生物浸矿过程中细菌胞外聚合物的作用研究进展

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1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2016.02.001生物浸矿过程中细菌胞外聚合物的作用研究进展余志波，刘亚洁，吴静琳，于苗苗(东华理工大学水资源与环境工程学院，南昌330013)摘要：介绍了细菌胞外聚合物(EPS)的组成结构、影响胞外聚合物产生和组成成分变化的因素、提取研究方法，重点阐述了细菌在硫化矿生物浸矿过程中的主要生物作用、胞外聚合物在矿物—细菌—溶液三相界面的介导作用，最后对今后的研究发展方向进行了展望。关键词：浸矿微生物；胞外聚合物；进展中图分类号：TF111.31文献标

2、志码：A文章编号：1007-7545（2016）02-0000-00ReviewonExtracellularPolymerSubstancesofBacteriaonBioleachingYUZhi-bo,LIUYa-jie,WUJing-lin,YUMiao-miao（SchoolofWaterResourcesandEnvironmentalEngineering,EastChinaInstituteofTechnology,Nanchang330013,China）Abstract：Structure

3、ofextracellularpolymersubstances(EPS),factorsaffectinggenerationandcomponentofEPS,andmethodstoextractEPSwereintroduced.Biologicalfunctionofbacteriumonbioleachingofsulfideore,andmediationofEPSbetweenthree-phaseinterfacesofminerals-bacteria-solutionwereelabor

4、ated.Thedevelopmentdirectioninfuturewasprospected.Keywords：bioleachingmicroorganisms;extracellularpolymericsubstances(EPS);development微生物浸矿是指利用浸矿微生物的氧化作用，将矿物中包含的非溶解态有价金属转变成溶解态离子的形式并加以回收利用。我国矿产资源短缺，为了提高资源利用率、降低矿业生产对环境的污染，微生物浸矿成为一种未来发展趋势。细菌胞外聚合物（EPS）是微生物在生长过程

5、中产生的代谢产物。浸矿微生物自身水解、溶解及其代谢产物和环境中的某些组分混合组成的EPS在浸矿过程中有着重要的作用[1]，EPS与硫化矿中的亚铁离子反应，为浸矿微生物提供硫和亚铁离子等能源物质，并主导着浸矿微生物在矿物表面的粘附，促使浸矿微生物粘附在矿物表面，加速矿物浸出过程，其涉及到整个生物氧化浸出反应界面过程，因此已成为当前生物浸矿领域研究的热点[2]。1物浸矿过程产生EPS的微生物种类及EPS的组成与结构浸矿过程中，金属矿物的生物浸出菌一般是铁氧化菌和硫氧化菌，有Acidithiobacillusthi

6、ooxidans（At.t）、Acidithiobacillusferrooxidans（At.f）、Leptospirillumferrooxidans（L.f）和Acidithiobacilluscaldus（A.caldus）等菌属。其中At.t、At.f和L.f都会在特定条件或者环境下产生的有差别的高分子聚合物[3]，其分子量通常在10ku以上，在细胞壁四周聚集形成松软透明、粘稠胶状体。EPS的化学组分主要包括：蛋白质、糖类、脂类、氮、含铁类化合物。半乳糖醛酸及核酸聚集在细胞表面形成凝胶状物质[4-8

7、]。At.f是浸矿过程中的主导菌，能同时氧化低价铁和还原态硫[9-10]，因此对其研究较多。EPS在细菌细胞逐渐累积形成胞外聚合物层，通过粘着性的糖类成分在细菌表面附着增厚，同时使细菌粘附于矿石表面。EPS空间结构一般分为固着性EPS和溶解性EPS，固着性EPS又分为紧密粘附EPS(TB)和松散附着EPS(LB)。TB位于内层，用于细菌与外界的物质交换和能量传递；LB位于TB外层，主要是起到维持和保护细胞结构的作用[11]。2影响浸矿细胞合生胞外聚合物的环境因素EPS具体的组成成分和化学结构与细菌的自身种类[

8、12]、周围生长环境和营养物质来源有关[13]。不同的菌种所代谢得到的EPS化学组分各不相同。研究表明[14]：对于同一种细菌，培养基质（碳源、氮源）、生长条件因素（温度、pH、供氧）是影响EPS生成量的主要因素。陈建贞[15]的研究表明，生物膜胞外聚合物多糖的含量与温度有关，而生物膜胞外聚合物蛋白质的含量与CO2有关。培养环境中存在微量的金属离子如Cu2+和Fe3+能促进细菌分泌更多的EPS[16