枯草芽孢杆菌、生物材料及在六价铬污染治理中的应用制造技术

本发明专利技术属于重金属污染修复技术领域，公开了枯草芽孢杆菌、生物材料及在六价铬污染治理中的应用。本发明专利技术的枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）1006

【技术实现步骤摘要】
枯草芽孢杆菌、生物材料及在六价铬污染治理中的应用


[0001]本专利技术涉及重金属污染修复
，具体涉及枯草芽孢杆菌、生物材料及在六价铬污染治理中的应用。

技术介绍

[0002]铬具有优良的耐蚀性和硬度，因此在皮革鞣制，钢铁和合金生产，染料和颜料制造，玻璃工业，木材防腐，纺织工业，胶片和摄影，金属清洁，电镀等多个工业过程中被广泛使用。据统计，铬矿砂生产总量的90%用于冶金工业，如钢铁、合金和有色合金生产；5%用于生产耐火材料，如钢铁、水泥、玻璃、陶瓷等；其余5%则用于化学工业，如制革、电镀、木材防腐和颜料等。相关调查显示，由于人为活动，全球平均每年向土壤和水体中排放铬的量分别为896吨和142吨。这些工业产生的废渣，排放到自然环境后，会导致土壤和水源受到铬的污染，最终危害人类自身。
[0003]Cr(VI)是对人体最有害的八大化学物质之一，是国际上公认的最具致癌性的金属之一。人体一旦接触或摄入过量Cr(VI)会出现腹泻、溃疡、眼睛和皮肤过敏等症状，严重时会导致肾功能不全、肺癌，甚至死亡。Cr(VI)在原核生物和真核生物中的主要毒性机制与其在细胞膜上的易扩散有关。同时，Cr(VI)在细胞中的还原导致自由基的产生，这些自由基可能直接引起DNA的改变和其他毒性作用。而Cr(III)是哺乳动物糖、脂质和蛋白质正常代谢过程所必需的，是动物和人类饮食中必不可少的微量元素。Cr(III)通过促进胰岛素与细胞表面受体的结合，在维持血糖水平方面发挥重要作用。此外，Cr(III)对降低体脂、胆固醇和甘油三酯水平，增加肌肉质量有积极作用。由于Cr(III)配合物不易透过细胞膜，因此其毒性比Cr(VI)低10~100倍。相关研究也表明，小白鼠Cr(VI)口服毒性的LD50(半数致死量)为50~100mg/kg，而Cr(III)为1900~3000mg/kg。但长期接触过量Cr(III)也会引起皮肤过敏，甚至导致癌症。
[0004]去除金属离子的传统方法包括化学沉淀、离子交换、膜分离、反渗透、蒸发和电化学处理等。而这些处理方法成本普遍较高，并且可能导致二次污染。而生物修复因为其技术上的可行性、经济性、高效性、可重复使用性，在近年来得到了更多的关注。生物修复包括生物吸附、生物积累、生物转化等机制，生物材料通过代谢介导的吸收途径或纯粹的物理化学吸附途径（利用其配体或官能团与金属离子形成络合物）从环境中积累重金属，再通过特有的酶催化途径代谢这些化学物质，并将它们转化为安全无害的化合物。生物修复可以在对环境不产生任何有害影响的情况下，使重金属污染场地恢复原状，包括细菌、真菌、藻类和植物在内的许多生物体都显示出了这样的修复能力。

技术实现思路

[0005]为解决
技术介绍
的中问题，本专利技术提供了一种枯草芽孢杆菌、生物材料及在六价铬污染治理中的应用。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供的第一个技术方案为：
一种枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）1006
‑
3，所述枯草芽孢杆菌于2022年4月25日保藏至位于武汉的中国典型培养物保藏中心，保藏编号为：CCTCC NO: M 2022478；保藏地址为湖北，武汉，武汉大学。
[0007]本专利技术提供的第二个技术方案为：一种生物材料，为权利要求1所述枯草芽孢杆菌1006
‑
3的发酵产物。
[0008]优选的，所述发酵产物的制备方法包含以下步骤：将枯草芽孢杆菌1006
‑
3培养到对数生长期，按照2~3%的接种量接种到液体发酵培养基中培育36~48h。
[0009]需要说明的是，此处2~3%的接种量是指移入种子液的体积和接种后培养液体积的比例。
[0010]本专利技术提供的第三个技术方案为：生物材料在六价铬污染治理中的应用，即第二个技术方案的生物材料的应用。
[0011]优选的，所述六价铬污染包含六价铬污染水体和六价铬污染土壤。
[0012]优选的，所述应用的具体方法为向被六价铬污染对象中添加生物材料25~30mL/100g。
[0013]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的枯草芽孢杆菌能够产聚谷氨酸，将此枯草芽孢杆菌的发酵产物应用于六价铬污染治理，包括对六价铬污染水体和六价铬污染土壤的治理。此生物材料可以在72h内完全去除100mg/L的Cr(VI)，从溶液中去除的Cr(VI)的绝对量随着初始Cr(VI)浓度的增加而增加。
附图说明
[0014]图1为菌株1006
‑
3的16S rRNA基因序列的系统发育树；图2为菌株1006
‑
3发酵液对Cr(VI)的去除效果；图3为Cr(VI)初始浓度对Cr(VI)去除率的影响；图4为pH对Cr(VI)去除率的影响；图5为温度对Cr(VI)去除率的影响；图6为菌株1006
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3发酵液不同组分对Cr(VI)的去除效果；图7为Cr(VI)处理前后胞外产物XPS分析；图8为Cr(VI)处理前后胞外产物FTIR分析；图9为菌株1006
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3发酵液对土壤中Cr(VI)的去除效果；图10为菌株1006
‑
3发酵液与铬污染土壤共混培育过程中Cr形态变化。
具体实施方式
[0015]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式及附图，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0016]实施例1用于说明枯草芽孢杆菌1006
‑
3的分离方法土壤样品来源于某废弃制革厂周边土壤。为了分离具有六价铬修复能力的菌株，将1g污染土壤加入至LB液体培养基进行富集培养。12h后，将该液体培养基分别稀释至10
‑1、10
‑2、10
‑3、10
‑4、10
‑5和10
‑6等浓度梯度，并分别将其涂布于一定六价铬浓度的LB固体平板，置于37℃培养箱中培养。根据菌落形态特征和颜色的不同，挑取单个菌落于固体平板上进行划线纯化。
[0017]实施例2用于说明分离得到的枯草芽孢杆菌1006
‑
3性能的确定对筛选分离所得到的目的菌株进行培养，离心收集其发酵液，并向其中加入一定体积的六价铬母液，培养48h。测定培养前后反应体系中的六价铬浓度，以鉴定各分离菌株的六价铬去除能力，若反应体系中的六价铬浓度降低，则说明该菌株发酵液具有一定的六价铬去除能力。选取一株六价铬还原能力最强的菌株进行后续的六价铬还原实验，并对其进行16SrRNA基因测序分析，鉴定结果如图1所示，对该菌株命名为枯草芽孢杆菌1006
‑
3。
[0018]实施例3用于说明枯草芽孢杆菌1006
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）1006
‑
3，其特征在于，所述枯草芽孢杆菌于2022年4月25日保藏至位于武汉的中国典型培养物保藏中心，保藏编号为：CCTCC NO: M 2022478；保藏地址为湖北，武汉，武汉大学。2.一种生物材料，其特征在于，为权利要求1所述枯草芽孢杆菌1006
‑
3的发酵产物。3.如权利要求2所述的生物材料，其特征在于，所述发酵产物...

【专利技术属性】
技术研发人员：田永强，张若诗，陈佳，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：