CN100489087C - 降解乙苯的木糖葡萄球菌及其应用 - Google Patents

降解乙苯的木糖葡萄球菌及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及的木糖葡萄球菌Staphylococcus xylosus Y1，于2005年10月10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，保藏编号CGMCCNo.1484。本发明菌株是从石油化工厂污水处理厂的活性污泥中分离，并经纯化培养得到的。该菌株对乙苯具有高效降解性能，适用于含乙苯废水、废气、乙苯污染的水及土壤的生物治理过程。

Description

降解乙苯的木糖葡萄球菌及其应用
技术领域
本发明属于生物技术领域，具体地说涉及一株木糖葡萄球菌及其应用。
背景技术
石油及各种化工产品的溢洒和泄漏以及储存设施的渗漏，导致土壤、地下水和大气遭受芳香烃的污染在全球范围内日渐严重。其中乙苯即是一个重大的污染源，乙苯通过石油精炼、煤焦油蒸馏等方法制得，被广泛用作化工原料和溶剂。使用乙苯的工厂是环境中乙苯的主要污染源，乙苯主要通过工业废水和废气进入环境，贮运过程中发生的翻车、容器破裂等意外事故，也会造成严重的乙苯污染。乙苯给人类的生命健康和环境带来严重危害，因而治理含乙苯的有机废气以及乙苯污染的地下水和土壤已成为一项刻不容缓的工作。
在以往治理有机污染中，催化燃烧法和抽出处理法被普遍采用，但这些方法不仅耗时而且费用极其昂贵。生物治理技术可以利用自然环境中的微生物降解有机污染物，可以施行原位治理，并以其技术可行和成本相对低廉而被人们普遍接受，具有广泛的发展前景。在废气、废水、废渣及土壤污染等方面，生物治理发挥着越来越重要的作用。
生物治理技术经过上百年的发展，在环境治理上取得了长足的进步，开发了许多新技术，其中生物强化技术是一项热门技术。生物强化技术产生于上世纪70年代中期，80年代以来得以广泛的研究和应用。此技术就是为了提高生物处理系统的处理能力，向该系统中投加从自然界中筛选的优势菌种或通过基因组合技术产生的高效菌种，以去除某一种或某一类有害物质，以强化生物量对某一特定环境或特殊污染物的反应。而实施生物强化的关键条件就是获得针对目标污染物的高效降解菌。
因此，围绕筛选一些较有价值的、可专一性地降解乙苯及其类似有机物的菌株，并应用于乙苯污染的废气、废水和土壤治理过程，一直都是本领域需要解决的课题。ES2085239公开了一株假单孢菌(CECT 4501)及其用于芳烃生物降解的方法。该假单胞菌能以甲苯、二甲苯和乙苯为惟一碳源，从而将之清除。该微生物可用于清除工业废水、被污染的水、土壤以及储罐余料中的甲苯、二甲苯和乙苯等。该菌株对乙苯的降解能力有限。
发明内容
本发明的目的是提供一株降解乙苯的细菌菌株及其用途。
本发明提供的菌株为木糖葡萄球菌(Staphylococcus xylosus)Y1，以下简称为S.xylosus Y1，已于2005年10月10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(简称CGMCC)，保藏编号为CGMCC No.1484。
该S.xylosus Y1菌株的生理生化特征见表1。
表1 S.xylosus Y1菌株的生理生化特征
 
实验项目 结果 实验项目 结果 实验项目 结果
对照 - a-甲基半乳糖苷 - L-苹果酸 -
a-环糊精 - b-甲基半乳糖苷 - 丙酮酸甲酯 +
b-环糊精 - 3-甲基-D-葡萄糖 - 丁二酸-甲酯 +
糊精 + a-甲基葡糖苷 +w 丙酸 -
糖原 + b-甲基葡糖苷 + 丙酮酸 +w
菊粉 - a-甲基甘露糖苷 - 琥珀酰胺酸 -
甘露聚糖 - Palatinose +w 丁二酸 -
Tween40 - D-阿洛酮糖 + N-乙酰谷氨酸 -
Tween80 - D-棉子糖 - L丙氨酰胺 -
N-乙酰葡萄糖胺 + L-鼠李糖 - D-丙氨酸 -
N-乙酰甘露糖胺 - D-核糖 +w L-丙氨酸 -
苦杏仁苷 - 水杨苷 - L-丙氨酰甘氨酸 +w
L-阿拉伯糖 - 景天康酮聚糖 - L-天冬酰胺 -
 
D-阿糖醇 - D-山梨醇 - L-谷氨酸 -
熊果苷 - 水苏糖 - 甘氨酰谷氨酸 -
D-纤维二糖 - 蔗糖 + 焦谷氨酸 -
D-果糖 + 塔格糖 - L-丝氨酸 -
岩藻糖 - D-海藻糖 + 腐胺 -
D-半乳糖 - 松二糖 - 2，3丁二醇 +w
半乳糖醛酸 - 木糖醇 - 甘油 +
龙胆二糖 - D-木糖 - 腺苷 +
D-葡糖酸 - 乙酸 - 2-脱氧腺苷 +
a-D-葡萄糖 + a-羟基丁酸 - 肌苷 +
m-肌醇 - b-羟基丁酸 - 胸苷 +
a-D-乳糖 - g-羟基丁酸 - 尿苷 +
Lactulose - 扁桃酸 - 腺苷酸 +
麦芽糖 + a-氧代戊二酸 - 胸苷酸 +
麦芽三糖 + a-酮戊酸 + 尿苷酸 +
D-甘露醇 +w 乳酰胺 - D-果糖-6-磷酸 -
D-甘露糖 + 乳酸甲酯 - D-葡糖-1-磷酸 -
松三糖 - L-乳酸 - D-葡糖-6-磷酸 -
D-蜜二糖 - D-苹果酸 - D，L-甘油磷酸盐 -
本发明的S.xylosus Y1菌株能以乙苯作为生长繁殖的惟一碳源和能源，经降解转化为简单的无机物(二氧化碳、水)以及细胞组成部分。该菌株能够耐受高浓度的乙苯，而且对乙苯具有高效专一的降解性能，因而可广泛用于含乙苯污染的生物治理中，尤其适合处理像泄漏等突发性情况造成的高浓度污染。该S.xylosus Y1菌株可以强化一般生物处理工艺，提高处理效率，增大处理量，节省处理时间。
生物材料保藏说明
本发明的xylosus Y1菌株，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)；地址：北京市海淀区中关村北一条13号中国科学院微生物研究所；保藏编号：CGMCC No.1484；保藏日期：2005年10月10日。
具体实施方式
下面具体说明本发明微生物菌株的筛选过程及应用效果。
实施例1、S.xylosus Y1菌株的分离及培养：
1、菌株的分离
在抚顺石油三厂的污水处理厂采集活性污泥样品。取1滴污泥水溶液于筛选培养基上，加0.1g乙苯，用涂布器涂抹均匀，放在培养箱中，30℃培养2天；用接种环将筛选的菌种转接至LB培养基，置于培养箱中30℃培养1天，所得菌种即为降解乙苯的菌种。
其中所述的筛选培养基组分为：
(NH4)2SO4      5g；    K2HPO4     1g；
KH2PO4         4g；    NaCl       2g；
MgSO4.7H2O     1g；    琼脂       15g；
水            1000mL； PH        7.0。
2、S.xylosus Y1菌株的培养
用接种环将菌种接于摇瓶中，装液量为50ml，于震荡培养箱中培养。所用培养基为LB培养基或其它天然培养基均可；培养条件为：温度30℃；转速150转/min；培养时间20h。当细胞生长达到对数生长末期，经离心或过滤即可获得菌剂。该菌剂可直接应用，或放在4℃冰箱保藏待用。
所述的LB培养基组分为：
酵母膏提取物      5g；      蛋白胨      10g；
NaCl              10g；     琼脂        15g；
水                1L；      PH          7.0。
本发明提供的菌株可以在好氧条件下降解乙苯，因此可用于处理含乙苯的废水、废气以及被乙苯污染的水和土壤。
实施例2
S.xylosus Y1菌株的培养与实施例1相同。取2个摇瓶，分别加入50mL无菌水和1.2mL乙苯。取其中一个摇瓶作为空白对照组，另一个摇瓶加入培养好的Y1菌剂，使其OD值为5.0。将两个摇瓶放在摇床上振荡反应，摇床条件为：温度30℃；转速150转/min。10h后取样分析，乙苯的降解效果见表2。
表2 S.xylosus Y1处理含乙苯废水的结果
 
初始(mg/mL) 处理10h(mg/ml) 衰减量(mg/mL) 生物降解量(mg/ml) 生物降解效率(％)
空白 20.88 9.38 11.50 0 0
Y1 20.88 0.14 20.7 9.24 98.51
实施例3
菌株的培养与实施例1相同。取2个摇瓶，分别装50ml无菌水，再加入4g被1.2ml乙苯污染的土壤。取一个摇瓶作为空白对照组；另一个摇瓶加入S.xylosus Y1菌剂，使其OD值为6.0。将2个摇瓶放在摇床上振荡反应。摇床条件为：温度30℃；转速150转/min。10h后取样分析，结果列于表3。
表3 S.xylosus Y1菌株处理乙苯污染土壤的结果
 
初始(mg/mL) 降解10h(mg/ml) 衰减量(mg/mL) 生物降解量(mg/ml) 生物降解效率(％)
空白 20.88 9.41 11.47 0 0
Y1 20.88 0.13 20.75 9.28 98.62
实施例4
菌株的培养与实施例1相同。取1个摇瓶，装1L无菌水，再加入S.xylosusY1菌剂，使其OD值为6.0。再往摇瓶中加入约150ml炉渣。将摇瓶放在摇床上振荡培养细胞4h左右。摇床条件为：温度30℃；转速150转/min。待炉渣上生成足量的菌膜后取出炉渣，装入填料塔(φm×H50cm)中，在温度为30℃、入口乙苯浓度为100.0mg/L，气流量为80L/h的操作条件下，乙苯的平均降解率为91.28％。

Claims (2)

1、一株木糖葡萄球菌(Staphylococcus xylosus)Y1，CGMCC No.1484。
2、权利要求1所述菌株在含乙苯废水、废气、乙苯污染的水及土壤治理中的应用。
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3株油脂化工废水降解菌的分离鉴定. 黄钧等.应用与环境生物学报，第5卷第增刊期. 1999
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矿物油污染土壤中芳烃组分的生物降解与微生物生长动态. 宋雪英等.环境科学，第25卷第3期. 2004
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难降解有机废水的高效优势菌的研究进展. 陈华等.工业水处理，第25卷第4期. 2005
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