[发明专利]一种脱氮副球菌及其制备纳米硒的方法

说明书

本发明公开一种脱氮副球菌及其制备纳米硒的方法，属于微生物技术领域。本发明从富硒泥土样品筛选分离出一株脱氮副球菌(Paracoccus denitrificans)，其对高浓度的亚硒酸盐具有较好的耐受能力，且可以将SeOsubgt;3/subgt;supgt;2‑/supgt;还原成单质硒。脱氮副球菌菌株保藏于中国微生物菌种保藏委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC No.22537。脱氮副球菌菌株在浓度为1～80mM亚硒酸盐条件下具有较好的还原亚硒酸盐的能力，当亚硒酸盐浓度达到20mM和50mM时，亚硒酸盐还原率仍超过60％。同时该菌株合成的纳米硒具有较低的毒性和良好的生物相容性。

技术领域

本发明涉及一种脱氮副球菌及其制备纳米硒的方法，属于微生物技术领域。

背景技术

硒是一种非金属元素，可以用作光敏材料、电解锰行业催化剂，是动物体内必需的营养元素，对动植物生长起着重要作用。硒对于动植物、微生物的新陈代谢和生长发育以及人体健康都有重要的影响。纳米颗粒具有独特的物理、化学和光电特性，这使得它们不同于相同组成的块状材料。硒纳米颗粒作为新一代光电子、电子化学和生物化学传感器的组成部分，在生物、医学和环境修复等领域都有广泛的应用。但由于硒具有生物蓄积性，因此其对自然生态系统来说仍是一种具有潜在毒性的元素。天然环境中硒通常以各种氧化态形式存在于矿物中，例如硒酸盐(SeO₄^2-，Se(VI))，亚硒酸盐(SeO₃^2-，Se(IV))，硒化物(Se^2-)等。研究发现，硒酸盐和亚硒酸盐通常存在于水环境中，亚硒酸盐毒性比硒酸盐毒性更强。

尽管硒天然存在于地壳中，特别是在碳酸盐岩、火山和沉积土壤中，但向大气和水生环境排放的硒中约有40％是由各种工业活动(如与采矿有关的作业)引起的。近些年来，水质和污染监测的结果表明，硒是一种潜在的环境污染物。目前，含硒废水的处理方法主要有物理、化学和生物法。物理法通常利用反渗透、离子交换、纳滤技术对含硒废水进行处理，化学法主要是使用还原剂还原硒酸盐或亚硒酸盐生成单质硒，然后使用吸附剂将沉淀的纳米硒彻底吸附去除。物理法和化学法处理含硒废水价格较高、设备复杂，同时化学法处理含硒废水需要投加大量的化学试剂，容易造成二次污染。相较于物理处理和化学处理法，利用生物法处理含硒废水是一种更经济、绿色的处理方法，微生物合成纳米颗粒属于“绿色化学”，这是化学中的一个特殊领域，旨在将化学合成对环境的负面影响降到最低。因此，生物合成以获得各种元素的纳米颗粒是一种生态无害的替代化学合成的生物技术方法，目前正在积极开发。同时生物法处理可以合成单质硒纳米球，单质硒纳米球对于各种工业应用，例如生物医学，电学和生物传感器等过程，其显示出独特的光学和光谱特性，具有较好的应用潜力。此外，元素硒的纳米结构在生物技术和医学应用方面显示出了巨大的潜力。

自然界中普遍存在由微生物合成的各种纳米材料，由于硒纳米颗粒在纳米生物技术中的广泛应用，以及与“绿色合成”相关的硒纳米颗粒其合成方法和机制的特殊性，使得微生物合成硒纳米颗粒在近些年受到越来越多的研究者的关注。除了由于通过“绿色合成”形成纳米颗粒的方法和机制的特殊性使得这些纳米颗粒在纳米技术中的广泛应用之外，还考虑到生物源性纳米颗粒与化学获得的纳米材料一些不同的特殊性。此外，对硒生物矿化相关微生物驱动过程的详细了解，可以为开发清除根际、土壤或海洋硒污染或土壤含水层的生物修复策略提供生物技术基础。微生物合成的硒纳米颗粒表面会被多种生物大分子所包裹，从而使微生物法合成的纳米硒颗粒的稳定性和耐高温性大大提升。因此，微生物还原硒的方法已经成为研究热点。目前已有越来越多的研究表明许多微生物都具有将硒酸盐和亚硒酸盐还原成纳米硒的性能。Sarathchandra等在研究过程中就发现了大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)可以合成红色的纳米硒。乳酸菌(Lactobacillus)、假单胞菌(Pseudomonas alcaliphila)等细菌及酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、黑曲霉(Aspergillus niger)等真菌都已被报道具有将硒酸盐和亚硒酸盐还原成纳米硒的性能。然而能够在高浓度下还原亚硒酸盐的菌株相关研究目前报道较少。

发明内容