CN111304096A - 一株草酸青霉菌及其培养方法和应用 - Google Patents
一株草酸青霉菌及其培养方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111304096A CN111304096A CN202010164601.1A CN202010164601A CN111304096A CN 111304096 A CN111304096 A CN 111304096A CN 202010164601 A CN202010164601 A CN 202010164601A CN 111304096 A CN111304096 A CN 111304096A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lithium
- penicillium oxalicum
- cobalt
- colony
- spore
- 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.)
- Granted
Links
- 241000985513 Penicillium oxalicum Species 0.000 title claims abstract description 48
- 238000012136 culture method Methods 0.000 title claims description 5
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 66
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 66
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 14
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000009629 microbiological culture Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 claims description 15
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 claims description 15
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 claims description 15
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 claims description 14
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims description 12
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 claims description 11
- SESFRYSPDFLNCH-UHFFFAOYSA-N benzyl benzoate Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)OCC1=CC=CC=C1 SESFRYSPDFLNCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000012258 culturing Methods 0.000 claims description 9
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 9
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 8
- 239000002609 medium Substances 0.000 claims description 7
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 claims description 4
- 239000008272 agar Substances 0.000 claims description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 claims description 3
- 241001185540 Charissa ambiguata Species 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims 1
- 238000009630 liquid culture Methods 0.000 claims 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 abstract description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 9
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000003899 bactericide agent Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 10
- CKFRRHLHAJZIIN-UHFFFAOYSA-N cobalt lithium Chemical compound [Li].[Co] CKFRRHLHAJZIIN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 7
- 229910001429 cobalt ion Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 6
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 6
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 241000228143 Penicillium Species 0.000 description 5
- XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+) Chemical compound [Co+2] XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 5
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 5
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 5
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 241000605222 Acidithiobacillus ferrooxidans Species 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007400 DNA extraction Methods 0.000 description 1
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 1
- 239000007836 KH2PO4 Substances 0.000 description 1
- 238000012408 PCR amplification Methods 0.000 description 1
- 238000012300 Sequence Analysis Methods 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 210000000601 blood cell Anatomy 0.000 description 1
- 229940041514 candida albicans extract Drugs 0.000 description 1
- 238000009388 chemical precipitation Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 229910052564 epsomite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000002538 fungal effect Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009854 hydrometallurgy Methods 0.000 description 1
- 229910000625 lithium cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido(oxo)cobalt Chemical compound [Li+].[O-][Co]=O BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000013028 medium composition Substances 0.000 description 1
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002068 microbial inoculum Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229910000402 monopotassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000002504 physiological saline solution Substances 0.000 description 1
- GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M potassium dihydrogen phosphate Chemical compound [K+].OP(O)([O-])=O GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000005067 remediation Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 1
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/14—Fungi; Culture media therefor
- C12N1/145—Fungal isolates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12R—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
- C12R2001/00—Microorganisms ; Processes using microorganisms
- C12R2001/645—Fungi ; Processes using fungi
- C12R2001/80—Penicillium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/14—Fungi; Culture media therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B23/00—Obtaining nickel or cobalt
- C22B23/04—Obtaining nickel or cobalt by wet processes
- C22B23/0407—Leaching processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B26/00—Obtaining alkali, alkaline earth metals or magnesium
- C22B26/10—Obtaining alkali metals
- C22B26/12—Obtaining lithium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
- C22B3/18—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes with the aid of microorganisms or enzymes, e.g. bacteria or algae
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
- C22B7/006—Wet processes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mycology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Botany (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Virology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
本发明提供一株草酸青霉菌SYJ‑1，其分类命名为草酸青霉菌(Penicillium oxalicum)，已于2018年11月7日保存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.16497。本发明的草酸青霉菌对废旧锂电池中的重要组成成分钴酸锂具有较强的浸出效果，在较高的固液比条件下可高效率地回收锂，同时也能回收部分钴，并有望实现选择性浸出。并对常见重金属Fe2+、Ni2+、Mn2+、Cu2+及钴酸锂具有较强的抗性，进一步扩大了其应用范围。本发明为将来开发耐受重金属且高效回收废旧锂电池中钴和锂的菌剂提供优良的菌株资源，具有较大的实际应用意义。
Description
技术领域
本发明涉及环境生物技术，尤其涉及一株高含量重金属耐受的草酸青霉菌。
背景技术
随着社会的发展，人类的生活方式产生变化，对电子电气设备的需求越来越大。锂电池由于具有可提供电压较高、工作温度范围广泛、具有理想的放电电阻等优点，广泛应用于各类电子电气设备的储能设备中。但是锂离子电池在使用一段时间后，电极材料会发生膨胀或收缩，导致电池性能变差，最终被废弃。大量废弃的锂电池不仅可能产生严重的环境污染和极大的资源浪费，还存在着严重的安全隐患，因此亟待找到高效合理的处理技术。
目前废旧锂电池回收技术主要包括有高温冶金、物理分选、湿法冶金、生物冶金等。高温冶金通过将废旧锂电池熔化，有效回收钴、镍、铜等，而锂等元素将以炉渣及气体的形式流失。这种方法虽然可行，但是需要高温，且无法回收有机物，耗费大量能源，排放大量有毒气体，产出的合金纯度不高。物理分选采用剪碎机、风力摇床和振动筛将锂电池分级、破碎、分选，最后将所得产物进行高温热处理，浮选回收锂钴氧化物。该方法虽然能够在一定程度上降低生产成本，但是机械运转和高温处理的能耗很大。湿法冶金包括酸浸、溶剂萃取、化学沉淀法、电化学法等，但是这些方法不仅对设备的腐蚀性大，还可能会造成二次污染，存在潜在的环境风险。生物冶金利用微生物进行生物吸附、生物积累、生物浸出，将锂电池中的有价金属以离子的形式溶解到浸出液中，后加以回收，具有明显的环境友好性，且工艺简单、能源消耗低、成本低、回收率高。
目前，对耐受并高效淋滤钴酸锂的微生物的研究主要集中于细菌方面，如嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)等，而真菌方面的研究相对较少，且关于耐受高含量钴酸锂的草酸青霉菌及其在锂电池回收中的应用在国内还未见报道。因此，筛选耐受高含量钴酸锂且能对其进行生物淋滤的真菌，能够满足实际应用所要求的微生物资源，为实施微生物修复提供技术支持，对减少锂电池对生态环境的污染、回收珍贵的有价金属、实现资源再循环具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于，针对电池中重金属的回收问题，为现有技术提供一种真菌，其具有较高效的重金属浸出效果，以实现重金属的生物浸出，实现以较低的成本回收重金属，保护环境。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明第一方面的技术目的是提供一株草酸青霉菌SYJ-1，其分类命名为草酸青霉菌(Penicillium oxalicum)，已于2018年11月7日保存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.16497。
进一步地，上述草酸青霉菌菌株有分隔，具有帚状枝小梗，孢子常为链状生长，多为球形，表面光滑；在孟加拉红平板上菌落边缘为白色，孢子形成后浅黄至浅绿最后至深绿色，菌落中间有明显的突起小环，菌落呈地毯式蔓延生长。
进一步地，上述草酸青霉菌的ITS序列结果见序列表，经过比对，该菌株与青霉属(Penicillium)同源性都很高，与草酸青霉(Penicillium oxalicum)的相似度达99％以上，并存在差异。
本发明第二方面的技术目的是公开了上述草酸青霉菌的培养方法，其液体培养方法为：在蔗糖培养基中接种孢子，在pH值为4-6，温度为30-32℃下培养，无需外加光源，1天后孢子开始发育成粒径约为1mm的菌丝球，后逐渐发育长大，3天后进入稳定期，形成带有绒毛的粒径约为7mm的白色菌丝球。其固体平板培养方法为：利用孟加拉红琼脂培养基进行培养，接种孢子悬液，在温度为30-32℃下培养，无需外加光源，1天后，孢子开始发育，长出白色绒毛，后菌落逐渐从中心向四周蔓延生长变大，平板上菌落边缘为白色，新孢子形成后菌落颜色由浅黄至浅绿最后至深绿色，菌落中间有明显的突起小环，菌落呈地毯式蔓延生长，直至平板被铺满。
本发明第三方面的技术目的是提供所述草酸青霉菌在生物浸出重金属中的应用。
进一步地，上述应用中，所述重金属为锂和钴。本发明的草酸青霉菌对锂的生物浸出率可达到100％，对钴的生物浸出率可达到16％。
进一步地，上述应用中，所述生物浸出重金属是从钴酸锂中溶出锂和钴。
进一步地，上述应用中，所述草酸青霉菌可耐受高浓度的重金属离子溶液，并在高浓度的重金属离子溶液中仍能保持生物浸出性能。
进一步地，上述应用中，所述重金属离子溶液为Fe2+、Ni2+、Mn2+或Cu2+的离子溶液。所述草酸青霉菌可耐受的重金属离子溶液的浓度至少为Fe2+：2000mg/L，Ni2+：200mg/L，Mn2 +：2000mg/L或Cu2+：1000mg/L。
本发明提供了一株草酸青霉菌及其在生物浸出重金属中的应用，与现有技术相比较具有以下优点：
1)本发明的草酸青霉菌对废旧锂电池中的重要组成成分钴酸锂具有较强的浸出效果，在较高的固液比(钴酸锂含量高达7g/L)条件下可高效率地回收锂(对菌株培养40天后锂的回收率达到100％)，同时也能回收部分钴，并有望实现选择性浸出。
2)本发明的草酸青霉菌对锂电池中的常见重金属Fe2+、Ni2+、Mn2+、Cu2+具有较强的抗性，特别是对Fe2+、Mn2+的耐受浓度均达到至少2000mg/L，且仍能保持较高的钴和锂浸出效果，扩大了其应用范围；本发明为将来开发耐受重金属且高效回收废旧锂电池中钴和锂的菌剂提供优良的菌株资源，具有较大的实际应用意义。
3)本发明的草酸青霉菌对钴酸锂具有极强的耐受性能，在高达200g/L的钴酸锂溶液中仍能生长。本发明能为将来开发耐受高浓度钴酸锂并高效回收钴酸锂类废旧锂电池的菌剂提供优良的菌株资源，以缩小工艺规模，降低投资成本。
附图说明
图1为草酸青霉菌SYJ-1菌株体视显微镜(6×)观察照片；
图2为草酸青霉菌SYJ-1菌株菌丝球包裹钴酸锂(固液比为7g/L)观察照片；
图3为草酸青霉菌SYJ-1菌株在摇瓶中培养时溶钴溶锂性能及pH值随动态变化图。
生物材料保藏说明
本发明提供的草酸青霉菌(Penicillium oxalicum)SYJ-1，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心；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；保藏编号：CGMCC No.16497；保藏日期：2018年11月7日。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进一步说明：
实施例1
分离和驯化筛选获得草酸青霉菌SYJ-1：
(1)从四川省绵阳市的锂电池厂排污口表层采集土壤，立即低温保存带回实验室，取1cm3的土壤于100mL蔗糖培养基中(培养基组成：蔗糖(100g/L)，酵母浸粉(1.6g/L)，NaNO3(1.5g/L)，KH2PO4(0.5g/L)，MgSO4·7H2O(0.025g/L)，KCl(0.025g/L))，并在其中加入1g/L的钴酸锂粉末，置于30℃、150r/min的恒温震荡摇床里培养。
(2)培养两天后，将液体摇瓶上清液按照10-6、10-8、10-10、10-12的浓度梯度进行稀释，后接种于含有2％琼脂的蔗糖培养基平板中，置于32℃培养箱中培养五天，挑取真菌菌落进行进一步的筛选及纯化。
(3)将挑取的真菌菌落分别接种于含有1g/L钴酸锂的蔗糖培养基液体摇瓶中，置于30℃、150r/min的恒温震荡摇床里培养。7天后，观察其生物量并使用火焰原子吸收法检测溶液中的钴离子和锂离子含量，进而比较不同菌落对钴酸锂的抗性及溶钴溶锂性能，选择生物量多且溶钴溶锂性能更佳的真菌菌落进行更进一步的筛选和纯化。
(4)将上述生物量多且溶钴溶锂性能更佳的真菌摇瓶上清液按照10-2、10-4、10-6、10-8的浓度梯度进行稀释，后接种于含有1％琼脂的孟加拉红培养基平板中，置于32℃培养箱中培养五天，挑取真菌菌落，分别接种于含有1g/L、3g/L、5g/L、7g/L钴酸锂的蔗糖培养基液体摇瓶中，置于30℃、150r/min的恒温震荡摇床里培养。7天后，观察其生物量并使用火焰原子吸收法检测溶液中的钴离子和锂离子含量，进而比较不同菌落对钴酸锂的抗性及溶钴溶锂性能，选择耐受含量高且溶钴溶锂性能更佳的真菌菌落进行更进一步的筛选和纯化。重复此步骤4次，得到草酸青霉菌SYJ-1。
上述筛选得到的草酸青霉菌SYJ-1在体视显微镜下的照片如图1所示，可见其菌株生长特点是：菌株有分隔，具有帚状枝小梗，孢子常为链状生长，多为球形，表面光滑。在孟加拉红平板上菌落边缘为白色，孢子形成后浅黄至浅绿最后至深绿色，菌落中间有明显的突起小环，菌落呈地毯式蔓延生长。
实施例2
菌株的鉴定：
用Ezup柱式真菌基因组DNA抽提试剂盒提取该菌株的ITS序列，将其进行PCR扩增，获得约600bp长度的扩增产物，后由测序公司进行序列测定，其所测序列见序列表，将所测序列与GenBank数据库中的序列进行BLAST比对，结果表明，该菌株与青霉属(Penicillium)同源性都很高，与草酸青霉(Penicillium oxalicum)的相似度达99％以上。结合形态特征、培养特征及ITS序列分析结果，确定SYJ-1为草酸青霉菌(Penicillium oxalicum)。
实施例3
草酸青霉菌SYJ-1对钴酸锂的耐受性能测定：
用含有1g/L、3g/L、5g/L、7g/L、10g/L、20g/L、40g/L、60g/L、80g/L、100g/L和200g/L十一种浓度的钴酸锂的蔗糖培养基进行SYJ-1的钴酸锂耐受实验。将上述菌株SYJ-1接种于孟加拉红平板上，培养五天后，用生理盐水配制孢子悬液，通过血球板计数法确定孢子悬液浓度为9.6×104个孢子/mL，按照500μL/瓶的接种量分别接种于上述十一个含有不同含量钴酸锂的100mL蔗糖培养基中，置于30℃、150r/min的恒温震荡摇床里培养，培养7天后，观察摇瓶中的菌丝球形成情况。
结果表明，上述十一种浓度的摇瓶中，均存在菌株的生长，且均能形成明显的菌丝球。在1g/L、3g/L、5g/L、7g/L的固液比培养条件下菌丝球能包裹绝大部分的钴酸锂，图2所示为固液比为7g/L时菌丝球包裹钴酸锂的观察照片，可以看到，绝大部分的钴酸锂都被菌丝球包裹，形成粒径约为7mm的小球，表面仍有绒毛，摇瓶底部存在未被包裹的钴酸锂。在含有10g/L、20g/L、40g/L、60g/L、80g/L、100g/L、200g/L钴酸锂的摇瓶中，该菌株仍能形成明显的菌丝球，说明其至少能够耐受200g/L的钴酸锂。
实施例4
草酸青霉菌SYJ-1生物浸出钴和锂的性能测定：
将上述菌株接种于孟加拉红平板上，培养五天后，用生理盐水配制孢子悬液，通过血球板计数法确定孢子悬液浓度为9.6×104个孢子/mL，按照500μL/瓶的接种量接种于含有7g/L钴酸锂的100mL蔗糖培养基中，以含有7g/L钴酸锂的100mL蔗糖培养基不接种为对照(CK)，置于30℃、150r/min的恒温震荡摇床里培养，每隔几天采样，用火焰原子吸收法检测上清液中的钴离子和锂离子含量，用pH计监测体系的pH值动态变化情况，连续测定40天。结果见图3所示。其中，钴的浸出率(Co(％))＝(接种处理后上清液的钴离子含量-对照中上清液的钴离子含量)/培养基中加入的钴酸锂中的钴含量×100，锂的浸出率(Li(％))＝(接种处理后上清液的锂离子含量-对照中上清液的锂离子含量)/培养基中加入的钴酸锂中的锂含量×100。
由图3可见，上述菌株溶钴溶锂性能经过40天的测定，到40天时，溶锂可达100％，溶钴性能达16％，但结合XRD数据及观察结果可见，钴离子和其他代谢产物结合生成的新的沉淀，因此溶液中含量较低。从pH值的变化上看，接种后的第二天pH值迅速下降，到第五天时达到最低值，之后缓慢上升，上升至第十七天时，第二十天再次下降至2.71，此后缓慢上升，但在接种后3-40天中，培养基内pH值始终低于4.2。
实施例5
草酸青霉菌SYJ-1对锂电池中常见重金属的耐受性能测定：
选择含有Fe2+、Ni2+、Mn2+、Cu2+四种不同浓度重金属的蔗糖培养基进行耐受实验，重金属浓度从100mg/L起，依次为100mg/L、200mg/L、500mg/L、1000mg/L和2000mg/L。
将上述菌株接种于孟加拉红平板上，培养五天后，用生理盐水配置孢子悬液，通过血球板计数法确定孢子悬液浓度为9.6×104个孢子/ml，按照500μL/瓶的接种量分别接种于20个含有不同浓度、不同重金属离子的100ml蔗糖培养基中，置于30℃、150r/min的恒温震荡摇床里培养，培养7天后，观察摇瓶中的菌丝球形成情况，结果见表1所示。
表1草酸青霉菌对锂电池中常见重金属的耐受能力
| 离子浓度(mg/L) | 100 | 200 | 500 | 1000 | 2000 |
| Fe<sup>2+</sup> | + | + | + | + | + |
| Ni<sup>2+</sup> | + | + | - | - | - |
| Mn<sup>2+</sup> | + | + | + | + | + |
| Cu<sup>2+</sup> | + | + | + | + | - |
注：“+”为有明显菌丝球形成，“-”为没有明显菌丝球形成。
由表1可以得出，该菌株至少能够耐受浓度分别为2000mg/L、200mg/L、2000mg/L和1000mg/L的Fe2+、Ni2+、Mn2+、Cu2+这四种在锂电池中常见的金属离子。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
SEQUENCE LISTING
<110> 大连理工大学
<120> 一株草酸青霉菌及其培养方法和应用
<130> 新专利申请
<160> 1
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 567
<212> DNA
<213> Penicillium oxalicum
<400> 1
tgcggaagga tcattaccga gtgagggccc tctgggtcca acctcccacc cgtgtttatc 60
gtaccttgtt gcttcggcgg gcccgcctca cggccgccgg ggggcatccg cccccgggcc 120
cgcgcccgcc gaagacacac aaacgaactc ttgtctgaag attgcagtct gagtacttga 180
ctaaatcagt taaaactttc aacaacggat ctcttggttc cggcatcgat gaagaacgca 240
gcgaaatgcg ataagtaatg tgaattgcag aattcagtga atcatcgagt ctttgaacgc 300
acattgcgcc ccctggtatt ccggggggca tgcctgtccg agcgtcattg ctgccctcaa 360
gcacggcttg tgtgttgggc tctcgccccc cgcttccggg gggcgggccc gaaaggcagc 420
ggcggcaccg cgtccggtcc tcgagcgtat ggggcttcgt cacccgctct gtaggcccgg 480
ccggcgcccg ccggcgaaca ccatcaatct taaccaggtt gacctcggat caggtaggga 540
tacccgctga acttaagcat atcaata 567
Claims (8)
1.一株草酸青霉菌SYJ-1，其分类命名为草酸青霉菌(Penicillium oxalicum)，已于2018年11月7日保存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.16497。
2.根据权利要求1所述的草酸青霉菌，其特征在于，其菌落生长特点是：菌株有分隔，具有帚状枝小梗，孢子常为链状生长，多为球形，表面光滑；在孟加拉红平板上菌落边缘为白色，孢子形成后浅黄至浅绿最后至深绿色，菌落中间有明显的突起小环，菌落呈地毯式蔓延生长。
3.权利要求1所述的草酸青霉菌的培养方法，其特征在于，其液体培养方法为：在蔗糖培养基中接种孢子，在pH值为4-6，温度为30-32℃下培养，无需外加光源，1天后孢子开始发育成粒径为约1mm的菌丝球，后逐渐发育长大，3天后进入稳定期，形成带有绒毛的粒径为约7mm的白色菌丝球。其固体平板培养方法为：利用孟加拉红琼脂培养基进行培养，接种孢子悬液，在温度为30-32℃下培养，无需外加光源，1天后，孢子开始发育，长出白色绒毛，后菌落逐渐从中心向四周蔓延生长变大，平板上菌落边缘为白色，新孢子形成后菌落颜色由浅黄至浅绿最后至深绿色，菌落中间有明显的突起小环，菌落呈地毯式蔓延生长，直至平板被铺满。
4.权利要求1所述的草酸青霉菌在生物浸出重金属中的应用。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述重金属为锂和钴。
6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述生物浸出重金属是从钴酸锂中溶出锂和钴。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述生物浸出重金属是在含有Fe2+、Ni2+、Mn2+或Cu2+的中的一种或几种的重金属离子溶液中从钴酸锂中溶出锂和钴。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述草酸青霉菌可耐受的重金属离子溶液的浓度至少分别为Fe2+：2000mg/L，Ni2+：200mg/L，Mn2+：2000mg/L或Cu2+：1000mg/L。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010164601.1A CN111304096B (zh) | 2020-03-11 | 2020-03-11 | 一株草酸青霉菌及其培养方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010164601.1A CN111304096B (zh) | 2020-03-11 | 2020-03-11 | 一株草酸青霉菌及其培养方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111304096A true CN111304096A (zh) | 2020-06-19 |
| CN111304096B CN111304096B (zh) | 2022-06-07 |
Family
ID=71157127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010164601.1A Expired - Fee Related CN111304096B (zh) | 2020-03-11 | 2020-03-11 | 一株草酸青霉菌及其培养方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111304096B (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113699381A (zh) * | 2021-09-01 | 2021-11-26 | 河北工程大学 | 一种利用微生物浸出粉煤灰中锂元素的方法 |
| CN113862163A (zh) * | 2021-11-11 | 2021-12-31 | 安徽马钢矿业资源集团南山矿业有限公司 | 具有除重金属离子作用的青霉、菌剂及其应用 |
| CN114075514A (zh) * | 2021-11-11 | 2022-02-22 | 合肥工业大学 | 一株具有除重金属离子作用的白地霉mf5、菌剂及其应用 |
| CN114561299A (zh) * | 2022-03-21 | 2022-05-31 | 广西大学 | 草酸青霉及其在锰浸出中的应用 |
| WO2024092260A1 (en) * | 2022-10-28 | 2024-05-02 | Ecobiome Holdings, Llc | Compositions and methods for biological production and harvest of lithium |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6340586B1 (en) * | 1998-03-30 | 2002-01-22 | Eduard Sardaryan | Strain of the microorganism penicillium oxalicum var. armeniaca and its application |
| CN102154124A (zh) * | 2011-03-28 | 2011-08-17 | 浙江师范大学 | 草酸青霉菌（Penicillium oxalicum）Po-5菌株及其用途 |
| CN103614302A (zh) * | 2013-11-27 | 2014-03-05 | 北京林业大学 | 一株具有耐受重金属特性的高效解磷草酸青霉菌 |
| CN106047730A (zh) * | 2016-08-19 | 2016-10-26 | 广西大学 | 草酸青霉eu2101及其在制备纤维素酶制剂与降解纤维素中的应用 |
| CN110025919A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-07-19 | 陕西省微生物研究所 | 农药氯氰菊酯降解微生物菌剂及其制备方法 |
-
2020
- 2020-03-11 CN CN202010164601.1A patent/CN111304096B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6340586B1 (en) * | 1998-03-30 | 2002-01-22 | Eduard Sardaryan | Strain of the microorganism penicillium oxalicum var. armeniaca and its application |
| CN102154124A (zh) * | 2011-03-28 | 2011-08-17 | 浙江师范大学 | 草酸青霉菌（Penicillium oxalicum）Po-5菌株及其用途 |
| CN103614302A (zh) * | 2013-11-27 | 2014-03-05 | 北京林业大学 | 一株具有耐受重金属特性的高效解磷草酸青霉菌 |
| CN106047730A (zh) * | 2016-08-19 | 2016-10-26 | 广西大学 | 草酸青霉eu2101及其在制备纤维素酶制剂与降解纤维素中的应用 |
| CN110025919A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-07-19 | 陕西省微生物研究所 | 农药氯氰菊酯降解微生物菌剂及其制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| HAO ZHOU 等: ""Assembly of fungal mycelium-carbon nanotube composites and their application in pyrene removal"", 《JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS》 * |
| TAO TU 等: ""A novel bifunctional pectinase from Penicillium oxalicum SX6 with separate pectin methylesterase and polygalacturonase catalytic domains"", 《APPL MICROBIOL BIOTECHNOL》 * |
| 刘少文 等: ""绿色木霉和草酸青霉对Hg2+、Zn2+、Cu2+和 Pb2+的耐性和吸附特征"", 《林业科学》 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113699381A (zh) * | 2021-09-01 | 2021-11-26 | 河北工程大学 | 一种利用微生物浸出粉煤灰中锂元素的方法 |
| CN113862163A (zh) * | 2021-11-11 | 2021-12-31 | 安徽马钢矿业资源集团南山矿业有限公司 | 具有除重金属离子作用的青霉、菌剂及其应用 |
| CN114075514A (zh) * | 2021-11-11 | 2022-02-22 | 合肥工业大学 | 一株具有除重金属离子作用的白地霉mf5、菌剂及其应用 |
| CN114561299A (zh) * | 2022-03-21 | 2022-05-31 | 广西大学 | 草酸青霉及其在锰浸出中的应用 |
| CN114561299B (zh) * | 2022-03-21 | 2023-11-28 | 广西大学 | 草酸青霉及其在锰浸出中的应用 |
| WO2024092260A1 (en) * | 2022-10-28 | 2024-05-02 | Ecobiome Holdings, Llc | Compositions and methods for biological production and harvest of lithium |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111304096B (zh) | 2022-06-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111304096B (zh) | 一株草酸青霉菌及其培养方法和应用 | |
| Bahaloo-Horeh et al. | Enhanced recovery of valuable metals from spent lithium-ion batteries through optimization of organic acids produced by Aspergillus niger | |
| Roy et al. | A review on the recycling of spent lithium-ion batteries (LIBs) by the bioleaching approach | |
| Roy et al. | Metal extraction from spent lithium-ion batteries (LIBs) at high pulp density by environmentally friendly bioleaching process | |
| Horeh et al. | Bioleaching of valuable metals from spent lithium-ion mobile phone batteries using Aspergillus niger | |
| Naseri et al. | Environmentally friendly recovery of valuable metals from spent coin cells through two-step bioleaching using Acidithiobacillus thiooxidans | |
| Xin et al. | Bioleaching mechanism of Co and Li from spent lithium-ion battery by the mixed culture of acidophilic sulfur-oxidizing and iron-oxidizing bacteria | |
| Amiri et al. | Bioleaching of tungsten-rich spent hydrocracking catalyst using Penicillium simplicissimum | |
| CN102560114B (zh) | 一种生物淋滤浸提废旧电池中有价金属离子的方法 | |
| WO2022127117A1 (zh) | 废旧锂电池正极材料处理方法 | |
| Sedlakova-Kadukova et al. | Comparison of three different bioleaching systems for Li recovery from lepidolite | |
| KR20210124232A (ko) | 바실러스 톈션니 균주, 이의 미생물 제제 및 중금속 복구 분야의 응용 | |
| CN101434909B (zh) | 一种青霉菌及制备方法和应用 | |
| CN107083484A (zh) | 一种从废旧锂电池中回收金属的方法 | |
| Gerber et al. | Metabolism-dependent bioaccumulation of uranium by Rhodosporidium toruloides isolated from the flooding water of a former uranium mine | |
| CN106947866A (zh) | 一种废弃印刷电路板的回收利用方法 | |
| CN104862475A (zh) | 氧化亚铁硫杆菌浸取废弃印刷电路板中铜的方法 | |
| Jadhav et al. | Removal of nickel and cadmium from battery waste by a chemical method using ferric sulphate | |
| BR112015027630B1 (pt) | Métodos para lixiviação, recuperação ou solidificação de um elemento de terra rara | |
| CN100499252C (zh) | 生物浸出法回收废旧锂离子电池中有价金属的方法 | |
| CN104332645B (zh) | 一种处理含铅污水的微生物燃料电池 | |
| Beiki et al. | Ecofriendly recovery of copper from spent telecommunication printed circuit boards using an indigenous cyanogenic bacterium | |
| CN104312955B (zh) | 一株戴尔福特菌及其应用 | |
| CN109439586B (zh) | 一种嗜酸铁氧化微生物、菌剂及其用途 | |
| Xie et al. | Isolation and characterization of the tellurite-reducing photosynthetic bacterium, Rhodopseudomonas palustris strain TX618 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20220607 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |