一株马利亚霉菌在还原Se(IV)合成硒纳米颗粒中的应用

摘要

本发明公开一株马利亚霉菌Mariannaea？sp.？HJ在还原Se(IV)合成硒纳米颗粒中的应用，属于生物技术领域。菌株HJ能够在pH？7~9，温度30℃下还原1.0~5.0？mmol/L？Se(IV)生成球形硒纳米颗粒，粒径为130~200？nm。菌株HJ合成硒纳米颗粒的反应条件温和、操作简便，具有潜在的工业化应用前景。

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，涉及一株马利亚霉菌Mariannaeasp.HJ在还原Se(IV)合成硒纳米颗粒中的应用。

技术背景

硒(Se)是人体及动物必需的一种微量元素，具有抗氧化、免疫调节、抑制肿瘤细胞生长、延缓衰老等多种生物活性。硒纳米颗粒与蛋白质、多糖、脂类等生物分子相结合，可以用于食品添加剂、维生素、抗生素等物质的生产，在生物、化学、医药等领域中有着重要的应用价值。此外，硒纳米颗粒还具有独特的光电性质以及半导体特性，广泛应用于太阳能电池、传感器、整流器等光电元件。

目前工业应用的硒纳米颗粒主要采用化学氧化还原反应、电化学等技术进行生产，但是这些方法需要高温、高压或催化剂等条件，且得到的硒纳米颗粒生物活性较低。研究发现，多种植物或微生物均具有将硒酸盐或亚硒酸盐还原为单质硒纳米颗粒的能力，包括藻类、细菌、真菌、放线菌等。其中，研究以细菌居多，如枯草芽孢杆菌Bacillussubtilis、蜡样芽孢杆菌Bacilluscereus、嗜碱假单胞菌Pseudomonasalcaliphila、希瓦氏菌Shewanella、大肠杆菌Escherichiacoli等，这些菌株能够在好氧或厌氧条件下还原Se(IV)生成红色的硒纳米颗粒。利用微生物还原Se(IV)合成硒纳米颗粒操作简单、无污染、绿色环保，因而具有广阔的应用前景。

本实验室前期从本溪钢铁焦化厂的活性污泥中分离得到一株马利亚霉菌Mariannaeasp.HJ，该菌株于2014年12月4日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，登记入册编号为CGMCCNo.10030。本实验室前期研究表明马利亚霉菌Mariannaeasp.HJ具有合成金纳米颗粒的能力，然而目前对于马利亚霉菌合成硒纳米颗粒的研究鲜有报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微生物合成硒纳米材料的方法，主要是利用马利亚霉菌Mariannaeasp.HJ还原Se(IV)合成球形硒纳米颗粒。该方法反应条件温和、操作简便，在生物合成硒纳米材料领域中具有潜在的工业化应用价值。

利用马利亚霉菌Mariannaeasp.HJ还原Se(IV)合成硒纳米颗粒的方法，具体步骤如下：

(1)从固体改良马丁培养基中挑取菌株HJ的单菌落于液体改良马丁培养基中，于30℃、150r/min条件下振荡培养48h，制备种子培养液。改良马丁培养基组成为：葡萄糖10g/L，(NH₄)₂SO₄1g/L，MgSO₄·7H₂O0.5g/L，K₂HPO₄1g/L；固体培养基为上述培养基中添加20g/L琼脂粉。配制的培养基均在115℃下灭菌20min后使用。

(2)将种子培养液按照体积百分比5%的接种量接于液体改良马丁培养基中，pH为7~9，温度为30℃，Se(IV)浓度为1.0~5.0mmol/L，在150r/min条件下振荡培养48h。

通过上述方法制备得到的硒纳米颗粒为球形，粒径为130~200nm。

本发明的有益效果是：一株马利亚霉菌Mariannaeasp.HJ，该菌株于2014年12月4日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，登记入册编号为CGMCCNo.10030。利用马利亚霉菌Mariannaeasp.HJ在常温下即可还原Se(IV)合成硒纳米颗粒，具有球形结构，粒径为130~200nm。该方法具有反应条件温和、能耗低、操作简便等特点，在生物合成硒纳米材料领域具有潜在的工业化应用前景。

附图说明

图1不同pH条件下菌株HJ对Se(IV)的还原率。

图2不同温度条件下菌株HJ对Se(IV)的还原率。

图3不同Se(IV)浓度条件下菌株HJ对Se(IV)的还原率。

图4菌株HJ合成硒纳米颗粒的扫描电镜表征。

图5菌株HJ合成硒纳米颗粒的透射电镜表征。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：马利亚霉菌Mariannaeasp.HJ合成硒纳米颗粒的方法

步骤1：菌株HJ种子培养液的制备。从固体改良马丁培养基中挑取单菌落于液体改良马丁培养基中，于30℃、150r/min条件下振荡培养48h，制备种子培养液。

步骤2：硒纳米颗粒的制备。利用步骤1得到的种子培养液，按照体积百分比5%的接种量接于液体改良马丁培养基中，pH为7，温度为30℃，Se(IV)浓度为2.0mmol/L，在150r/min条件下振荡培养48h。

结果在培养液中可获得红色产物，即为菌株HJ还原Se(IV)生成的硒纳米颗粒。

改良马丁培养基组成为：葡萄糖10g/L，(NH₄)₂SO₄1g/L，MgSO₄0.5g/L，K₂HPO₄1g/L；固体培养基为上述培养基中添加20g/L琼脂粉。配制的培养基均在115℃下灭菌20min后使用。

实施例2：不同pH条件下菌株HJ还原Se(IV)合成硒纳米颗粒

步骤1~2同实施例1，调节步骤2中液体马丁培养基的pH分别为4、5、6、7、8、9。培养48h后，测定Se(IV)的还原率。

实验发现(图1)，在pH为5~9的范围内均有红色产物生成；Se(IV)在pH为7~9时还原率较高，约为60%。

实施例3：不同温度条件下菌株HJ还原Se(IV)合成硒纳米颗粒

步骤1~2同实施例1，调节反应温度为20、25、30、35、40℃。培养48h后，测定Se(IV)的还原率。

实验发现(图2)，在温度为25~35℃的范围内均有红色产物生成；Se(IV)在反应温度为30℃时还原率最高，约为59%。

实施例4：不同Se(IV)浓度条件下菌株HJ合成硒纳米颗粒

步骤1~2同实施例1，调节Se(IV)浓度为1.0、2.0、3.0、5.0、7.0mmol/L。培养48h后，测定Se(IV)的还原率。

实验发现(图3)，在Se(IV)浓度为1.0~7.0mmol/L的范围内均有红色产物生成；Se(IV)在浓度为1.0mmol/L时还原率最高，约为64%；随着Se(IV)浓度升高，其还原率略有下降。

实施例5：菌株HJ还原Se(IV)合成硒纳米颗粒的形貌表征

步骤1~2同实施例1，将得到的红色产物进行扫描电镜与透射电镜表征，结果如图4和图5所示。马利亚霉菌Mariannaeasp.HJ可在细胞表面还原Se(IV)合成球形硒纳米颗粒；生成的纳米颗粒大小不一，粒径尺度为130~200nm。