CN101074423A - 一株球形芽孢杆菌及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的球形芽孢杆菌Staphylococcus xylous 2J1，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CGMCCNo.1486。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。该菌株对二甲苯具有高效降解性能，适用于含二甲苯废水、废气、污染的水及土壤的生物治理过程。

Description

一株球形芽孢杆菌及其应用
技术领域
本发明属于生物技术领域，具体地说涉及一株球形芽孢杆菌及其应用。
背景技术
石油及各种燃料油的溢洒和泄漏以及地下储油设施的渗漏导致地下水遭受芳香烃的污染，在全球范围内已十分严重。其中苯、甲苯以及二甲苯等单环芳香烃污染物最受人们关注，它们均是石油及各种燃料油中水溶性最好的化合物，构成了地下水中最为常见的有机污染物。而且它们属于挥发性有机化合物，已成为仅次于颗粒污染物的一大类大气污染物，其对大气的污染严重，危害极大。作为重要的化工原料，有机合成、橡胶合成、纤维合成、油漆、染料、石油加工、制药、纤维素等生产工厂产生的废气废水，以及使用过程中的排放，是环境中二甲苯的主要来源。其挥发气体进入大气层后扩散至地表、水流和沉积物中，给人体和环境带来极大危害。二甲苯不仅对人体感官有刺激作用，而且对人体中枢神经系统具有急性危害作用。因而治理二甲苯污染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，并以其设备简单、技术可行、成本相对低廉以及无二次污染而被人们普遍接受，具有广泛的发展前景。在苯系化合物的污染治理方面，生物治理技术发挥着越来越重要的作用。
经过多年的发展，生物技术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，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。实施生物强化技术的关键条件是得到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、可专一性地降解二甲苯及其类似有机物的菌株，并应用于二甲苯污染的生物治理过程，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，该微生物的不足是其对二甲苯的选择性不够好。
发明内容
本发明的目的是提供一株降解二甲苯的细菌菌株及其应用。
本发明提供的菌株为球形芽孢杆菌(Bacillus sphaericus)2J1，以下简称为B.sphaericus 2J1，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.1486。
该B.sphaericus 2J1菌株的生理生化特征见表1。
          表1  B.sphaericus 2J1菌株的生理生化特征
  实验项目   结果   实验项目   结果
  革兰氏染色   阳性   利用碳水化合物产酸
  细胞形状   杆状   葡萄糖   -
  细胞直径＞1μm   -   木糖   -
  形成芽孢   +   L-阿拉伯糖   -
  芽孢膨大   +   甘露醇   -
  芽孢圆形   +   利用葡萄糖产气   -
  接触酶   +   利用柠檬酸盐   -
  氧化酶   +   硝酸盐还原   +
  厌氧生长   -   50℃生长   -
  VP实验   -   PH5.7生长   +
  VP＜PH6   -   7％NaCl生长   +
  VP＞PH7   +   淀粉水解   -
  甲基红实验   -   明胶液化   -
  分解酪素   -
本发明的B.sphaericus 2J1菌株能以二甲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B.sphaericus 2J1菌株能够耐受高浓度的二甲苯，且对二甲苯具有高效专一的降解性能，因而可广泛用于二甲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，从而可以强化生物处理技术，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B.sphaericus 2J1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.1486；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、球形芽孢杆菌B.sphaericus 2J1的分离及培养
1、菌株的分离
在抚顺石油三厂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0.1g二甲苯，用涂布器涂抹均匀，放在培养箱中，30℃培养2天；然后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，所得菌种即为降解二甲苯的菌种。
所述筛选培养基的组成为：
(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，于振荡培养箱中培养。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，菌浓达到最大值，经离心或过滤即可获得菌剂。该细胞可直接应用，或放在4℃冰箱保藏待用。
所述LB培养基的组分为：
酵母膏提取物  5g；      蛋白胨    10g；
NaCl          10g；     琼脂      15g；
水            1000mL；  PH        7.0。
本发明的B.sphaericus 2J1菌株可以在好氧条件下降解二甲苯，因此可应用于含二甲苯的废水、废气、二甲苯污染的水以及土壤的生物治理过程。
以下的实施例具体说明本发明菌株的应用效果。
实施例2
B.sphaericus 2J1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甲苯。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2J1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，二甲苯的降解结果见表2。
           表2  B.sphaericus 2J1菌株处理含甲苯污水的结果
  初始(mg/mL)   降解10h(mg/mL)   衰减量(mg/mL)   生物降解量(mg/mL)   生物降解率(％)
  空白   17.20   4.45   12.75   0   0
  2J1   17.20   0.38   16.82   4.07   91.46
实施例3
B.sphaericus 2J1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二甲苯污染的土壤。取一个摇瓶作为空白对照组；另一个摇瓶加入培养好的B.sphaericus 2J1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，结果列于表3。
                         表3  2J1菌株处理二甲苯污染土壤的结果
  初始(mg/mL)   降解10h(mg/mL)   衰减量(mg/mL)   生物降解量(mg/mL)   生物降解率(％)
  空白   17.20   4.41   12.79   0   0
  2J1   17.20   0.33   16.87   4.08   91.51
实施例4
B.sphaericus 2J1菌株的培养与实施例1相同。取1个摇瓶，加入1L无菌水，再加入培养好的2J1菌剂，使其OD值为5.0。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℃、入口二甲苯浓度为100.0mg/L，气流量为80L/h的操作条件下，二甲苯的平均降解率为85.94％。
实施例2-4的结果表明，本发明的B.sphaericus 2J1菌株对二甲苯具有高效降解性能，可广泛应用于二甲苯污染的生物治理中。

Claims (2)

1、一株球形芽孢杆菌(Bacillus sphaericus)2J1，CGMCC No.1486。
2、权利要求1所述菌株在含二甲苯废气、废水及土壤治理中的应用。
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