (zh) | 一株产氨浸矿细菌及其培养方法和应用 | |
| CN103627743B (zh) | 提高l-色氨酸发酵产量的方法 | |
| CN102643770A (zh) | 利用合成培养基纯厌氧生长产丁二酸的大肠杆菌及其应用 | |
| CN103710287A (zh) | 一种氨氧化细菌的培养方法 | |
| CN103305553A (zh) | 一种硫酸亚铁生物资源化处理方法 | |
| CN103966128B (zh) | 一株那不勒斯硫杆菌及其在生物脱硫中的应用 | |
| CN102796689B (zh) | 一种快速启动铁氧化菌活性的细胞培养方法 | |
| CN104911218A (zh) | 一种提高餐厨垃圾高固态发酵产沼气的方法 | |
| CN104694585A (zh) | 一种赤藓糖醇的生产方法 | |
| CN101805829A (zh) | 高硫/铜比次生硫化铜矿选择性生物浸出工艺 | |
| CN106635210A (zh) | 一种喜温嗜酸硫杆菌去除沼气中硫化氢的方法 | |
| CN103572048A (zh) | 一种活性炭催化细菌浸钴的方法 | |
| CN104745496A (zh) | 一种耐氟菌及其在含氟溶液中氧化Fe2+为Fe3+的工艺 | |
| CN103865915B (zh) | 一种氧化亚铁硫杆菌固定化载体及其固定化方法和应用 | |
| CN104492251B (zh) | 一种络合铁的微生物催化再生方法 | |
| CN107119188B (zh) | 一种基于亚硝化菌还原-稀酸溶释浸提氧化锰矿中锰的方法 | |
| CN106636635B (zh) | 一种铁矿石生物堆浸脱硫工艺 | |
| CN109182751B (zh) | 一种基于铁硫代谢调控促进黄铜矿生物浸出的方法 | |
| CN102747114A (zh) | 一种用短暂厌氧发酵调节重组大肠杆菌代谢的方法 | |
| CN106554837A (zh) | 一种含铁化合物和喜温嗜酸硫杆菌联合去除沼气中硫化氢的方法 | |
| CN105803194A (zh) | 一种利用高砷离子耐受性浸矿微生物进行含砷难浸金矿微生物预氧化的方法 | |
| CN103088100A (zh) | 一种混合菌种快速催化氧化钛白副产物制备聚合铁的方法 | |
| CN100413959C (zh) | 一种分离嗜温硫氧化硫化杆菌的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150909 |