[发明专利]一种重组HcMT基因工程菌剂及其在吸附废水中Cu2+

说明书

本发明涉及一种重组HcMT基因工程菌剂及其在吸附废水中铜离子中的应用，其特征在于，采用海藻酸钠1％、普鲁兰多糖3％联合2％的CaCl₂溶液交联剂作为包埋材料对1％重组HcMT基因工程菌进行包埋处理制备获得。通过将调节废水pH5，投放2％的菌剂，吸附240min，对废水中铜离子吸附率高达为95.515％，铜离子最大吸附容量为24.41mg/g，相比单一的基因工程菌吸附铜离子，本发明提供的菌剂及其应用方法有效地固定了重组HcMT基因工程菌并改善了吸附剂的物理强度，对于进一步的大规模或连续生物吸附过程尤其有价值。

技术领域

本发明属于生物工程技术领域。具体的说，本发明涉及一种Cu²⁺吸附菌剂及应用技术领域。

背景技术

重金属污染是世界范围内严重的环境威胁，因为金属是有毒且不可降解的。长期以来治理环境废水中的重金属污染采取的传统方法有离子交换法、化学沉淀法、吸附法、电化学法、膜分离法等，它们被证明效率不高，尤其是当金属浓度较低时。目前，生物吸附法被认为是一种高效，简单且特异的替代方法，它的原理是利用微生物吸附离子，吸附的过程中，生物体本身的化学性质发挥重要作用。仅使用单一微生物吸附废水中的重金属离子，无法满足污染较严重的环境，又因为微生物离散且无法聚集，给固液分离程度加重分担，无法进行规模生产，所以在生物吸附的基础上进行改进。固定化技术是生物吸附法的一种，将游离的微生物(细胞)或酶使用化学或物理手段定位于限定的空间，不仅可以使其保持活性且能反复利用的一项新技术。已经证实金属硫蛋白对各种金属离子如锌，铜，镉具有金属结合特性，且与金属结合效率高，将金属硫蛋白以融合蛋白的形式表达，不仅可以保持金属硫蛋白结构的完整性，还可增强稳定性且应用价格低廉。

金属硫蛋白(Metal lothionein，MT)是一类广泛存在于生物体内的低分子量、富含半胱氨酸的金属结合蛋白。与其结合的金属主要是镉、铜和锌，广泛地存在于从微生物到人类各种生物中。金属硫蛋白丰富的筑基含量及重金属结合能力决定了其功能的多样性。盐穗木 (Halostachys caspica)为藜科盐穗木属，是生长在荒漠、半荒漠盐碱地上的重要盐生、旱生稀盐多汁半灌木植物，对盐分适应性极强，是盐土荒漠主要植物之一。在高盐和重金属胁迫下，其体内的金属硫蛋白基因表达水平呈明显上升趋势。

现有技术“一种盐穗木金属硫蛋白基因及其重组蛋白与应用”(刘忠渊，专利申请号：2013105667426)中，以HcMT的cDNA为模板，通过PCR扩增、胶回收后连接到pMD18-T载体构成重组质粒，重组质粒与pET-32a分别双酶切后酶切片段经连接酶连接，连接产物转化感受态细胞，成功构建融合表达载体pET-32a-HcMT，获得转盐穗木金属硫蛋白基因工程菌(pET-32a-HcMT)。但其并未披露通过利用转盐穗木金属硫蛋白基因工程菌(pET-32a-HcMT)对污水中Cu²⁺进行吸附的相关技术。专利技术“一种盐穗木金属硫蛋白工程菌吸附剂在污水吸附中的应用”(刘忠渊，专利申请号：2019106791146)中，报道了转盐穗木金属硫蛋白基因工程菌(pET-32a-HcMT)直接应用于Cu²⁺吸附的技术，但其素提供的技术方案中，菌剂使用量大，虽然对于Cu²⁺的吸附率高，但吸附量较低且作用时间较短，应用于实际废水处理工程仍具有一定得局限性。

发明内容

针对现未见能够有效地固定了重组HcMT基因工程菌并改善了吸附剂的物理强度，高效且持续时间长的Cu²⁺吸附菌剂，本发明提供一种转盐穗木金属硫蛋白基因工程菌(pET-32a-HcMT，以下简称重组 HcMT基因工程菌剂)的菌剂在污水中吸附Cu²⁺的应用，本发明通过利用重组HcMT基因工程菌和包埋材料共同制备菌剂，对污染废水中的重金属Cu²⁺进行吸附，在污水Cu²⁺生物吸附应用中，具有显著和稳定的技术效果，为生物吸附重金属提供进一步的理论依据。

本发明通过以下技术方案实现：