[发明专利]低氮依赖性高效钙矿化芽孢杆菌及在混凝土修复上的应用

说明书

本发明为低氮依赖性高效钙矿化芽孢杆菌及在混凝土修复上的应用，该高效钙矿化芽孢杆菌菌株拉丁名为Bacillus sp.B8，经鉴定为芽孢杆菌属(Bacillus)，于2019年7月17日在中国菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏，保藏号为：CGMCC NO.18239；该菌在氮源浓度低至0.5g/L条件下仍然拥有高效钙离子沉积活性，在初始细胞浓度为1×10⁸个/ml时，经过30天培养，在玻璃试管壁上形成碳酸钙产量高达38mmol/L，在强碱性环境中具有良好的繁殖能力和诱导碳酸钙沉积的能力，可用于混凝土裂缝的修复。

[技术领域]

本发明属于生物技术领域，尤其涉及一株高效钙矿化嗜碱芽孢杆菌及其在混凝土修复上的应用。

[背景技术]

作为目前全球范围内使用量最大的一种土木工程材料，混凝土因其结构牢固、耐久性强、原料丰富、价格低廉等特点被广泛应用于现代建筑工程。然而，随着使用年限的增加及各种环境条件，如大气、水等物理或化学侵蚀作用的影响，混凝土表层及内部会开始出现微裂缝。如果不及时采取有效处理措施，一旦裂缝扩大将腐蚀其内部钢筋结构，导致混凝土完整性破坏，耐久性能随之减弱(钢筋混凝土的环境侵蚀)。然而，有学者发现，自然界中某些微生物具有在细胞外沉积碳酸钙(方解石的主要组成成分)的能力，这一现象的发现为利用微生物修复混凝土裂缝的设想提供了理论依据。

利用矿化微生物修复混凝土裂缝具有修复效果好、处理费用低、无二次污染等特点，但该修复技术的关键之一是获得高效钙离子矿化细菌。深圳大学专利《一株高效钙矿化嗜碱芽孢杆菌及其应用》公开了一株分离自红树林的嗜碱性芽孢杆菌Bacillus sp.H4在96孔板浅层培养条件下在诸多菌株中具有最佳的矿化能力。深圳大学专利申请号：CN201711329223.2《一株需氧型高效钙矿化芽孢杆菌及在混凝土修复上的应用》公开了一株在过氧化钙供氧条件下具有高矿化活性的菌株Bacillus sp.B6。然而，这两种细菌的高矿化活性都依赖较高的氮源浓度(如硝酸钠，2g/L)。在混凝土中如果提供大量氮源，氮源一旦释放入环境中，会增加水体氮浓度，危害环境健康和生态安全，所以有必要筛选能够适应低氮并在低氮条件下具有高效矿化活性的菌株。

[发明内容]

本发明目的是提供一种在低氮源浓度条件下能够高效进行钙离子矿化的芽孢杆菌及其用途。

本发明的高效钙矿化芽孢杆菌，其分类命名为：芽孢杆菌，拉丁名：Bacillussp.B8，已于2019年7月17日保藏在中国普通微生物菌种保藏管理中心(简称CGMCC)，地址：中国北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所；保藏号为：CGMCCNO.18239，碳酸钙产量Y₃₀指在氮源浓度0.5g/L和细胞浓度为1×10⁸个/ml条件下，经过30天培养，细菌将钙离子转化为碳酸钙的产量，上述菌株的矿化作用在20-37℃、pH 9.0-11.0下进行，碳酸钙产量Y₃₀高达38mmol/L。

其16S rRNA基因核苷酸序列如本发明提供的序列表所示，该序列已上传NCBI，genebank登录号为MN173344。

上述菌株菌落特征如下：菌落边缘整齐，光滑湿润；透射电镜下观察该菌体的形态为杆状，形成芽孢，运动；革兰氏染色阳性。

本发明的一个方面，提供该高效钙矿化芽孢杆菌的应用，使用上述矿化菌株Bacillus sp.B8促进钙离子沉积为碳酸钙，用于修复混凝土裂缝。

进一步地，所述钙离子沉积在20-40℃、pH 9.0-11.0下进行。

本发明中的芽孢杆菌B8为嗜碱芽孢杆菌，且该菌种能够在低氮源浓度下对钙离子进行高效转化为碳酸钙。

[附图说明]

图1为不同的21种菌株在低氮条件下钙矿化产量的比较图。

[具体实施方式]