一种用于钢铁材料腐蚀实验的假交替单胞菌培养基的制作方法

本发明属于微生物腐蚀领域，尤其涉及一种用于钢铁材料腐蚀实验的假交替单胞菌培养基。

背景技术：

1、微生物腐蚀( microbiologically induced corrosion, mic)是在微生物生命活动参与下所发生的腐蚀过程，这一过程广泛存在于石油工业、海洋装备、流体输送及水处理等领域，其引起的腐蚀失效问题日益受到工程和研究领域的重视。钢铁是国民经济领域应用最普遍的材料，其微生物腐蚀日益受到关注并成为研究热点。由于实际环境中影响微生物腐蚀过程的因素复杂而多变, 同时也难以控制和定量描述, 因此实验室条件下对钢铁材料微生物腐蚀行为规律进行研究，对于开发新型耐微生物腐蚀钢铁材料和防护技术具有重要意义。

2、假交替单胞菌广泛存在于海洋、湖泊等水环境中，是在海洋服役环境下钢铁材料腐蚀产物中较为常见的微生物之一。细菌在材料表面的吸附和生长需经历复杂的生物、物理以及化学过程，这些过程受到诸多因素的影响。其中，营养物质对细菌繁殖和生物膜的附着更替起着重要作用。不同的致腐蚀细菌对营养物质有不同需求，同一种细菌在不同组成的培养基中生长活性差异很大，甚至有的无法生长。此外，培养基中营养物质的浓度对细菌的生命活动也有显著影响。营养浓度过低会导致细菌的减少或阻碍细胞物质的合成，浓度过高时则可能抑制菌体的生长。因此，培养基对细菌的生命活动、菌体密度以及代谢产物的生成等具有显著影响，从而对微生物腐蚀的行为规律产生显著影响。

3、目前，在假交替单胞菌作用下的钢铁材料腐蚀行为研究中，多采用2216e培养基，其成分主要包含：蛋白胨、酵母粉、柠檬酸铁、氯化钠、氯化镁、硫酸钠、氯化钙、氯化钾、碳酸钠、溴化钾、氯化锶、硼酸、硅酸钠、氟化钠、硝酸铵、磷酸氢二钠，该培养基针对海生细菌的广谱型培养基。采用2216e培养基进行假交替单胞菌作用下的钢铁材料腐蚀行为研究往往耗时较长。文献“假交替单胞菌对eh40/b10电偶腐蚀的影响”(装备环境工程, 2018, 15(10): 77-83.)的研究显示，在采用2216e培养基条件下，探明eh40钢与b10铜合金之间电偶腐蚀行为的实验持续了21天。文献“海洋假交替单胞菌pseudoalteromonas lipolytica分泌黑色素加速316l不锈钢腐蚀机理的研究”(中国腐蚀与防护学报, 2022, 42(5): 743-751.)的研究显示，在采用2216e培养基浸泡14d后316l不锈钢表面才出现明显点蚀。专利公开号：cn115975872a，公开了一种用于假交替单胞菌的不同于2216e培养基的培养基，该培养基含有：氯化钠、氯化镁、硫酸钠、氯化钙、氯化钾、羟乙基哌嗪乙硫氨酸、蛋白胨和酵母提取物。但该发明的目的是将目标基因供体与受体假交替单胞菌的在培养基下混合生长，从而将含有目的基因的穿梭质粒有效的通过供体菌株转入受体菌株，进而更好的实现遗传物质的传递，不适用于钢铁材料的腐蚀试验。

技术实现思路

1、为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用于钢铁材料腐蚀实验的假交替单胞菌培养基，解决采用通用型2216e培养基进行假交替单胞菌作用下钢铁材料腐蚀实验时，存在的腐蚀过程启动慢、实验周期长、效率低的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

3、一种用于钢铁材料腐蚀实验的假交替单胞菌培养基，所述培养基由如下组分组成：

4、葡萄糖0.5~1g/l、酵母浸粉0.5~0.8g/l、铵盐0.002~0.005g/l、氯化镁3~5g/l、氯化钠20~24g/l、氯化钙2~3g/l、磷酸氢二钾0.2~0.6g/l、柠檬酸铁铵0.01~0.08g/l、生长因子0.035~0.045g/l，余量为去离子水。

5、所述铵盐为氯化铵和硫酸铵中的一种或两种。

6、所述生长因子为核黄素和1,2-萘醌-4-磺酸钠的混合物，核黄素和1,2-萘醌-4-磺酸钠的摩尔比1:1~1:3。

7、所述培养基的ph值为7.5～8.2。

8、所述培养基的ph值采用1mol/l的naoh水溶液或1mol/l的hcl水溶液进行调节。

9、所述培养基在假交替单胞菌作用下应用于钢铁材料腐蚀实验。

10、所述培养基各成分设计的作用如下：

11、葡萄糖作为碳源，为细菌生长提供必要的能源和碳元素。当培养基中碳源缺乏时，细菌会将铁作为电子供体，使铁发生氧化，从而导致钢铁材料腐蚀。

12、酵母浸粉和铵盐是细菌生长所需的主要氮源，供细菌合成其细胞中的含氮物质。柠檬酸铁铵除为细菌生长提供氮元素外还提供铁元素。

13、氯化镁、氯化钠、氯化钙、磷酸氢二钾等无机盐维持细菌结构的稳定性、调节并维持细胞的渗透压平衡。其中磷酸氢二钾还可对培养基的ph起到缓冲作用。

14、生长因子为按摩尔比为1:1~1:3混合的核黄素和1,2-萘醌-4-磺酸钠。当核黄素和1,2-萘醌-4-磺酸钠以该比例组成生长因子时，假交替单胞菌以铁作为电子供体而使其腐蚀的过程被显著加速。在微生物腐蚀金属材料的过程中，微生物通过细胞外电子传递的方式从金属材料表面获取电子。核黄素与1,2-萘醌-4-磺酸钠可以作为电子载体，在微生物细胞和金属之间起电子运输传递的作用，从而可加速微生物对金属材料的腐蚀过程。具体的，核黄素可促进跨越细胞内膜和外膜的电子传递。而如1,2-萘醌-4-磺酸钠等的醌类物质可接受电子还原成氢醌，这些氢醌被细胞外电子受体氧化成相应的半醌，最后氧化为醌，醌类物质就是以这样的形式循环参与电子传递。两种物质在发挥电子载体作用的机制上存在差异，因此在作用效果上形成协同效应，共同加速了微生物对金属材料的腐蚀过程。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

16、1、本发明的培养基实现了在实验室条件下快速、显著地加速假交替单胞菌对钢铁材料腐蚀的技术效果，可加快假交替单胞菌作用下钢铁材料腐蚀过程，有效提高钢铁材料在假交替单胞菌作用下腐蚀试验的效率。为耐微生物腐蚀钢铁材料的研发与评价提供了有力的技术支撑。

17、2、本发明通过定向优化培养基组分，成功诱导假交替单胞菌将钢铁材料作为电子供体，从而显著加速了腐蚀过程，显著加剧点蚀程度。本发明可将传统需14～21天方能观察到显著腐蚀现象的实验周期，有效缩短至7天内即获得明显腐蚀数据，极大提高了微生物腐蚀研究的实验效率。

18、3、本发明通过控制碳源浓度，并配合生长因子（核黄素与1,2-萘醌-4-磺酸钠摩尔比1:1～1:3），实现了对假交替单胞菌腐蚀过程的加速。

1.一种用于钢铁材料腐蚀实验的假交替单胞菌培养基，其特征在于，所述培养基由如下组分组成：

2.根据权利要求1所述的一种用于钢铁材料腐蚀实验的假交替单胞菌培养基，其特征在于，所述铵盐为氯化铵和硫酸铵中的一种或两种。

3.根据权利要求1所述的一种用于钢铁材料腐蚀实验的假交替单胞菌培养基，其特征在于，所述生长因子为核黄素和1,2-萘醌-4-磺酸钠的混合物，核黄素和1,2-萘醌-4-磺酸钠的摩尔比1:1~1:3。

4.根据权利要求1所述的一种用于钢铁材料腐蚀实验的假交替单胞菌培养基，其特征在于，所述培养基的ph值为7.5～8.2。

5.根据权利要求1所述的一种用于钢铁材料腐蚀实验的假交替单胞菌培养基，其特征在于，所述培养基的ph值采用1mol/l的naoh水溶液或1mol/l的hcl水溶液进行调节。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种用于钢铁材料腐蚀实验的假交替单胞菌培养基，其特征在于，所述培养基在假交替单胞菌作用下应用于钢铁材料腐蚀实验。