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Differential utilization of cyclic, orthorhombic α- and chain-like polymeric μ-sulfur by Acidithiobacillus ferrooxidans

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2014年第5期24卷 1562-1570页

作者：彭安安夏金兰刘红昌聂珍媛杨益朱薇中南大学资源加工与生物工程学院长沙410083 中南大学生物冶金教育部重点实验室长沙410083

The differential utilization of cyclic, orthorhombic α-sulfur （α-S） and chain-like polymeric g-sulfur （μ-S） by Acidithiobacillus ferrooxidans was investigated. The growth and sulfur oxidation results indicated that utilization of μ-S by A. ferrooxidans was clearly different from α-S. Even if the planktonic cells were produced, the fall of pH and the rise of sulfate concentration were the same after 300 h on each substrate, the speeds of the planktonic cells increase, pH decrease and sulfate concentration increase in the earlier cultivation stage were faster on polymeric sulfur compared with the orthorhombic form. The adsorption capacity of the cells was higher on μ-S than on α-S, The results of SEM, DRIFTS and XRD analyses indicated that the surfaces of α-S and μ -S were modified differently by cells. Differential expression of 11 selected sulfur adsorption-activation and metabolism relevant genes was detected by RT-qPCR. The results showed that the expression of the hydrophobic substrate transport proteins and the sulfur metabolism related proteins was up-regulated, and the adsorption and activation related proteins were down-regulated when the cells were grown on μS, suggesting that μ-S could be more easily bio-adapted and activated than α-S.

关键词： sulfur oxidation Acidithiobacillusferrooxidans α-sulfur μ-sulfur RT-qPCR

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Effect of surfactant Tween-80 on sulfur oxidation and expression of sulfur metabolism relevant genes of Acidithiobacillus ferrooxidans

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2012年第12期22卷 3147-3155页

作者：彭安安刘红昌聂珍媛夏金兰中南大学资源加工与生物工程学院长沙410083 中南大学生物冶金教育部重点实验室长沙410083

The effects of surfactant Tween-80 on the growth, sulfur oxidation, and expression of selected typical sulfur metabolism relevant genes of Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC 23270 were investigated. The results showed that in the presence of 10-2 g/L Tween-80, the growth of A. ferrooxidans and its metabolism on the insoluble substrate S0 and CuFeS2 were promoted. After 24 d of bioleaching, the copper extraction yield of chalcopyrite at 10-2 g/L Tween-80 increased by 16% compared with the bioleaching experiment without Tween-80. FT-IR spectra analysis revealed that the result was probably caused by the extracellular polymeric substances whose composition could be changed by the surfactant addition. RT-qPCR was used to analyze the differential expressions of 17 selected sulfur metabolism relevant genes in response to the addition of Tween-80. Down-regulation of the extracellular protein genes indicated the influence of Tween-80 on bacteria-sulfur adsorption. Variation of the expression level of the enzymes provided a supplement to sulfur metabolism investigation.

关键词： Acidithiobacillus ferrooxidans sulfur metabolism surfactant Tween-80 RT-qPCR

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嗜酸兼性异养菌Acidiphilium ***1-1的分离、特征及其浸矿行为(英文)

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中国有色金属学会会刊：英文版 2013年第6期23卷 1774-1782页

作者：张燕飞彭安安杨宇柳建设邱冠周中南大学资源加工与生物工程学院长沙410083 中南大学生物冶金教育部重点实验室长沙410083

研究了一株源自江西德兴铜矿矿区的中温嗜酸兼性异养菌Acidiphilium ***1-1的分离、鉴定、特征及其浸矿行为。菌株Acidiphilium ***1-1为短杆状革兰氏阴性菌,最适合的生长温度为30℃,最适合的生长pH约为3.5。该菌株具有广泛的底物利用特... 详细信息

研究了一株源自江西德兴铜矿矿区的中温嗜酸兼性异养菌Acidiphilium ***1-1的分离、鉴定、特征及其浸矿行为。菌株Acidiphilium ***1-1为短杆状革兰氏阴性菌,最适合的生长温度为30℃,最适合的生长pH约为3.5。该菌株具有广泛的底物利用特性,可以利用有机物进行异养生长并在细胞内积累聚羟基丁酸酯,也可以利用单质硫、三价铁等无机物进行自养生长。系统发育分析表明DX1-1属于Acidiphilium属,与Acidiphilium cryptum and Acidiphilium multivorum的同源性大于99%。在铁闪锌矿生物浸出过程中,Acidiphilium ***1-1表现出极强的浸矿能力,其作用不仅仅是之前报道的作为其他自养嗜酸浸矿细菌的辅助者。在初始pH3.5时,DX1-1能够在一个月内单独地浸出铁闪锌矿中40%的锌。该浸出率高于它与***混合以及***单独浸出铁闪锌矿(初始pH均为2.0)的浸出率。

关键词： Acidiphilium sp. 生物浸矿铁闪锌矿黄铜矿聚羟基丁酸酯 16S rRNA

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废弃线路板分选尾渣微生物浸出过程中的参数优化

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中国有色金属学报 2016年第4期26卷 928-935页

作者：夏明晨王亚萍彭堂见周洪波刘学端姜涛邱冠周曾伟民中南大学资源加工与生物工程学院长沙410083 中南大学生物冶金教育部重点实验室长沙410083

采用微生物浸出技术,选用4种中度嗜热浸矿菌:嗜铁钩端螺旋菌(Leptospirillum ferriphilum),嗜酸喜温硫杆菌(Acidithiobacillus caldus),嗜热硫氧化硫化杆菌(Sulfobacillus thermosulfidooxidans)和嗜热嗜酸铁质菌(Ferroplasma thermophilum),作为混合菌回收废弃线路板分选尾渣中的金属铜。通过摇瓶浸出实验,研究混合菌在不同浓度分选尾渣中的浸出过程,并探究初始p H、初始Fe^(2+)质量浓度、培养温度及粉末粒径对铜浸出的影响;并将优化条件应用至3L搅拌槽中,实现浸出体系的扩大。结果表明:摇瓶驯化过程中,混合菌种在分选尾渣中的生长情况较好,且能实现金属铜的有效浸出;在优化参数为初始p H 1.5、ρ(Fe^(2+))1 g/L、45℃条件下的放大实验中,浸出至第7 d时,铜浸出率最高达到93.09%。

关键词：微生物浸出混合菌种废弃线路板分选尾渣铜浸出率

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Comparison of electrochemical dissolution of chalcopyrite and bornite in acid culture medium

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2015年第1期25卷 303-313页

作者：赵红波胡明皓李旖旎朱珊覃文庆邱冠周王军中南大学资源加工与生物工程学院长沙410083 中南大学生物冶金教育部重点实验室长沙410083

The electrochemical dissolution process of chalcopyrite and bornite in acid bacteria culture medium was investigated by electrochemical measurements and X-ray photoelectron spectroscopy（XPS） analysis. Bornite was much easier to be oxidized rather than to be reduced, and chalcopyrite was difficult to be both oxidized and reduced. The relatively higher copper extraction of bornite dissolution can be attributed to its higher oxidation rate. Covellite（CuS） was detected as the intermediate species during the dissolution processes of both bornite and chalcopyrite. Bornite dissolution was preferred to be a direct oxidation pathway, in which bornite was directly oxidized to covellite（CuS） and cupric ions, and the formed covellite（CuS） may inhibit the further dissolution. Chalcopyrite dissolution was preferred to be a continuous reduction-oxidation pathway, in which chalcopyrite was initially reduced to bornite, then oxidized to covellite（CuS）, and the initial reduction reaction was the rate-limiting step.

关键词： chalcopyrite bornite electrochemical dissolution acid culture medium bioleaching

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Novel two-step process to improve efficiency of bio-oxidation of Axi high-sulfur refractory gold concentrates

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2015年第12期25卷 4119-4125页

作者：刘新星王国华霍强谢建平李寿朋武海艳郭玉洁中南大学资源加工与生物工程学院长沙410083 中南大学生物冶金教育部重点实验室长沙410083

In order to improve the bio-oxidation efficiency of Axi refractory gold concentrate, a two-step process including a high temperature chemical oxidation and a subsequent bio-oxidation, combined with p H control during the bio-oxidation step was used. The results revealed that the optimum mode was to maintain solution p H at 1.0-1.2 during the biological oxidation stage. Under this condition, the activity of mixed culture could be sustained and the formation of jarosite could be diminished, thus the oxidation efficiency was improved. The oxidation levels of iron and sulfur were improved by 12.50% and 15.49%, and the gold recovery was increased by 21.02%. Therefore, the two-step process combined with p H control is an effective method for oxidizing the biohydrometallurgical process of Axi gold concentrate, and it will have a broad prospect of application in dealing with complex refractory gold concentrate.

关键词： gold concentrate bio-oxidation p H control two-step oxidation

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混合高温菌浸出黄铜矿及浸出过程中微生物群落的演替

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中国有色金属学报 2010年第2期20卷 346-353页

作者：刘凯刁梦雪杨宇覃文庆吴学玲中南大学资源加工与生物工程学院长沙410083 中南大学生物冶金教育部重点实验室长沙410083

研究3株极端嗜热古菌(金属硫叶菌,Sulfolobus metallicus JCM9184;瑟杜生金属球菌,Metallosphaera sedula JCM9185和万座酸菌,Acidianus manzaensis YN25)在不同起始pH值和不同温度条件下对黄铜矿的混合浸出,并对浸矿过程中混合菌群落... 详细信息

研究3株极端嗜热古菌(金属硫叶菌,Sulfolobus metallicus JCM9184;瑟杜生金属球菌,Metallosphaera sedula JCM9185和万座酸菌,Acidianus manzaensis YN25)在不同起始pH值和不同温度条件下对黄铜矿的混合浸出,并对浸矿过程中混合菌群落的动态演替进行分析。结果表明:在起始pH1.5时的铜浸出率明显高于在起始pH2.5时的铜浸出率,而65℃条件下的铜浸出率高于75℃时的铜浸出率。利用限制性长度多态性(RFLP)分析65℃、起始pH1.5条件下的微生物群落演替,结果显示:在黄铜矿的浸出前期Sulfolobus metallicus是占据优势的菌种,而到后期Acidianus manzaensis的比例则会上升,并最后取代Sulfolobus metallicus成为优势种。

关键词：生物浸出黄铜矿精矿极端嗜热微生物微生物群落演替

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难处理含硫金精矿生物预氧化方法的强化工艺

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中国有色金属学报 2015年第8期25卷 2218-2225页

作者：刘新星王国华谢建平李寿朋郭玉洁潘昊旻中南大学资源加工与生物工程学院长沙410083 中南大学生物冶金教育部重点实验室长沙410083

难处理含硫金精矿的生物预氧化方法前景广阔,但是由于生物预氧化反应速度慢、氧化周期长等因素的存在,严重影响该法在实际应用中的推广。因此,研究生物预氧化技术的强化方法已成为推动该技术发展的关键因素。为达到强化目的,总结了3个... 详细信息

难处理含硫金精矿的生物预氧化方法前景广阔,但是由于生物预氧化反应速度慢、氧化周期长等因素的存在,严重影响该法在实际应用中的推广。因此,研究生物预氧化技术的强化方法已成为推动该技术发展的关键因素。为达到强化目的,总结了3个方面的强化策略:首先,分析了微生物群落的组成优化,通过组合氧化能力更强的微生物群落来达到强化目的;其次,控制溶液的化学条件,以保证微生物的代谢和功能发挥;最后,对预氧化工艺进行改进,构建更高效的生化反应条件。通过这些方法,难处理含硫金精矿生物预氧化效果可望得到有效强化。

关键词：生物预氧化难处理含硫金精矿微生物群落化学条件控制两步氧化法

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母乳低聚糖的生物合成研究进展

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中国食品学报 2024年第11期24卷 388-398页

作者：刘雯娴彭晶程海娜陈祝王玉光周洪波中南大学资源加工与生物工程学院长沙410083 中南大学生物冶金教育部重点实验室长沙410083

母乳低聚糖是母乳中最重要的成分之一,具有支持免疫系统发育,促进大脑发育等重要功能,在婴幼儿营养和医用营养领域拥有巨大的市场价值。快速增长的市场需求,对母乳低聚糖的供应提出了新要求,母乳低聚糖的生产新方式应运而生。生物合成... 详细信息

母乳低聚糖是母乳中最重要的成分之一,具有支持免疫系统发育,促进大脑发育等重要功能,在婴幼儿营养和医用营养领域拥有巨大的市场价值。快速增长的市场需求,对母乳低聚糖的供应提出了新要求,母乳低聚糖的生产新方式应运而生。生物合成法重塑了母乳低聚糖的生产过程,同时也给整个行业带来全新的机遇和挑战。本文首先介绍母乳低聚糖的基本性质和市场应用,然后聚焦于母乳低聚糖生物合成的研究进展,深入讨论化学酶法和微生物细胞工厂在母乳低聚糖合成中的关键技术、优势和不足。最后,对母乳低聚糖的未来进行展望。

关键词：生物制造化学酶法细胞工厂母乳低聚糖

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低温下YL15对黄铜矿和斑铜矿的协同浸出及电化学研究

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中国有色金属学报 2022年第1期32卷 271-278页

作者：彭玙萍彭堂见曾伟民中南大学资源加工与生物工程学院长沙410083 中南大学生物冶金教育部重点实验室长沙410083

采用生物浸出和电化学测试,研究低温10℃下AcidithiobacillusferrivoransYL15对黄铜矿和斑铜矿的协同浸出过程,结合不同的电化学测试手段探究其电化学溶解和表面钝化行为。结果表明:不同矿物体系的生物浸出和电化学行为存在极大差异。... 详细信息

采用生物浸出和电化学测试,研究低温10℃下AcidithiobacillusferrivoransYL15对黄铜矿和斑铜矿的协同浸出过程,结合不同的电化学测试手段探究其电化学溶解和表面钝化行为。结果表明:不同矿物体系的生物浸出和电化学行为存在极大差异。协同浸出组的浸出率最高,达到了48.4%,斑铜矿的次之,且两者都远高于黄铜矿的16.4%。斑铜矿的加入降低了氧化还原电位并维持到一个适宜的范围(400~420 mV),加快了矿物的氧化。另外,通过电化学测试,发现协同浸出组的电位降低、电流升高和阻抗减小、氧化速率大幅提高。

关键词：黄铜矿斑铜矿协同浸出低温电化学钝化

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