嗜金微生物研究概况

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宁夏农林科技，NingxiaJournalofAgri.andFores.Sci.&Tech.2012，53（01）：88-90

嗜金微生物研究概况

邵苗苗1，高昂1，姚默1，赵兵1，屈枫锦1，巩江2，倪士峰1*

１．西北大学生命科学学院，西部资源生物与现代生物技术教育部重点实验室，陕西西安２．西藏民族学院医学院，陕西咸阳

摘

７１２０８２

７１００６９

要：在广泛文献检索基础上，对嗜金微生物的种属、富集黄金的机理、工业应用价值及潜力进行了概述，为进一步对其

开发利用提供科学资料。

关键词：嗜金微生物；种属；富集机理；工业应用价值及潜力S182中图分类号：

文献标识码：A

文章编号：1002-204X（2012）01-0088-03

OverviewofResearchonMicroorganismsWhichCanbeEnrichedinGold

SHAOMiao-miaoetal（DepartmentofTraditionalChineseMedicine，CollegeofLifeSciences，NorthwestUniversity，Xi'an，Shaanxi710069）

AbstractOnthebasisofextensiveliteratureretrieval，thespeciesofmicroorganismscanbeenrichedingoldandthemechanismofgoldconcentrationwerereviewed，andprovidedfoundationdataforfurtherdevelopmentandutilization.

KeywordsMicroorganismscanbeenrichedingold；Species；Enrichmentmechanism；Valueandpotentialityofindustrialapplication

黄金蕴藏在含硫化矿物的岩石中，分布广泛但含量甚要富集含量稀少的黄金较困难。近年来，研究发现，某些微。

细菌对黄金富集能力很强[1]。笔者对嗜金微生物进行了综述，以期为黄金富集技术提供新思路。

1.3霉菌

医药生产中四环素、青霉素、福利陆元法[10]研究发现，

霉素、头孢菌素、生物污染物等废料水解液有溶金能力，其量与溶金速度呈正相关。

黄淑惠[11]研究表明，青霉和曲霉为吸附能力较强的真菌代表。这些真菌的富集和结晶作用可将溶液中呈溶解态的微量贵金属以难溶化合物或金属状态析出。1.4

链霉菌

薛堂荣[3]研究表明，链霉菌大量存在于不同的金矿中，是一种大量存在的优势菌株，有一定的富金能力。1.5

其他

一些新发现的细菌被证明也具有一定嗜金性。柯为[12]

研究表明，新发现一种细菌Ralstoniamethallidurans，对金块形成和土壤金沙检测有一定价值。该菌胞内有金积累，胞膜外“镀”一层金，对黄金有良好吸附作用、强亲和力和沉降作用，有利于提金，且对环境有净化和解毒作用。

1嗜金微生物的种属

含金地质体表生带中主要微生物类群：自养型主要为

硫细菌，以氧化亚铁硫杆菌为主，分布在金矿酸水中。异养好氧细菌种类有芽孢杆菌属、纤维单胞菌属、黄单胞菌属、微球菌属、俪萄球菌属等；其中芽孢杆菌属为最主要类型，地此属中又以蜡状芽孢杆菌为主，此外还有巨大芽孢杆菌、衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌等；放线菌中的优势菌全部是链霉菌属菌；霉菌中的优势菌以曲霉、青霉为主，其次为交链孢霉、短梗霉等。与硫细菌不同的是，异养菌多分布在金矿矿石中[2-3]。1.1

芽孢杆菌

汤显春等[4-5]研究发现，金矿区样本中分离出的阳性菌基本都是芽孢杆菌属蜡状芽孢杆菌，其对黄金有特殊的敏感性和结合力，观察该菌的分布、增殖及与黄金发生颜色反数量最多、分布最广的蜡状芽应即可探寻黄金矿床。其中，

孢杆菌可作为金矿找矿的指示菌[6]。此外，许多块金的起因都是源于蜡状芽孢杆菌的化学沉积，证明蜡状芽孢杆菌有一定的富金作用[7-8]。1.2

硫细菌

在金矿酸性水和中性水中硫细菌分布较多。张箭等[9]研究表明，可利用氧化铁硫杆菌的氧化、催化作用将难溶硫化物通过生化反应转化成可溶的硫酸盐或砷酸盐，从而将被包裹的金粒释放出来，以便于氰化提取。

2

2.1

生物富金的类型

生物采矿

最早在矿床中发现能够分解硫化矿和溶解金的细菌，

后来在地下利用培殖的氧化铁硫杆菌分解含金硫化矿；利

基金项目：西部资源生物与现代生物技术实验室教育部重点实验室基）；西藏自治区科技厅重大科技专项基金项目金项目（KH09030

）；陕西省教育厅科学研究项目计划（2010JK862）。（20091012

作者简介：邵苗苗（1988-），女，陕西富平人，本科生，专业：生物技术。*通讯作者，副研究员，博士，硕士生导师，从事中药资源学、中药现代化、中医学方面的研究，E-mail：[email protected]。收稿日期：2011-08-01

53卷01期邵苗苗，等嗜金微生物研究概况

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用有溶金能力的生物有机物，如氨基酸、腐植酸等进行溶浸金

13]

矿床，再将含金液抽至地面或在地下直接进行处理而成金[9，。

还原形成Au，并重新在一些Au的细小颗粒表面沉淀生长，使溶液中的Au质量浓度下降从而引起Au的再氧化。因此微生物对Au的溶解及再生均起作用，可使小金粒聚集形同时还可以使Au成大金块，对Au不仅有很强的活化能力，重新富集生长[22-24]。3.4

回收与净化机理

某些细菌特别是假单胞菌可以通过氧化作用消除含氰废水中的游离氰化物、硫代氰酸盐、金属氰络合物和氰化物降解的副产品氨，其中的重金属离子和固体微粒则通过生物吸附的方法除去，达到净化含氰废水的目的。美国霍斯托克公司利用细菌处理矿坑水和选矿尾水中的CN-、硫代氰酸盐和氨，并吸附Ni、Cu、Pb、Zn等有毒物[16]。3.5

蓝藻

富集成矿质元素的藻类等低等生物体，死后和其他沉在下沉过程中，一部分有机体直接进入较为积物一起沉积。

封闭的沉积物中，也有部分有机体遭受微生物的分解和化学水解作用。有机体分解时，其中富集的金等成矿元素可被释放出来；同时，又被有机酸、腐殖酸所吸附或形成配合物或螯合物。这些不同存在形式的成矿元素一起进入沉积物中，经过成岩和后生作用，形成含金的地质构造[25]。

2.2微生物寻金

增殖数量、与黄金发生的特殊可根据这类细菌的分布、

颜色反应等探测黄金矿；或做成微生物探针，带到野外用来

14]标示黄金的潜在储量[4-5，。

2.3形成狗头金

张甲忠[15]研究表明，在表生条件下，金可呈溶液迁移，

金络合物的稳定性与氧化还原条件有关，这种条件的变化，使金溶解-沉淀反复交替进行。在适当条件下，金粒再生、长大，块金由此形成。约翰·沃特森研究发现，仙影拳芽孢杆）能将溶解的金自水中结晶出来，在其周菌（BacillusCereus

围形成一层金晶体，即使细菌死亡很长时间，晶体仍继续长大，最终形成大块狗头金。2.4

回收与净化

利用某些霉属真菌的富集和结晶作用，将废水或工业尾液中呈溶解态的微量贵金属以难溶化合物或金属态析出，从而达到回收净化的目的[16]。2.5

帮助动植物富金

含金矿物在土壤细菌的作用下，其代谢产物实现了矿物中金的溶解、渗透和搬运，当含金物质遇到（富集金的）植物根系，由其内部的传导系统将金分散在植物中。某些动物有些植物体内食用这些植物后，便将金积蓄于体内。相反，含有大量的氰根离子等，经根系排泻后，能将附近土壤中的金溶解，再经结晶或还原富集起来[9]。

4

4.1

工业应用价值及潜力

工业废水、废液、废渣的回收与净化

工业上为了减少消除矿山废物带来的污染，人们根据

从矿山废水中分离出来的氧化铁硫杆菌和硫氧化硫杆菌的特征及硫化矿物在细菌作用下的溶出机理，控制硫酸还原菌，抑制金属的溶出，或有目的地利用细菌加速金属溶出，回收溶出液提取金属，或利用细菌具有吸附或沉积各种离子于其表面的亲和力处理废水。还有一种嗜极端菌能将溶解的黄金转化为固体黄金沉淀。当包在该菌外面的酶吸收了溶解的金属时，黄金就会转化出来。用该技术清除被铀污染的地下水，溶解的铀被沉淀出来，可很方便地从地下水中除去[26]。4.2

生物寻金

利用嗜金微生物（以蜡状芽孢杆菌为主）探寻金的分如微生物探金野外布，寻找含金量大的区域进行开采利用。工作箱[27]，利用多细胞株抗体结合并检测蜡状芽孢杆菌孢子的数量，从而确定含金量[4-5]。

3

3.1

生物富金机理

生物采矿的机理

氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌通过矿物表面的氧化

还原反应，能有效地将金属从不溶矿物中淋滤出来，或通过吸附作用将金属从溶液中聚集到细胞表面[17-19]。有些细菌产蛋白质水解产物在酸性溶液中与金形成络合物，然后生酶、

利用蛋白质的变性过程使金沉淀出来[9]。微生物合成的氨基酸、肽、核素酸等能与惰性贵金属很好地络合，形成Au-N键，使金等贵金属溶解[11]。3.2

利用蜡状芽孢杆菌寻矿机理

李珍福等[20]研究表明，矿床上覆土壤中重金属的富集与抗青霉素的蜡样芽孢杆菌的含量呈正相关关系。通常其他细菌会被金属杀死，或被土壤中耐金属真菌所产生的青霉素和其他抗菌素杀死。芽孢杆菌具有较强的抗青霉素能力，而青霉素胺又能鳌合许多重金属，构成了利用土壤中芽

20]孢杆菌计数的增加以指示隐伏矿体存在的基础[14，。

5小结与展望

综上所述，嗜金微生物在金属工业中的应用前景极为

广泛，应对此类微生物加以重视和深入研究，使其能尽快地运用于工业生产中，为人类带来更大福利。嗜金微生物的利用也为人们在科学研究和工业发展方面提供了一个新的思路和途径。参考文献：

[1]陈学才.细菌与黄金[J].化石，1993（2）：23.

[2]NangiaY，WangooN，GoyalN，etal.Anovelbacterialisolate

3.3块金的形成机理

狗头金是由原生金经过次生生长形成的，受微生物与

H2O2共同作用，而微生物新陈代谢过程中本身就可产生较多的H2O2[21]。由于H2O2既是氧化剂又是还原剂，能将溶液中的金粉末氧化形成AuOH进入溶液，当溶液中的Au质量浓度达到一定水平时，AuOH由于H2O2的还原作用又被

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goldnanoparticles[J].

邵苗苗，等嗜金微生物研究概况

Stenotrophomonasmaltophiliaaslivingfactoryforsynthesisof

MicrobiologyCellFactories，2009（8）：39.

（5）：19-23.

53卷01期

[16]程金平，郑敏，张兰英，等.微生物在金回收方面的应用[J].黄金，

2001，22（3）：31-34.

[17]CampbellSC，OlsonGJ，Clark，TR，etal.Biogenic

productionofcyanideanditsapplicationtogoldrecovery[J].JournalofIndustrialMicrobiologyandBiotechnology，2001，26（3）：134-139.

[18]张焕清.中国西部“金三角”地区狗头金形成机理和生物———化

学聚金工程[J].地球科学进展，1992，7（2）：89.

[19]LawrenceRW.采用微生物预先氧化法从难溶黄铁矿石及其精

1984（6）：41-45.矿中提高金和银的回收率[J].黄金，

[20]李珍福，李学军，张瑞增，等.微生物地球化学探矿———蜡样芽孢

杆菌法寻找金、铀矿的试验研究[J].铀矿地质，1994，10（6）：360-366.

[21]李志明，刘家军，张长江，等.砂金及

2002，8（1）：56-59.性[J].黄金地质，

[22]罗献林.中国“狗头金”刍议[J].黄金地质，2000，6（4）：53-58.阚小凤，王玉荣.室温条件下微生物环境中块金生长机[23]张海祥，

理的实验研究[J].地球化学，1999（2）：178-182.

卢冰，黄国君，等.对表生块金形成机理的新认识———[24]王玉荣，

一个偶然发现的现象[J].地球科学进展，1992，7（2）：86-88.[25]张景荣，朱法华.蓝藻富集金的模拟实验及其地质意义[J].地球

化学，1993（1）：61-67.

2002[26]杨英惠.微生物可将金矿粉转化成黄金[J].现代材料动态，

（6）：11.

牛桂兰，谢树成，等.生物矿化———蜡状芽孢杆菌聚金作[27]汤显春，

用的研究[J].微生物学杂志，2001，21（1）：31-32.

[3]薛堂荣，陈昭蓉，刘爱华，等.含金地质体表生带中主要微生物类

1994，34（4）：319-325.群的研究[J].微生物学报，

[4]汤显春，陈绳亮，周修高，等.金矿床区蜡质芽孢杆菌抱子数与金

1999，19（4）：17-21.矿化关系[J].微生物学杂志，

陈绳亮，罗勤，等.广西四川金矿床区土壤样品中蜡状芽[5]汤显春，

抱杆菌的分离和鉴定[J].华中师范大学学报，1999，33（2）：271-277.[6]沈羡云.细菌与金属[J].科技视野，2011（2）：23-24.

[7]邱廷省，夏青.难选金矿细菌预处理技术理论与实践[J].南方冶金

2004，25（2）：6-11.学院学报，

[8]刘秀花，梁峰.根际促生菌的筛选与促生作用研究[J].安徽农业科

学，2006，34（20）：5301-5302，8308.

[9]张箭，兰新哲.（微）生物过程与贵金属工业[J].黄金，1989，10（10）：19-23.

[10]陆元法.金的表生成矿系统和生物成矿作用[J].黄金，

1992，13（4）：16-17.

1991，18[11]黄淑惠.吸附金（Au）的真菌筛选[J].微生物学通报，

3+

（1）：11-14.

2004，34（1）：[12]柯为.探寻黄金的微生物技术[J].微生物学通报，

152.

[13]MuravyovMI，Fomchenko，NV，Kondrat'evaTF.Influence

ofchemicalleachingonfollowingbiooxidationbymoderatethermophilicmicroorganismsandgoldextractionfromgoldarsenicconcentrate[J].

Biotekhnologiya，2009（3）：60-66.

周德安.一种利用微生物找金、铀矿的方法[J].国外铀金[14]张景廉，

地质，1990（1）：7-10.

“块金”集锦及其成因分析[J].地质与勘探，1989[15]张甲忠.中外

责任编辑：李占东

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

（上接第８５页）

[3]汪东风，谢晓凤，王世林，等.茶多糖的组分及理化性质[J].茶叶科

1996，16（1）：1-8.学，

谢晓风，王泽农，等.粗老茶中的多糖含量及其保健作用[4]汪东风，

[J].茶叶科学，1994，14（1）：73-74.

EYTONWB，HOLMESA，etal.Identificationof[5]BROWNAG，

thethearubiginsaspolymericproanthocyanidins[J].Phytochemistry，1969，8（12）：2333-2340.

[6]BAILEYRG，NURSTENHE，MCDOWELLIM.Isolation

andanalysisofapolymericthearubiginfractionfromtea[J].JSci1992，59（3）：365-375．.FoodAgric，

MUKHTAH.Polyphenolascanderchemopreventive[7]STONERGD，

agents[J].JCellBiochemSuppl，1995，59（22）：169-180.

李瑶卿，洪绍梅.茶多酚对8种致病菌最低抑制浓度的研[8]董金甫，

1995，16（1）：6-8.究[J].食品科学，

[9]李蓉.茶色素治疗高脂血症60例临床观察[J].中国现代临床医

学，2004，10（3）：22-23.

王淑如.茶叶多糖的抗凝血及抗血栓作用[J].中草药，[10]王丁刚，

1992，23（5）：254-256.

[11]胡秀芳，毛建妹，蒋丽萍，等.茶多酚与其他抗氧化剂的协同作用

[J].茶叶，2000，26（2）：66-69.

[12]吴文华，吴镇洲.茶多酚预防动脉粥样硬化的作用[J].国外医学

脑血管疾病分册，2002，4（10）：317-320.

李彤，詹皓，等.茶多酚和维生素C对FeSO4-半胱氨酸[13]张清俊，

诱发离体人血浆脂质过氧化及CCl4诱发肝自由基损伤的抑制作2001，14（1）：50-53.用[J].航天医学与医学工程，

[14]汪东风，谢晓风，蔡成永，等.粗老茶治糖尿病的药理成分分析[J].

中草药，1995，26（5）：255-257.

[15]石根勇，吕中明，陈新霞，等.降糖茶调节血糖作用的研究[J].中

国生化药物杂志，2001，22（5）：249-250.

[16]汤圣兴，陈月平，王安才，等.茶多酚对链脲佐链菌素诱发糖尿病大

2001，17（3）：17-19.鼠降糖作用的实验研究[J].中药药理与临床，

[17]夏成云，周京国，谢建平.茶色素对早期糖尿病肾病患者尿内皮

2002，4（2）：156-158.素排泄的影响及其意义[J].中国医师杂志，

[18]刘学铭，梁世中.茶多酚的保健和药理作用及应用前景[J].食品

1998，24（5）：47-51.与发酵工业，

HUANGMT，WUYR，etal.Inhibitoryeffects[19]WANGZY，

ofblacktea，greentea，decaffeinatedblacktea，anddecaffeinatedgreenteaonultravioletBlight-inducedskincarcinogenesisin12-dimethylbenz[a]anthracite-initiatedSKH-1mice[J].Cancer7，

Res.，1994，54（13）：3428-3435.

[20]郭好水.心脑健脑胶囊的临床应用[J].中国药业，2000，9（7）：51.汪志德，周正贵，等.复方茶多酚含漱液治疗牙周病的临[21]游古莲，

床应用[J].第三军医大学学报，1999，21（12）：932.

责任编辑：高菲