一種利用賴氨酸芽孢桿菌合成硒及硒化鉍納米材料的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境納米生物技術領域，涉及一種利用賴氨酸芽孢桿菌合成砸及砸化鉍納米材料的方法。
【背景技術】
[0002]砸屬于第六主族元素，是一種生物生存所必需的微量元素，但高濃度的砸具有生物毒性且會造成環(huán)境污染。自然界中的砸主要以四種價態(tài)(_2，0，+4和+6)存在。其中，亞砸酸鹽(Se032—)易溶于水，較其它形式具有更強的生物毒性。研究者發(fā)現(xiàn)在自然界中廣泛存在的多種微生物可以通過脫毒作用將亞砸酸鹽還原，生成毒性較小，水溶劑較差的紅色單質砸納米顆粒。Wang GJ等在文獻(BMC Microb1logy.2014.14.204-217)、Lampis S等在文獻(Microbial cell factories.2014.13.35-39)及 Oremland RS 等在文獻(Exremophiles.2009.13.695-705)中均報道了特定微生物可以將亞砸酸鈉還原為單質砸納米顆粒。但是對于常見的微生物來說，亞砸酸鈉屬于一種毒性物質，少量的亞砸酸鈉可能就會導致微生物生長的完全抑制。
[0003]砸納米材料具有優(yōu)良的單向導電性和良好的光電特性，已廣泛應用于整流器和光電池的制造，其光電特性也已用于靜電復印技術中制作砸鼓。如Abdelouas A等在文獻(Chemistry of materials.2000.12.1510-1512)中報道了色素C3用于還原砸酸鈉制備砸納米線。Xia YN 等在文南犬(Journal of the American ChemicalSociety.2000.122.12582-12583)中報道了通過液相陳化法制備三方砸納米線。但是這些方法需要使用昂貴的還原劑或復雜的前驅體，或者需要很長的反應時間。因此，開發(fā)反應條件溫和，合成過程綠色友好的新工藝具有重要的應用價值。由于微生物對砸酸鹽和亞砸酸鹽具有脫毒作用，可以利用微生物作為合成砸納米材料的“生物工廠”，實現(xiàn)砸納米材料的綠色制備過程。如Debieux CM等在文獻(Proceedings of the Nat1nal Academy ofSciences.2011.108.13480-13485)中報道了在厭氧條件下培養(yǎng)細菌 T.selenatis，T.selenatis可以合成150-200nm大小的砸納米球，并通過蛋白SefA在胞內組裝后轉運至胞外。Hur HG等人在文獻(Chemosphere.2007.68.1898-1905 )中報道了厭氧條件下Shewanella sp.HN_41可合成砸納米球，并通過后續(xù)添加不同濃度的二甲基亞砜將砸納米球轉化為納米線。Li DP在文獻(Coll1ds and Surface B:B1interfaces.2011.88.196-201)中利用Pseudomonas alcaliphila在好氧情況下合成砸納米球和砸納米球/砸納米棒的混合物。然而，目前利用純生物過程，不添加任何有機溶劑合成純相的砸納米線未見報道。
[0004]砸化鉍屬于斜方六面體晶系的無機半導體材料，禁帶寬度較窄，常溫下的熱電轉化效率高，因此在熱栗、制冷、生物傳感器等方面具有廣泛的用途。Qian YT等在文獻(SolidState Communicat1ns.2008.147.36-40)中報道了在油胺和乙二醇的混合溶劑中，用砸粉和硝酸鉍為原料合成了空心Bi2Se3納米球殼結構，單個球體的直徑約為600nm，殼層厚度僅為40nm。然而，目前已報道的Bi2Se3的合成方法均為化學法或者物理法，尚未有生物法合成砸化鉍的報道。
[0005]檢索國內外有關砸化鉍合成方面的文獻和專利結果表明，在本發(fā)明申請之前，還沒有發(fā)現(xiàn)好氧條件下砸化鉍的生物合成方面的報道。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種利用賴氨酸芽孢桿菌Lysinibacillussp.ZYM_l還原亞砸酸鹽合成砸納米材料及砸化祕納米材料的方法，砸納米材料及砸化祕納米材料在光催化，重金屬吸附以及熱電轉化領域具有重要應用價值。
[0007]賴氨酸芽孢桿菌Lysinibacillus sp.ZYM-1是發(fā)明人從遼寧省盤錦市遼東灣近海底泥樣品中分離得到，保藏于中國微生物菌種保藏委員會普通微生物中心(地址:北京市朝陽區(qū)北辰西路I號院3號中國科學院微生物研究所)，保藏日期為2015年10月22日，菌種保藏編號為CGMCC 1.15346，其16s rRNA基因序列的Genbank登陸號為KT263530。
[0008]本發(fā)明的技術方案是:
[0009]賴氨酸芽孢桿菌LysinibaciIIus sp.ZYM-1，其特征在于:賴氨酸芽孢桿菌ZYM-1有兩種培養(yǎng)方式:
[0010]一種是將-80°c保存的菌株ZYM-1的甘油菌液于4°C下融化，接種于20ml含0.5-25mM(毫摩爾)亞砸酸鈉的LB液體培養(yǎng)基中培養(yǎng);所述LB液體培養(yǎng)基配方為:氯化鈉10g/L，蛋白胨10g/L，酵母粉5g/L;LB液體培養(yǎng)基使用前都需進行121°C滅菌處理20min。
[0011]另一種是采用LB固體培養(yǎng)基，將上述培養(yǎng)后的ZYM-1菌液平板涂布培養(yǎng);所述LB固體培養(yǎng)基是在LB液體培養(yǎng)基中加入質量分數(shù)為2 %的瓊脂粉。
[0012]一種利用ZYM-1合成砸納米材料的方法:將ZYM-1接種于20ml含0.5_25mM亞砸酸鈉的LB液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)8-12小時；培養(yǎng)后的ZYM-1菌液以I % -5 %的接種量轉移到新的100ml LB液體培養(yǎng)基中，加入0.5_25mM的亞砸酸鈉，25_40°C，pH 5-9，50_300rpm下培養(yǎng)24-48h，將培養(yǎng)后的ZYM-1菌液置于121°C下處理20min，使得胞內的納米砸從菌體中釋放出來，2000-3000rpm離心，分離菌體碎片和包裹生物分子的紅色上清液，將紅色上清液12000-20000rpm離心，取離心產物，干燥后得到紅色砸納米材料。
[0013]一種利用ZYM-1合成砸化鉍納米材料的方法:將ZYM-1接種于20ml含0.5_25mM亞砸酸鈉的LB液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)8-12小時;培養(yǎng)后的ZYM-1菌液以I 的接種量轉移到新的100ml LB液體培養(yǎng)基中，同時加入0.5_25mM的亞砸酸鈉及0.l_5mM的硝酸鉍，25_40°C，pH5-9，50-300rpm下培養(yǎng)24-48h，隨后2000-3000rpm離心收集產物，去除沉淀得黑色上清液，將黑色上清液再用12000-20000rpm離心獲取沉淀物，沉淀物干燥后可得黑色砸化鉍納米材料。透射電鏡和原子力顯微鏡顯示砸化鉍為三維球型結構，尺寸約為20-40nm之間。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明將含砸廢水中毒性較大的亞砸酸鹽在溫和的條件合成砸納米材料及砸化鉍納米材料，方法環(huán)境綠色友好，反應在水溶液中進行，無需高溫高壓等苛刻條件，操作簡單，易于擴大培養(yǎng)。制備的納米材料形貌可控，砸納米球可以用于重金屬的吸附去除，砸化鉍納米材料目前尚未見生物合成的報道。
【附圖說明】
[0015]圖1是平板涂布培養(yǎng)條件下ZYM-1還原亞砸酸鹽合成砸納米顆粒的數(shù)碼照片。
[0016]圖2是不同亞砸酸鈉濃度下砸還原量的變化趨勢。
[00Π]圖3是不同pH下砸還原量的變化趨勢。
[0018]圖4是不同亞砸酸鈉濃度下合成砸納米顆粒體系的紫外全波長掃描圖。
[0019]圖5是不同亞砸酸鈉濃度下合成砸納米顆粒的形貌掃描電鏡圖；
[0020](a)為ImM亞砸酸鈉還原后生成納米線形的砸納米材料；
[0021](b)為2.5mM亞砸酸鈉還原后生成立方體或球形的砸納米材料；
[0022](c)為5mM亞砸酸鈉還原后生成納米球形的砸納米材料；
[0023](d)為25mM亞砸酸鈉還原后生成不規(guī)則的砸納米材料。
[0024]圖6是ZYM-1合成砸化鉍的代表性透射電鏡圖。
[0025]圖7是ZYM-1合成砸化鉍的原子力顯微鏡圖譜。
【具體實施方式】
[0026]實施例1:平板涂布培養(yǎng)條件下菌株ZYM-1還原亞砸酸鹽合成砸納米顆粒
[0027]反應體系:將在20ml含0.5-25mM(毫摩爾)亞砸酸鈉的LB液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)