[發明專利]一種通電促進巴氏芽孢桿菌誘導沉積碳酸鈣的方法

在審

• 申請號: 201710539622.5
• 申請日: 2017-07-04
• 公開（公告）號: CN107164351A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 陳彥瑞;雷學文;毛炎炎;李勇;張浪;吳葦凌
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C12N9/80
• 分類號: C12N9/80;C12P3/00;C12R1/07
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 彭勁松

技術領域

本發明涉及微生物誘導沉積碳酸鈣技術，具體涉及一種通電促進巴氏芽孢桿菌誘導沉積碳酸鈣的方法。

背景技術

微生物固化是一種新型環保固化方法，其中利用一些特定的微生物（主要是高產脲酶菌），通過為其提供豐富的Ca²⁺及含氮源的營養鹽，快速析出具有優異膠結作用的方解石型碳酸鈣結晶的微生物誘導碳酸鹽沉積（microbial induced calcite precipitation，以下簡稱MICP）技術已經被成功應用于多孔介質材料的堵漏以及松散砂顆粒的固化。巴氏芽孢桿菌是現階段研究和使用比較成熟的高產脲酶菌種。錢春香等使用微生物誘導碳酸鹽沉積技術對混凝土裂縫進行了修復，在0.5mm以下的裂縫中取得了不錯的修復效果（陳懷成，錢春香，任立夫．基于微生物礦化技術的水泥基材料早期裂縫自修復[J]．東南大學學報（自然科學版），2016,46(3),606-610．）。趙茜開展了巴氏芽孢桿菌催化尿素水解進行MICP固化砂土的研究，當使用可以使溶液自由通過的柔性模具時固化效果最好（趙茜．微生物誘導碳酸鈣沉淀(MICP)固化土壤實驗研究[D]．中國地質大學(北京)，2014．）。這些研究表明碳酸鈣的生成量直接影響MICP技術的使用效果，在一定的界限內碳酸鈣生成量越多，固化效果越好。現階段提高碳酸鈣生成量的方法主要是增加濃度、添加量，以及多次注漿。

發明內容

本發明的目的在于提供一種促進巴氏芽孢桿菌產生脲酶的方法，以及該方法在誘導沉積碳酸鈣中的應用。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種促進巴氏芽孢桿菌產生脲酶的方法，為通電培養巴氏芽孢桿菌的方法，優選在0.4-1.6V電壓下進行培養。更優選的，在1.2V電壓下進行培養。在通電條件下培養巴氏芽孢桿菌，能夠促進巴氏芽孢桿菌產生更多的脲酶。

所述的通電培養巴氏芽孢桿菌使用的培養基的成分優選為：胰蛋白胨15g，蛋白胨5g，NaCl 5g，尿素20g，水1L，pH 7.3。

通電培養巴氏芽孢桿菌能夠促進菌種產生更多的脲酶，其培養液在含氯化鈣和尿素的體系中誘導產生碳酸鈣的速率也會相應提高。因此，通電培養巴氏芽孢桿菌的方法能夠用于誘導沉積碳酸鈣，快速產生更多的碳酸鈣，以應用于多孔介質材料的堵漏、松散砂顆粒的固化以及其他與MICP技術有關的實際應用中。

上述巴氏芽孢桿菌優選為巴氏芽孢桿菌ATCC 11859，購買于美國菌種保藏中心。

本發明相對于現有技術具有如下優點和效果：本發明能夠促進巴氏芽孢桿菌產生更多的脲酶，進一步加速碳酸鈣的生成，與電滲灌漿法相結合具有良好的發展前景。

附圖說明

圖1是通電電壓與生成碳酸鈣質量的關系曲線圖。

具體實施方式

以下實施例用于進一步說明本發明，但不應理解為對本發明的限制。若未特別指明，實施例中所用的技術手段為本領域技術人員所熟知的常規手段。

實施例1

由于微生物的耐受電壓一般在0-2V之間，因此在0-2V之間每隔0.2V設置一個梯度對巴氏芽孢桿菌進行通電培養。

用接種針將巴氏芽孢桿菌（ATCC 11859）接種到100mL液體培養基中，在30℃恒溫搖床中，用各電壓通電培養24h。其中，培養基成分為：胰蛋白胨15g，蛋白胨5g，NaCl 5g，尿素20g，水1L，pH 7.3。

配制尿素和氯化鈣的混合液（兩者濃度都為1mol/L）作為鈣鹽溶液。取各電壓下通電培養的菌液1mL，分別與15mL鈣鹽溶液混和，震蕩均勻后在30℃下靜置20min，測量生成的碳酸鈣質量。

結果如圖1所示，當通電電壓為1.2V時，所培養得到的巴氏芽孢桿菌菌液與鈣鹽溶液反應誘導生成的碳酸鈣量最多。

實施例2

通電培養促進巴氏芽孢桿菌誘導沉積碳酸鈣，其實就是促進了尿素的分解，從而生成了更多的碳酸鈣。巴氏芽孢桿菌在新陳代謝過程會產生脲酶將尿素水解，形成銨根離子和碳酸根離子，反應過程為：CO(NH₂)₂+2H₂O→（脲酶催化）→CO₃^2-+2NH⁴⁺。這就使原本不導電的尿素水解成可導電的銨根離子和碳酸根離子，從而使溶液電導率上升，所測每分鐘溶液電導率的變化值與酶分解尿素的速度成正比，因此可以用單位時間溶液電導率的變化率來反映通電對巴氏芽孢桿菌產生脲酶的促進作用。