一种检测微生物吸附金属离子能力的方法技术

本发明专利技术提供了一种检测微生物吸附金属离子能力的方法，其特征在于，所述方法包括：配置吸附样品的步骤；侧向散射光(SSC)值变化量测试的步骤；根据所述微生物的SSC值的变化量以确定或比较所述微生物的金属离子吸附能力的步骤。本发明专利技术提供的检测方法具有以下优点：检测所需测试体积小，上样速度快，反应灵敏，对样品无损，测试和筛选速度快。测试和筛选速度快。测试和筛选速度快。

【技术实现步骤摘要】
一种检测微生物吸附金属离子能力的方法


[0001]本专利技术属于微生物吸附和金属离子回收领域，涉及一种微生物法吸附和回收金属离子的方法，更具体而言，涉及一种检测微生物吸附金属离子能力的方法。

技术介绍

[0002]金属拥有独特的性能和用途，在工业生产上有广泛的应用，也和人们的生活息息相关。由于金属资源的稀缺性、不可再生性及其在各个国家分布的不均匀性，金属资源已经成为了世界各国争夺的焦点。例如，铂族金属(包括铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)、铱(Ir)、锇(Os)、钌(Ru)六种金属元素)，广泛应用于催化、制药、微电子、电镀等领域，在世界上被作为“战略储备金属”和“第一高技术金属”。
[0003]另外，随着人们对电子产品及其它金属产品需求的不断增加，各国对金属的冶炼和生产也不断扩大，随之而来的是大量的重金属废液和重金属污染。因此，从环境及工业废水中吸附和去除重金属也成为了当今世界重大的课题之一。目前铂族金属二次资源回收的技术主要有火法冶金、湿法冶金和生物处理技术。然而，传统的火法冶金和湿法冶金回收方法存在着能耗大、浸出液及残渣具有腐蚀性和毒性，易造成更为严重的二次污染等问题。
[0004]20世纪80年代开始研究和发展的微生物吸附法是利用微生物细胞及其代谢产物，通过物理、化学作用(包括络合、沉淀、氧化还原、离子交换等)富集水溶液中的金属离子，再通过固液两相分离，实现对水相中金属离子回收的目的。微生物吸附法的吸附条件温和、吸附工艺绿色环保且成本较低。
[0005]目前确定微生物对金属离子吸附能力的方法主要有：间接方法，利用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP
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OES)和电感耦合等离子体质谱仪(ICP
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MS)测定吸附前后溶液金属离子浓度的变化；直接方法，利用王水和氢氟酸等强酸将吸附了金属离子的微生物进行消解，再用ICP
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OES或者ICP
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MS测定消解液中金属离子浓度。
[0006]以上两种为精确测定金属离子浓度的方法，在金属离子浓度测定领域中有着广泛的应用。然而，这两种方法也存在着一些弊端：(1)间接法所需测试样品体积大，ICP
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OES或者ICP
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MS测试通常需要5
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10mL的溶液进行测定，虽然此体积可以通过稀释获得，但也会因此增加了测量误差；(2)直接法所需测试的菌体量大，强酸消解法通常需要0.1g左右的菌体干重进行实验，间接的提高稀有金属或者贵金属的吸附实验成本；(3)ICP
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OES或者ICP
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MS测试时间长、劳动强度较大，目前两个机器上样大部分还需手动上样，根据操作人员的熟练程度，单个样品测试时间为2
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5min不等；(4)ICP
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OES或者ICP
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MS测试费用较高，特别是对大批量金属离子含量测定的实验经费要求高。因此，由于以上技术特性的限制，传统的ICP
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OES或者ICP
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MS方法不能够筛选复杂体系或者微生物文库(微生物的丰度>104)中高金属吸附能力菌株。

技术实现思路

[0007]专利技术要解决的问题
[0008]针对以上所述的现有技术中存在问题，本专利技术首要地提供了一种能够从复杂体系或者微生物文库中快速筛选出高金属离子吸附能力的菌株的方法。进而，本专利技术也提供一种使用经过本专利技术筛选方法从基因重组工程得到的生物文库中筛选出的吸附能力相对较强的微生物的方法，以及利用所述微生物吸附或回收金属离子的方法。
[0009]用于解决问题的方案
[0010]经过专利技术人的研究，基于如下见解和发现完成了本专利技术：
[0011]微生物吸附了某些金属离子之后，金属离子被还原成0价或者是金属氧化物的纳米颗粒。此外，流式细胞技术能够分析单个细胞的侧向散射光(side scatter，SSC)。侧向散射光(SSC)对细胞膜、胞质、核膜的折射率敏感，也能对细胞质内较大颗粒给出灵敏反映。因此，利用流式细胞技术分析微生物细胞吸附了金属离子之后侧向散射光的变化，能够间接的定性或者半定量的微生物的金属离子吸附能力。
[0012]更具体而言，发现通过如下技术方案的实施能够解决上述技术问题：
[0013][1].本专利技术首先提供了一种检测微生物吸附金属离子能力的方法，其中，所述方法包括：
[0014]配置吸附样品的步骤，其中，所述吸附样品中含有微生物以及金属离子，所述吸附样品中的微生物浓度为2
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20g/L(湿重)，并且，所述微生物对所述金属离子产生吸附；
[0015]侧向散射光(SSC)值变化量测试的步骤，采用流式细胞技术、在相同的检测条件下测定吸附了所述金属离子的微生物的SSC值相对于没有吸附所述金属离子的该微生物的SSC值的变化量，
[0016]根据所述微生物的SSC值的变化量以确定或比较所述微生物的金属离子吸附能力。
[0017][2].根据[1]所述的方法，在所述配置吸附样品的步骤中，配置得到N个吸附样品组，其满足以下条件：
[0018]i)每个吸附样品组中含有微生物的种类和浓度相同，且金属离子浓度不同；
[0019]ii)每个吸附样品组之间微生物的种类不同，微生物的浓度相同；和
[0020]iii)每个吸附样品组之间微生物种类和浓度相同，金属离子种类不同。
[0021][3].根据[2]所述的方法，其特征在于，在所述配置吸附样品的步骤中，其进一步满足以下条件：
[0022]iv)每个吸附样品组之间具有相同的样品数，且每个吸附样品组之间相对应的样品中金属离子的浓度相同。
[0023][4].根据[1]～[3]任一项所述的方法，其中，所述金属离子包括但不限于选自以下任意一种或多种金属的任意离子形式：Mg、Al、Si、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Se、Y、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Te、Os、Ir、Pt、Au、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb，所述金属离子的浓度为0.125～2.0mM。
[0024][5].根据[1]～[4]任一项所述的方法，其中，在配置所述吸附样品之前用成分培养基(Chemically defined medium,CDM)对微生物进行活化和培养，所述成分培养基选自YPD培养基、MM培养基或SC培养基组成的组中的任一种；所述微生物包括但不限于酵母菌、大肠杆菌、贪铜菌属、枯草芽孢杆菌、真菌孢子或经过基因重组工程得到的微生物文库。
[0025][6].根据[1]～[5]任一项所述的方法，其中，所述流式细胞技术所用仪器包括流
式细胞分析仪或流式细胞分选仪。
[0026][7].根据[1]所述的方法，其中，所述方法包括：
[0027]将所述微生物的SSC值的变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种检测微生物吸附金属离子能力的方法，其特征在于，所述方法包括：配置吸附样品的步骤，其中，所述吸附样品中含有微生物以及金属离子，所述吸附样品中的微生物浓度为2
‑
25g/L(湿重)，并且，所述微生物对所述金属离子产生吸附；侧向散射光(SSC)值变化量测试的步骤，采用流式细胞技术、在相同的检测条件下测定吸附了所述金属离子的微生物的SSC值相对于没有吸附所述金属离子的该微生物的SSC值的变化量，根据所述微生物的SSC值的变化量以确定或比较所述微生物的金属离子吸附能力。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述配置吸附样品的步骤中，配置得到N个吸附样品组，其满足以下条件：i)每个吸附样品组中含有微生物的种类和浓度相同，且金属离子浓度不同；ii)每个吸附样品组之间微生物的种类不同，微生物的浓度相同；和iii)每个吸附样品组之间微生物种类和浓度相同，金属离子种类不同。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述配置吸附样品的步骤中，其进一步满足以下条件：iv)每个吸附样品组之间具有相同的样品数，且每个吸附样品组之间相对应的样品中金属离子的浓度相同。4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述金属离子包括但不限于选自以下任意一种或多种金属的任意离子形式：Mg、Al、Si、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Se、Y、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Te、O...

【专利技术属性】
技术研发人员：张燕飞，谭玲，尤晓颜，赵国屏，
申请(专利权)人：中国科学院天津工业生物技术研究所，
类型：发明
国别省市：