工程科学学报，第37卷，第11期：1410-1414,2015年11月 Chinese Journal of Engineering,Vol.37,No.11:1410-1414,November 2015 D0l:10.13374/j.issn2095-9389.2015.11.003;http://journals..ustb.edu.cn 一株碱性产氨浸铜细菌改良试验研究 胡凯建，王洪江四，李广泽，吴爱祥，黄明清 北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083 ☒通信作者，E-mail:wanghj1988@126.com 摘要碱性浸矿细菌是处理碱性脉石矿物的新型高效菌株.为提高碱性浸矿细菌(Providencia sp.)的浸矿适应性和浸出 率，首次对其进行铜矿浆驯化和紫外诱变改良.使用Design Expert-8软件对改良菌株进行三因素三水平Box一Behnken试验设 计与结果分析，考察矿浆中固相质量浓度、接种量和温度三个因素与浸出率之间的关系，利用Design Expert8软件对试验条 件进行优化，确定改良菌株最佳浸出条件，并得到浸出率预测模型.在最佳浸出条件下对改良菌株与原始菌株别进行浸出试 验，比较二者在改良前后生长及浸出率的变化情况.结果显示：改良菌株能更好适应矿浆环境，细菌浓度最高时可达6.5× 10mL左右，浸出率达到了50.57%：而改良前细菌浓度最高只有3×10mL,浸出率也只有29.03%. 关键词铜矿处理：微生物浸矿：细菌：驯化：诱变：菌种改良 分类号TF803.2*1 Improvement experiment study of alkaline copper leaching bacteria HU Kai-jian,WANG Hong-jiang,LI Guang-ze,WU Ai-xiang,HUANG Ming-qing School of Civil and Environmental Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:wanghj1988@126.com ABSTRACT Alkaline leaching bacteria are new efficient strains for processing alkaline minerals.Slurry gradient domestication and ultraviolet mutagenesis were introduced to improve the adaptive capacity to environment and leaching rate of the strains.With the help of Design Expert-8 software,a three-factor threeevel Box-Behnken experiment was conducted to investigate the influence of pulp density,initial bacteria inoculation and temperature on the leaching rate.The optimal experimental condition was determined by Design Expert-8 software and a prediction model was proposed in this paper.Comparative experiment was conducted to investigate the differences before and after this improvement experiment under the optimal conditions.The results show that the improved strain can adapt to the pulp condition better.The population of the improved strain can up to 6.5x10 mLand the leaching rate reaches to 50.57%,while the population of the original strain can up to 3x10mLand the leaching rate reaches only to 29.03%. KEY WORDS copper ore treatment:microbial leaching:bacteria:domestication:mutagenesis;strain improvement 微生物浸矿成本低，浸矿环境温和，绿色环保四， 要潜在的应用价值， 适合处理低品位矿石.但传统微生物浸矿菌种主要聚 在微生物浸矿技术中，选育高效的浸矿菌种具有 焦在嗜酸氧化菌株的研究上网，它难以适应高碱性脉非常重要回的意义，而驯化与诱变则是目前运用最广 石矿物的浸出，因为碱性脉石耗酸量大而导致H值 泛的育种手段.微生物结构简单，遗传物质容易发生 波动大，微生物生长环境难以保证.碱性微生物浸 突变，当外界环境发生改变的时候，容易激活基因中某 出B可以有效解决以上问题，其研究对于降低浸矿 一段与环境相关联的基因，从而引起菌株性状的改变， 成本、实现绿色矿山以及丰富微生物浸矿菌种具有重 这是微生物驯化的基本原理.微生物驯化会使微生物 收稿日期：2014-06-26 基金项目：国家自然科学基金资助项目(50934002,51304011)：博士学科点专项科研基金资助项目(20110006130003)工程科学学报，第 37 卷，第 11 期: 1410--1414，2015 年 11 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 37，No． 11: 1410--1414，November 2015 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2015． 11． 003; http: / /journals． ustb． edu． cn 一株碱性产氨浸铜细菌改良试验研究 胡凯建，王洪江，李广泽，吴爱祥，黄明清 北京科技大学土木与环境工程学院，北京 100083  通信作者，E-mail: wanghj1988@ 126． com 摘 要 碱性浸矿细菌是处理碱性脉石矿物的新型高效菌株． 为提高碱性浸矿细菌( Providencia sp． ) 的浸矿适应性和浸出 率，首次对其进行铜矿浆驯化和紫外诱变改良． 使用 Design Expert-8 软件对改良菌株进行三因素三水平 Box--Behnken 试验设 计与结果分析，考察矿浆中固相质量浓度、接种量和温度三个因素与浸出率之间的关系，利用 Design Expert-8 软件对试验条 件进行优化，确定改良菌株最佳浸出条件，并得到浸出率预测模型． 在最佳浸出条件下对改良菌株与原始菌株别进行浸出试 验，比较二者在改良前后生长及浸出率的变化情况． 结果显示: 改良菌株能更好适应矿浆环境，细菌浓度最高时可达 6. 5 × 108 mL － 1左右，浸出率达到了 50. 57% ; 而改良前细菌浓度最高只有 3 × 108 mL － 1，浸出率也只有 29. 03% ． 关键词 铜矿处理; 微生物浸矿; 细菌; 驯化; 诱变; 菌种改良 分类号 TF803. 2 + 1 Improvement experiment study of alkaline copper leaching bacteria HU Kai-jian，WANG Hong-jiang ，LI Guang-ze，WU Ai-xiang，HUANG Ming-qing School of Civil and Environmental Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China  Corresponding author，E-mail: wanghj1988@ 126． com ABSTＲACT Alkaline leaching bacteria are new efficient strains for processing alkaline minerals． Slurry gradient domestication and ultraviolet mutagenesis were introduced to improve the adaptive capacity to environment and leaching rate of the strains． With the help of Design Expert-8 software，a three-factor three-level Box-Behnken experiment was conducted to investigate the influence of pulp density，initial bacteria inoculation and temperature on the leaching rate． The optimal experimental condition was determined by Design Expert-8 software and a prediction model was proposed in this paper． Comparative experiment was conducted to investigate the differences before and after this improvement experiment under the optimal conditions． The results show that the improved strain can adapt to the pulp condition better． The population of the improved strain can up to 6. 5 × 108 mL － 1 and the leaching rate reaches to 50. 57% ，while the population of the original strain can up to 3 × 108 mL － 1 and the leaching rate reaches only to 29. 03% ． KEY WOＲDS copper ore treatment; microbial leaching; bacteria; domestication; mutagenesis; strain improvement 收稿日期: 2014--06--26 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 50934002，51304011) ; 博士学科点专项科研基金资助项目( 20110006130003) 微生物浸矿成本低，浸矿环境温和，绿色环保［1］， 适合处理低品位矿石． 但传统微生物浸矿菌种主要聚 焦在嗜酸氧化菌株的研究上［2］，它难以适应高碱性脉 石矿物的浸出，因为碱性脉石耗酸量大而导致 pH 值 波动大，微生物生长环境难以保证． 碱性微生 物 浸 出［3--4］可以有效解决以上问题，其研究对于降低浸矿 成本、实现绿色矿山以及丰富微生物浸矿菌种具有重 要潜在的应用价值． 在微生物浸矿技术中，选育高效的浸矿菌种具有 非常重要［5］的意义，而驯化与诱变则是目前运用最广 泛的育种手段． 微生物结构简单，遗传物质容易发生 突变，当外界环境发生改变的时候，容易激活基因中某 一段与环境相关联的基因，从而引起菌株性状的改变， 这是微生物驯化的基本原理． 微生物驯化会使微生物