分类命名:蜡样芽孢杆菌,拉丁文学名:Bacillus cereus
保藏日期:2013年08月13日;
保藏单位全称及简称:中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心 China General Microbiological Culture Collection Center(CGMCC);
保藏编号:CGMCC No.8023。
技术领域
本发明涉及淀粉降解菌及其应用,特别是涉及一种具有针对淀粉废水降COD 能力的蜡样芽孢杆菌及应用此菌降低废水中化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)的方法。
背景技术
淀粉是食品、医药、化工、造纸、纺织等行业的主要原料。无论是生产、 加工淀粉行业的生产废水,还是生活污水中均含有淀粉类化合物,其对生态环 境造成严重的污染。
生产加工淀粉的企业多,淀粉废水排放量大,含有机质多,悬浮物含量高, B/C通常大于0.3,可生化性好。国内外常用的淀粉废水处理工艺有沉淀法或化 学絮凝法等与生物法相结合的工艺。淀粉废水属于常见的废水之一,针对于此, 本文筛选了淀粉高效降解菌并了解其降解特性,可为淀粉废水的工业化处理提 供微生物菌剂资源,从而对解决淀粉废水生物处理系统的问题奠定基础,实现 强化生化系统对淀粉废水COD的降低,提高处理效率。
由于淀粉不能直接透过细胞膜,因此首先具有产淀粉酶功能的微生物分泌 胞外淀粉酶,将淀粉水解成单糖和双糖,然后再被微生物摄入体内利用。淀粉 有直链淀粉和支链淀粉两类,直链淀粉又称可溶性淀粉,含几百个葡萄糖单元, 支链淀粉含几千个葡萄糖单元。在天然淀粉中直链的占10-27%,其余的则为支 链淀粉。如常见的玉米淀粉含27%直链淀粉,马铃薯淀粉含20%直链淀粉,其余 的为支链淀粉。细菌中的枯草芽孢杆菌、真菌中的曲霉、根霉和毛霉都有较强 的分解淀粉功能。本文提供了一株细菌W1对可溶性淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀 粉废水均具有降低COD的作用,其去除率较高。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足,本发明的目的之一是提供一种具有高效去 除淀粉废水COD能力的蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)W1。
本发明的蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)W1分离自北京兴华淀粉厂的 土壤,属于芽孢杆菌属,已在中国典型培养物保藏中心保藏,保藏编号为CCTCC No:8023,保藏地址为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏 日期为2013年08月13日。W1在马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)固体培养基上 形成圆形菌落、乳白色,边缘呈波状,表面不光滑且干燥,不透明;菌体为革兰 氏阳性好氧菌,长杆状、菌体大小为(0.8-1.5)μm×(3.0-6.0)μm,有芽 孢,芽孢呈椭圆形、中生。
本发明淀粉降解菌W1能耐受小于5%的盐浓度,M-R为阴性,V-P呈阴性, 明胶液化呈阳性,接触酶阳性。
淀粉降解菌W1,经16SrDNA测序及同源性比较,得到与其最相近的种属是 蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus),同源性达100%;结合细菌形态特征、生 长条件、生理生化鉴定结果,确定此针对淀粉废水的降COD菌W1为蜡样芽孢杆 菌。
本发明的第二个目的是提供蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)W1在淀粉废 水中COD的用途。
为实现这一目的,本发明提供一种降低或去除废水中COD的方法,包括如 下步骤:
将蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)W1,CGMCC No.8023菌株接种于含淀 粉的废水中,以及20~30℃培养2~4天。
在所述方法的一实施方案中,所述蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)W1菌 株以菌液形式接种,其接种量为处理废水体积的1~5%(v/v)。
在所述方法的另一实施方案中,所述蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)W1 菌株菌液的浓度为O.D600≈2.0。
在另一实施方案中,所述培养在振荡或搅拌下进行,使菌株处理废水的速度 加快。
在另一实施方案中,处理后的废水中COD可以通过《重铬酸盐法 (GB11914-89)》测定。
本发明中得到的蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)W1具有较好去除COD的 能力。菌株W1对可溶性淀粉废水、马铃薯淀粉废水及玉米淀粉废水均有生物强 化处理功能,处理72h,对各类淀粉废水的COD去除率可达85%以上,对环境不 会造成二次污染。对于解决淀粉废水生化处理系统的问题有帮助,可提高生化 系统对COD的处理效率,其具有较大的应用价值。
附图说明
图1为蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)W1的系统进化树。
一种淀粉降解菌蜡样芽孢杆菌W1的保藏日期:2013年08月13日;
保藏单位全称及简称:中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心 China General Microbiological Culture Collection Center(CGMCC);
保藏编号:CGMCC No.8023。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来对本发明进行描述。
在下面的实施例中所用的菌种均为蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)W1, 实施例中不同的培养基及溶液配方如下:
1.牛肉膏蛋白胨培养基:蒸馏水1000mL,蛋白胨10.0g,牛肉膏5.0g, NaCl5.0g,pH7.0-7.2。
2.富集培养基:可溶性淀粉20.0g,K2HPO40.5g,MgSO4·7H2O0.5g,NaCl 0.5g,KNO31.0g,H2O1000mL,pH7.0。
3.筛选培养基:可溶性淀粉20.0g,牛肉浸膏5.0g,蛋白胨5.0g,NaCl 5.0g,KH2PO41.0g,琼脂20.0g,水1000mL,pH6.0。
4.淀粉废水:可溶性淀粉(或马铃薯淀粉废水、玉米淀粉废水)2.5g(5.0 g、10.0g),酵母膏5g,蛋白胨5g,NaCl5g,KH2PO41g,CaCl2·2H2O0.5 g,MgSO4·7H2O0.5g,FeSO4·7H2O0.05g,水1000mL,pH值6.0。
实施例1:分离鉴定蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)W1。
实验材料来自北京华兴淀粉厂内的土壤样品。
具体实施步骤如下:在无菌操作下,称取2.0g土样放入98mL富集培养 液中,在28℃180rpm摇床中活化培养48h后,取2mL富集液转接到新鲜的富 集培养基继续富集,依次转接三次。之后采用稀释涂布平板法在筛选培养基上 分离单菌落,并在分离平板上纯化2-3次,得到单一菌株;将菌种分别点种到 平板培养基上进行培养。待菌落长成后滴加碘液,挑选有明显透明圈的菌株。 说明菌株周边的淀粉被菌株分泌的淀粉酶水解,其具有降解淀粉功能。经过 16SrDNA鉴定,此菌株属于蜡样芽孢杆菌,命名为蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)W1,系统进化树见说明书附图1。
实施例2:蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)W1处理可溶性淀粉的降COD 效果实验1。
处理对象为可溶性淀粉废水,运行方式为摇瓶振荡培养。
具体实施步骤如下:菌种接种至牛肉膏蛋白胨培养基,28℃振荡培养至菌 液浓度为O.D600≈2.0,以2%(v/v)接种量接种于可溶性淀粉废水中,28℃振 荡培养3天;离心取上清,按照《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法 (GB11914-89)》测定COD,结果如下表。
1 2 3 原水COD(mg/L) 8900 11600 18600 去除率(%) 62.70 71.03 86.83
实施例3:蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)W1处理马铃薯淀粉废水的降 COD效果实验2。
处理对象为马铃薯淀粉废水,运行方式为摇瓶振荡培养。
具体实施步骤如下:菌种接种至牛肉膏蛋白胨培养基,28℃振荡培养至菌 液浓度为O.D600≈2.0,以2%(v/v)接种量接种于马铃薯淀粉废水中,28℃振 荡培养3天;离心取上清,测定COD,方法同实例2,结果如下表。
1 2 3 原水COD(mg/L) 8250 10200 17800
去除率(%) 60.97 65.49 89.89
实施例4:蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)W1处理玉米淀粉废水的降 COD效果实验3。
处理对象为玉米淀粉废水,运行方式为摇瓶振荡培养。
具体实施步骤如下:菌种接种至牛肉膏蛋白胨培养基,28℃振荡培养至菌 液浓度为O.D600≈2.0,以2%(v/v)接种量接种于玉米淀粉废水中,28℃振荡 培养3天;离心取上清,测定COD,方法同实例2,结果如下表。
1 2 3 原水COD(mg/L) 8150 9950 17400 去除率(%) 60.49 70.65 85.63
实施例5:蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)W1处理淀粉废水的降COD 效果实验4。
处理对象为取自于淀粉厂废水,COD为11400mg/L。运行方式为3L SBR 系统内曝气培养。具体实施步骤如下:菌种接种至牛肉膏蛋白胨培养基,30℃ 振荡培养至菌浓为O.D600≈2.0,以5%(v/v)接种量接种于SBR系统中,室温 (22-28℃)下曝气运行5天;系统停止曝气,沉淀取上清,测定COD,方法同 实例2。结果为出水COD1160mg/L,COD去除率为89.8%。
需要注意的是,上述具体实施例仅仅是示例性的,在本发明的上述教导下, 本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形,而这些改进 或者变形落在本发明的保护范围内。本领域技术人员应该明白,上面的具体描 述只是为了解释本发明的目的,并非用于限制本发明。本发明的保护范围由权 利要求及其等同物限定。