CN104830702B - 一种耐铝型材电镀镍槽液的卷枝毛霉fnzj3‑2‑2及其应用 - Google Patents

一种耐铝型材电镀镍槽液的卷枝毛霉fnzj3‑2‑2及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一株耐铝材电镀镍槽液的优势富镍真菌——卷枝毛霉FNZJ3‑2‑2的筛选及其应用。所述卷枝毛霉（Mucor circinelloides）FNZJ3‑2‑2，保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏日期2014年9月19日，保藏编号为CGMCC No.9684。本发明提供的菌株能耐受pH为4.2～4.5的碱度，并能表现出优良的富镍能力和生长活性，在铝型材电镀镍槽液的生物净化中具有良好的应用前景。

Description

一种耐铝型材电镀镍槽液的卷枝毛霉FNZJ3-2-2及其应用
技术领域
本发明属于微生物应用技术领域，涉及一种耐铝型材电镀镍槽液的卷枝毛霉FNZJ3-2-2的筛选及其应用。
背景技术
铝型材成品是由原材料铝与镁、硅、铜、铁、锌等金属元素配比熔炼成铝合金，铝合金再经挤压而制成。截至2011年末，全球铝型材产能约在2,638万吨左右。全球铝型材的消耗量由2007年的约13,200,000吨增长至2011年的约19,490,000吨(其中工业型材占33％，建筑型材占67％)。2011年，中国为全球铝型材消耗量最大的市场，约占全球铝型材产品消耗量的58％，我国铝型材工业已有50多年，尽管近20年进步显著，但铝型材在熔铸、挤压、表面处理、废料回收再生技术方面仍有进一步改善的空间。
铝是地壳中一种含量最多并且十分活泼的金属，占7％(质量分数)以上，为阻遏其表面氧化或受周围环境的影响而造成缺陷，铝型材使用前需要进行表面处理。铝型材表面处理主要有氟碳喷涂、粉沫喷涂、阳(阴)极氧化、电泳、电镀等。经过处理便可在铝型材表面形成一层甚至多层保护膜，显得美观,并且耐腐蚀，可提高机械强度并延长使用寿命，成为具有优良力学性能的复合材料。
利用电解的方法使金属或合金沉积在工件表面，以形成均匀、致密、结合力良好的金属层的过程叫电镀。铝型材的电镀可分为镀锌、镀镍、镀铜、镀锡、镀银/金等，其中镀镍因使表面更接近于金属的自然光泽而最为常用。铝型材电镀镍槽液为硫酸和硼酸的高镍溶液，其所含重金属成分复杂，且呈强酸性，若不慎排入自然界，势必造成严重污染和危害，同时还导致大量的资源浪费。另一方面，电镀镍铝型材废水和废渣中也含有一定数量的镍，若能将其回收，则既能减轻环境污染，又能提高经济效益。
微生物因具有很强的重金属吸附和富集作用而被广泛用于各类重金属废液和废渣的生物法处理中。生物法处理各类重金属废液和废渣的前提是获得纯的优势富镍菌株，这是本领域目前有待解决的关键问题。
发明内容
发明目的：本发明的第一个目的是提供一株耐铝型材电镀镍槽液的优势富镍的兼性好氧真菌FNZJ3-2-2。
本发明的第二个目的是提供述上述卷枝毛霉FNZJ3-2-2在处理铝型材电镀镍槽液中的用途。
本发明的第三个目的是提供一种处理铝型材电镀镍槽液的方法。
本发明的第四个目的是提供卷枝毛霉FNZJ3-2-2在制备用于铝型材电镀镍槽液的生物降解剂中的用途。
本发明的第五个目的是提供卷枝毛霉FNZJ3-2-2在构建用于处理铝型材电镀镍槽液的工程菌中的用途。
技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种耐铝型材电镀镍槽液的FNXJ3-2-2，其分类命名为卷枝毛霉(Mucor circinelloides)，该菌株已于2014年9月19号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1号院3号，中国科学院微生物研究所，邮编：100101，保藏编号为CGMCCNo.9684。
所述卷枝毛霉FNZJ3-2-2由江苏省盐城市城东污水自来水厂回流池中的活性污泥中分离得到，具有如下生物学特征：菌落菌落圆形，不透明，不整齐，表面长有长菌丝，在培养基正面呈灰绿色，反面呈灰褐色。该菌株菌丝细长致密，气生菌丝和分生孢子均均白色，分生孢子呈圆形至椭圆形，大小为2.5～4.0×2.5～5.5μm。
上述的卷枝毛霉FNXJ3-2-2在处理铝型材电镀镍槽液中的用途。
上述的用途，将上述卷枝毛霉FNXJ3-2-2接种于用铝型材电镀镍槽液配制的发酵培养液中进行培养。
一种处理铝型材电镀镍槽液的方法，所述方法包括，将上述的卷枝毛霉FNXJ3-2-2接种于发酵培养液中进行培养。
所述的方法中，所述铝型材电镀镍槽液的镍含量为11.3～11.5g/L，所述铝型材电镀镍槽液的pH为4.2～4.5。
上述卷枝毛霉FNZJ3-2-2的接种量为1.0×107～8.0×107个菌株/ml所述发酵培养液。
上述卷枝毛霉FNZJ3-2-2的接种量为2.0×107～5.0×107个菌株/ml所述发酵培养液。
上述发酵培养条件为28～30℃，150～160r/min；培养液的瓶装量为30～40％(V/V)。
上述的卷枝毛霉FNZJ3-2-2在制备用于铝型材电镀镍槽液的生物降解剂中的用途。
上述的卷枝毛霉FNZJ3-2-2在构建用于处理铝型材电镀镍槽液的工程菌中的用途。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：本发明获得了一株能耐铝型材电镀镍槽液的优势富镍真菌。对于铝型材电镀镍槽液(为硫酸和硼酸的镍金属液，镍含量为11.3～11.5g/L，pH4.2～4.5)，实验证明，本发明提供的卷枝毛霉FNZJ3-2-2能在用铝型材电镀镍槽液配制的发酵培养液中生长，并显著富集镍，由此证明该菌株可以耐受pH为4.2～4.5的碱度，并能表现出优良的镍富集能力和生长活性。并且对于该发酵培养液，其中，卷枝毛霉FNZJ3-2-2在好氧条件下的镍富集率和含菌量分别达52.7％和3.72×108个菌株/ml；在厌氧条件下，的富镍率和含菌量分别达48.2％和2.75×108个菌株/ml。这说明，在高酸度条件以及厌氧或好氧条件下，卷枝毛霉FNZJ3-2-2均表现出了优良的镍富集能力和生长活性。因此，作为耐铝型材电镀镍槽液的优势富镍真菌，卷枝毛霉FNZJ3-2-2在铝型材电镀镍槽液的生物净化中具有良好的应用前景。
附图说明
图1为卷枝毛霉FNZJ3-2-2的菌落形态。
图2为TEM电镜下卷枝毛霉FNZJ3-2-2的孢子形态(×5000)。
图3为卷枝毛霉FNZJ3-2-2的系统发育树。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明进一步说明，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的药材原料、试剂材料等，如无特殊说明，均为市售购买产品。其中，铝型材电镀镍槽液采自辽宁永壮铝塑集团有限公司铝型材电镀镍槽，活性污泥采自江苏省盐城市城东污水自来水厂回流池。
实施例1：卷枝毛霉FNZJ3-2-2的分离、纯化及鉴定
1.分离及纯化
富集培养：取未铝型材电镀镍槽液污染的江苏省盐城市城东污水自来水厂回流池中的活性污泥(含水量为16.94±1.47％，pH为5.09±0.21，土壤有机质为304.85±6.95g/kg，全氮为41.90±3.10g/kg，全磷为24.95±2.05g/kg)，封装于无菌袋中置于4℃冰箱保存。分别将用蒸馏水稀释为1倍、1/2倍、1/3倍、1/4倍、1/5倍、1/10倍和1/20倍的100mL铝型材电镀镍槽液与采集的活性污泥约10L一起放入装有玻璃珠的250mL锥形瓶中，另外，用双蒸水按相同方法做一对照。分别于28℃、160r/min的恒温摇床中进行好氧培养和液体石蜡液封厌氧培养7-15d，得富集培养液。
初筛：取1ml富集培养液涂布于孟加拉红琼脂培养基上，于28℃的生化培养箱中培养2天，将长出的菌落逐一挑出，并按照菌株分离纯化的常规方法，获得多株纯菌株。将这些纯菌株逐一挑入事先装有约130μL选择性培养基(孟加拉红琼脂培养基32.8g/L、1倍铝型材电镀镍槽液1000mL)的96孔平板上，培养1天后，用6mm无菌滤纸片吸收培养液后贴于孟加拉红琼脂培养基上，每皿均匀地贴6个，分别于28～30℃的生化培养箱中培养2-4天，根据滤纸片周围生长圈大小，判断菌株的降解能力，挑取出生长圈较大的多个优势好氧/厌氧菌株。最终得到4株初筛优势富镍好氧菌株，分别命名为FNZJ3-2-1、FNZJ3-2-2、FNZJ3-2-6和FNZJ3-2-9。
复筛：将初筛菌株活化后用无菌水稀释成适当浓度的菌悬液，FNZJ3-2-1、FNZJ3-2-2、FNZJ3-2-6和FNZJ3-2-9的含菌量分别为4.42×108个菌株/ml、6.84×108个菌株/ml、7.21×108个菌株/ml、6.73×108个菌株/ml)，以10％(V/V)接种量接入100mL发酵培养液中，分别于28～30℃水浴恒温振荡器培养4天，测定发酵培养液中镍含量和含菌量，并计算富镍率，如表1所示。选对铝型材电镀镍槽液有较高富镍能力的菌株作为优势富镍菌株，结果为“FNZJ3-2-2”。
表1初筛菌株发酵培养4天的复筛结果
2.鉴定
对筛选的优势富镍真菌进行形态学观察(菌落形态和孢子形态)，委托生工生物工程(上海)股份有限公司进行ITS区序列分析，测序结果见序列表中的SEQ ID NO:1。
形态学观察发现，FNZJ3-2-2菌株的菌落为为圆形，不透明，不整齐，表面长有气生菌丝，菌丝细长致密，气生菌丝和分生孢子均均白色，在培养基正面呈灰绿色，反面呈灰褐色。菌落形态见图1。委托中国科学院海洋研究所用SEM(扫描电子显微镜)观察FNZJ3-2-2菌株的孢子形态，见图2。该菌株分生孢子呈圆形至椭圆形，大小为2.5～4.0×2.5～5.5μm。
获得FNZJ3-2-2的ITS区序列，将其与Genbank中的基因序列进行同源性比较，发现其属于毛霉(Mucor)属，然后通过系统发育树的建立(图3)，判断FNZJ3-2-2可能为卷枝毛霉(Mucor circinelloides)。结合形态学观察结果(图1和图2)，最终确定FNZJ3-2-2为卷枝毛霉(Mucor circinelloides)。
3.兼性好氧性
将卷枝毛霉FNZJ3-2-2涂布于孟加拉红琼脂培养基上，分别于28～30℃的生化好氧培养箱中和厌氧培养箱中培养2～7天，每天观察菌苔生长情况。结果表明，卷枝毛霉FNZJ3-2-2在好氧和厌氧条件下均能正常生长，且好氧培养较厌氧培养生长更为旺盛，结合初筛结果，确定卷枝毛霉FNZJ3-2-2为兼性好氧菌。
实施例2：卷枝毛霉FNZJ3-2-2在有氧和无氧条件下的铝型材电镀镍槽液处理作用
取铝型材电镀镍槽液1000ml，向其中依次添加K2HPO44.35g，KH2PO41.7g，NH4NO31.05g，MgSO4·7H2O 0.2g，MnSO40.05g，FeSO4·7H2O 0.001g，用1mol/L的HCl调至pH4.2～4.5，得发酵培养液。
将实施例1获得的卷枝毛霉FNZJ3-2-2用无菌水稀释成适当浓度的菌悬液，接种100mL的发酵培养液中，使卷枝毛霉FNZJ3-2-2的接种量为3.16×107个菌株/ml发酵培养液，然后于28℃水浴恒温振荡器培养4天。所做培养分成有氧组和无氧组，其中有氧组为160r/min振荡培养，培养液的瓶装量为35％(V/V)，无氧组为在培养液表面加约1cm的液体石蜡，其它条件与有氧组相同。
上述实验平行进行2组，分别为试1和试2，同时将不接种卷枝毛霉FNZJ3-2-2的培养液作为空白对照，培养4天后测定培养液中含菌量和镍含量，计算富镍率(％)，结果如表2所示。
表2 Mucor circinelloides FNZJ3-2-2发酵培养4天的试验结果
结果表明，卷枝毛霉FNZJ3-2-2在发酵培养液中能正常生长，并保持较高的富镍率和含菌量。并且对于该发酵培养液，其中，卷枝毛霉FNZJ3-2-2在好氧条件下的富镍率达52.7％，含菌量达3.72×108个菌株/ml；在厌氧条件下的富镍率达48.2％，含菌量达2.75×108个菌株/ml。这证明，卷枝毛霉FNZJ3-2-2可以耐受高酸度，同时在厌氧和好氧条件下均能实现显著的富镍能力，因此在铝型材电镀镍槽液的生物净化中具有良好的应用前景。
实施例3考察卷枝毛霉FNZJ3-2-2不同接种量的铝型材电镀镍槽液处理作用
与实施例2基本一样，所不同的在于，分别考察了卷枝毛霉FNZJ3-2-2的接种量为1.0×107个菌株/ml发酵培养液，2.0×107个菌株/ml发酵培养液，4.0×107个菌株/ml发酵培养液，5.0×107个菌株/ml发酵培养液，8.0×107个菌株/ml发酵培养液时候铝型材电镀镍槽液处理情况；培养条件为28℃，160r/min；培养液的瓶装量为35％。
培养4天后测定培养液中含菌量和镍含量，计算富镍率(％)，结果如表3所示。
表3不同接种量的Mucor circinelloides FNZJ3-2-2发酵培养4天的试验结果
结果表明，卷枝毛霉FNZJ3-2-2在接种量为1.0×107～8.0×107个菌株/ml发酵培养液时均能在发酵培养液中正常生长，并保持较高的富镍率和含菌量。并且对于接种量为2.0×107～5.0×107个菌株/ml发酵培养液，其中，卷枝毛霉FNZJ3-2-2在好氧条件下的富镍率为43.7～51.5％，含菌量达1.9～3.8×108个菌株/ml；在厌氧条件下的富镍率达36.7～45.9％，含菌量达1.2～2.6×108个菌株/ml。这证明，卷枝毛霉FNZJ3-2-2的最优接种量为2.0×107～5.0×107个菌株/ml发酵培养液，同时在厌氧和好氧条件下均能实现显著的富镍能力，因此在铝型材电镀镍槽液的生物净化中具有良好的应用前景。
以上对本发明具体实施方式的描述并不限制本发明，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变或变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求的范围。

Claims (10)

1.一种耐铝型材电镀镍槽液的卷枝毛霉FNZJ3-2-2，其特征在于，其分类命名为卷枝毛霉（Mucor circinelloides），该菌株已于2014年9 月19号保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC No.9684。
2.权利要求1所述的卷枝毛霉FNZJ3-2-2在处理铝型材电镀镍槽液中的用途。
3.根据权利要求2所述的用途，其特征在于，将所述卷枝毛霉FNZJ3-2-2接种于用铝型材电镀镍槽液配制的发酵培养液中进行培养。
4.一种处理铝型材电镀镍槽液的方法，其特征在于，所述方法包括，将权利要求1所述的卷枝毛霉FNZJ3-2-2接种于用铝型材电镀镍槽液配制的发酵培养液中进行培养。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述铝型材电镀镍槽液的镍含量为11.337g/L，所述铝型材电镀镍槽液的pH为4.2～4.5。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述卷枝毛霉FNZJ3-2-2的接种量为1.0×107~8.0×107个菌株/ml所述发酵培养液。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述卷枝毛霉FNZJ3-2-2的接种量为2.0×107~5.0×107个菌株/ml所述发酵培养液。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述发酵培养条件为28~30℃，150~160 r/min；培养液的瓶装量为30~40%（V/V）。
9.权利要求1所述的卷枝毛霉FNZJ3-2-2在制备用于铝型材电镀镍槽液的生物降解剂中的用途。
10.权利要求1所述的卷枝毛霉FNZJ3-2-2在构建用于处理铝型材电镀镍槽液的工程菌中的用途。
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