CN100489088C - 降解2-甲基吡啶的木糖葡萄球菌及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的木糖葡萄球菌Staphylococcus xylosus B1，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，保藏编号为CGMCC No.1485。本发明菌株是从石油化工厂的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2-甲基吡啶具有高效专一降解性能，适用于含2-甲基吡啶的废水、废气及污染的水以及土壤的生物治理过程。

Description

降解2-甲基吡啶的木糖葡萄球菌及应用
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
杂环类化合物是重要的精细化工原料，由于其独特的化学结构，显示出有别于其它传统苯系和萘系精细化工中间体的独特性能，广泛应用于染料、医药、农药、助剂等领域。目前带有杂环结构的化合物已经成为精细化工领域热点开发产品和发展趋势。杂环化合物的生产与应用过程会产生很多“三废”，尤其是废水量较大，随着国内杂环类化合物的快速发展，对含有杂环类化合物的“三废”的处理也日益显得必要和紧迫。2-甲基吡啶即是这样一种杂环化合物。随着有机合成工业的迅速发展，2-甲基吡啶生产和应用过程产生的“三废”越来越多，不论对人体还是对大气地表环境都造成了严重危害。
针对吡啶类污染的废水，传统的处理方法多是应用生物法，如活性污泥法和生物膜法。然而，2-甲基吡啶属于难生物降解有机物，传统的处理方法很难在段时间内将2-甲基吡啶彻底有效降解。而针对吡啶类污染的土壤和气体的治理，现今更是没有一种良好的有效方法。
而在20世纪70年代中期发展的生物强化技术就是针对传统方法的不足而发展起来的，其在难降解有机物的处理中的应用显示出巨大的潜力。该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得到针对目标污染物的高效降解菌株。
因此，围绕筛选一些较有价值的、可专一性地降解2-甲基吡啶及其类似有机物的菌株，并应用于2-甲基吡啶污染的废气、废水和土壤治理过程，一直都是本领域需要解决的课题。
发明内容
本发明的目的是提供一株降解2-甲基吡啶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)B1，以下简称为S.xylosus B1，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)，保藏号为CGMCC No.1485。
该S.xylosus B1菌株的生理生化特征如表1所示：
表1 S.xylosus B1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 +w
糊精 + a-甲基葡糖苷 - 丙酸 -
糖原 +w 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 - 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 + 鼠李糖 - D-丙胺酸 -
N-乙酰甘露糖胺 - D-核糖 - L-丙胺酸 -
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-天冬酰氨 -
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 +w 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 +w 乳酸甲脂 - 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 B1菌株能以2-甲基吡啶作为生长繁殖的唯一碳源和能源，经降解转化为简单的无机物以及细胞组成部分。该S.xylosus B1菌株能够耐受高浓度的2-甲基吡啶，而且对其具有高效专一的降解性能，因而可广泛应用于含2-甲基吡啶污染的生物治理过程，尤其适用于处理像泄漏等突发性情况造成的高浓度污染。本发明的S.xylosus B1菌株可以强化一般生物处理工艺，提高处理效率，节省处理时间。
生物材料保藏说明
本发明提供的S.xylosus B1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.1485；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 B1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污泥样品。取1滴污泥水溶液于筛选培养基上，加0.1g2-甲基吡啶，用涂布器涂抹均匀，放在培养箱中，30℃培养2天；用接种环将筛选出的菌种转接至LB培养基，置于培养箱中30℃培养1天，所得菌种即为xylosus B1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、菌株的培养
用接种环将筛选出的菌种接于摇瓶中，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，经离心分离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             1000mL； PH          7.0。
下面通过具体实施例来说明本发明微生物菌株的应用效果。
实施例2
S.xylosus B1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1mL 2-甲基吡啶。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B1菌剂，使其OD值为4.2。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，结果列于表2。
表2 B1菌剂处理含2-甲基吡啶污水的结果
 
初始(mg/mL) 处理10h(mg/mL) 衰减量(mg/ml) 生物降解量(mg/ml) 生物降解率(％)
对照 18.60 5.06 13.54 0 0
B1 18.60 0.42 18.18 4.64 91.70
实施例3
S.xylosus B1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1ml 2-甲基吡啶污染的土壤。取一个摇瓶作为空白对照组；另一个摇瓶加入B1菌剂，使其OD值为5.0。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，结果见表3。
表3 B1菌剂处理2-甲基吡啶污染的土壤的结果
 
初始(mg/mL) 降解10h浓度(mg/ml) 衰减量(mg/mL) 生物降解量(mg/mL) 生物降解效(％)
空白 18.60 5.09 13.51 0 0
B1 18.60 0.41 18.19 4.68 91.94
实施例4
取1个摇瓶，装1L无菌水，再加入S.xylosus B1菌剂，使其OD值为5.0。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(φ2cm×H50cm)中，在温度为30℃、入口2-甲基吡啶浓度为100.0mg/L，气流量为80L/h的操作条件下，2-甲基吡啶的平均降解率为89.23％。

Claims (2)

1、一株木糖葡萄球菌(Staphylococcus xylosus)B1，CGMCC No.1485。
2、权利要求1所述菌株在含2-甲基吡啶的废水、废气、污染的水以及土壤治理中的应用。
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