CN103627654B - 一种淀粉降解菌及其在水处理中的应用 - Google Patents

一种淀粉降解菌及其在水处理中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了属于生物降解处理技术领域的一株针对淀粉废水的强化降COD菌及其应用。淀粉废水降解菌经鉴定为蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus）W1，保藏号CGMCC No.8023。本发明淀粉降解菌具有淀粉类废水的生物强化处理功能。将菌株接种至牛肉膏蛋白胨培养基中，30℃振荡培养至菌含量为O.D600≈2.0的菌悬液，以1-5%的接种量接种于含淀粉废水（可为可溶性淀粉、玉米淀粉或马铃薯淀粉废水）中，20～30℃处理2～3天后，离心取上清液，测定COD，其对COD有较好的去除效果。该菌在污废水处理工程中有较高的应用价值。

Description

一种淀粉降解菌及其在水处理中的应用
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 OxygenDemand，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CCTCCNo：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，NaCl0.5g，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，NaCl5.0g，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（5.0g、10.0g），酵母膏5g，蛋白胨5g，NaCl5g，KH2PO41g，CaCl2·2H2O0.5g,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（Bacilluscereus）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。

Claims (4)

1.一种用于生活污水或淀粉废水处理中具有降低COD功能的淀粉降解菌蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)W1，CGMCC No.8023。
2.一种降低或去除生活污水或淀粉废水中COD的方法，包括如下步骤：
将蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)W1，CGMCC No.8023菌株接种于所述污
水或废水中，以及20～30℃培养2～3天。
3.如权利要求2所述方法，其特征在于：所述蜡样芽孢杆菌(Bacilluscereus)W1菌株以菌液形式接种，其接种量为处理污水或废水体积的1-5％(v/v)。
4.如权利要求2或3所述方法，其特征在于：菌悬液的含菌量为108CFU/mL。
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