CN105441345B - 一株热带假丝酵母菌及其在生物脱硫中的应用 - Google Patents

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Abstract

一株热带假丝酵母菌及其在生物脱硫中的应用，属于生物和环境保护技术领域。本发明公开了一株无机硫氧化酵母菌，分类命名为热带假丝酵母菌，Candida tropicalis ZJY‑7，已保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为：CCTCC NO：M2015661。该菌在一定条件下，对还原态无机硫化物有较强的氧化能力。本发明的热带假丝酵母菌可以耐受较高酸度的自然环境，可应用于较高酸度、条件温和的自然生物脱硫体系，如鱼粉加工产生的恶臭硫化氢气体的脱硫无害化处理。

Description

一株热带假丝酵母菌及其在生物脱硫中的应用
技术领域
本发明涉及一株热带假丝酵母菌，可应用于在酸性、好氧条件下对还原态无机硫化物的生物去除，属于生物和环境保护技术领域。
背景技术
鱼粉是以低值、小杂鱼及水产品加工下脚料为原料，经蒸煮、干燥、粉碎等工艺加工而成的优质动物蛋白饲料。由于我国鱼粉多以新鲜度低的鱼、和腐败的臭鱼烂虾及鱼类加工厂的下脚料为原料，在高温蒸煮和干燥工序释放出大量的恶臭对人体有毒害的硫化氢废气(H2S是一种还原态无机硫化物)，并导致周边大气污染。
针对以上现象，需要能够快速去除硫化氢、适用于多种设施且成本低廉的脱硫除臭方法。目前脱臭方法主要是物理法、化学法和生物法。生物脱臭法是指利用微生物降解恶臭物质,达到去除臭味的方法。微生物处理臭气的基本原理是利用微生物把溶解于水中的恶臭物质吸收于微生物体内,在有氧条件下，通过微生物的代谢活动使其降解的一种过程，即对恶臭物质进行氧化分解获得营养物和能量，并实现微生物的增殖过程。生物脱硫除臭法，具有处理效率高、无二次污染、所需设备简单、管理维护方便、比物理法和化学法运转成本低等优点。
硫化物是自然界中的一种重要物质，无机硫和其化合物在自然界中分布范围很广，能以不同形式的离子或分子形式存在，种类可达30多种，其中仅有5种无机硫化物在室温和一个大气压下在溶液中具有稳定性，它们是SO4 2-、HSO4 -、S0、H2S、HS-。其它形式的硫例如多硫化合物、硫代硫酸盐和连多硫酸盐也可在自然环境中发现，但它们是不稳定的。硫的生物循环过程与物理化学过程紧密结合，共同构成了硫的自然界循环圈。硫的自然界循环主要是通过硫的生物循环来实现的，包括(1)无机硫化物在好氧硫细菌的作用下被氧化为单质硫和硫酸盐的过程，称为硫元素氧化过程；(2)硫酸盐在细菌的作用下被转化为有机硫的过程，被称为硫的同化还原过程；(3)在厌氧环境条件下，硫酸盐经过硫酸盐还原菌作用被还原为低价硫化物的过程，称为异化还原过程。
自然界中能氧化无机硫化物的细菌种类很多，大部分属于化能自养型，主要可分为三大类：无色硫细菌、光合硫细菌、硫杆菌属。微生物参与硫素循环的各个过程，起着重要的作用。目前用于脱除硫化氢的微生物主要是自养硫杆菌属细菌，此类细菌利用还原态的硫化物作为能源，由此将硫的不完全氧化物转化为硫酸等物质，从而去除硫化氢等恶臭物质。微生物催化的硫素转化途径为：S2-→S0→SO3 2-→SO4 2-
然而目前通常利用的自养型硫氧化细菌进行还原态无机硫化物的去除应用存在如下缺点：1、菌株代谢时间长、生长慢，不易获得高密度菌体；2、在氧化硫化物的同时产生硫酸，一方面抑制了硫氧化菌活性，大量产酸还会导致菌体自溶降低除硫速率，例如氧化硫硫杆菌在pH 5条件下可以生长，但在pH 2.5条件下不能生长；3、需要加入碱进行中和，增加了处理的成本。
目前能够在较高酸度条件下将还原态无机硫化物氧化生成硫酸盐的化能异养型真菌类微生物酵母菌的研究未见有报道。因此，筛选一株耐受较高酸度、在自然环境下能够高效脱硫的酵母菌菌株，并且应用于去除还原态无机硫化物非常重要。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中硫氧化细菌在去除无机硫化物应用中菌株代谢时间长、生长慢、氧化硫化物的同时产生硫酸，抑制了硫氧化菌活性，导致菌体自溶、降低除硫速率的问题，提供一株可以耐受较高酸度的热带假丝酵母菌及其脱除还原态无机硫化物方面的应用，该菌株具有在pH 2.6～8.5较宽范围内高效脱硫的特点。
本发明的目的可以通过采取以下技术方案达到：
一株热带假丝酵母菌(Candida tropicalis)ZJY-7，于2015年11月5日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏地址为湖北省武汉市武昌区八一路299号武汉大学，保藏号为：CCTCC NO.M 2015661，于2015年11月12日鉴定样本存活。
一株热带假丝酵母菌(Candida tropicalis)ZJY-7的应用，能够用于还原态无机硫化物脱硫。
进一步地，所述热带假丝酵母菌(Candida tropicalis)ZJY-7的应用，①该菌株可在pH 2.6～8.5范围生长，能够利用硫化钠，将还原态无机硫化物氧化生成硫酸盐；②分批培养显示，该菌株氧化无机硫化物最适温度为30℃，最适初始pH为4.0～5.0，最适初始硫化物S2-浓度190～200mg/L，该菌株在48h将S2-浓度降为5.33mg/L，脱硫率达97.19％。
本发明的有益效果
本发明提供一株热带假丝酵母菌CCTCC NO：M2015661，以及其应用于还原态无机硫化物的应用。热带假丝酵母菌CCTCC NO：M2015661是具有对还原态无机硫化物有较强氧化能力的酵母菌。所述菌株属于真菌，对生长营养条件要求简单，生长快速，可以在pH 2.6～8.5较宽范围生长。所述菌株能够利用还原态无机硫化物，在pH2.6～8.5范围将硫化物氧化成硫酸根，可以不加入碱在酸性环境下进行还原态无机硫化物的氧化去除，因此可以应用于鱼粉加工或者其它加工产生的无机硫化物恶臭硫化氢气体的脱硫无害化处理。
附图说明
图1是热带假丝酵母菌ZJY-7菌株的扫描电子显微镜照片。
图2是热带假丝酵母菌ZJY-7菌株光学显微镜照片。
图3是热带假丝酵母菌ZJY-7菌株产生假丝光学显微镜照片。
图4是热带假丝酵母菌ZJY-7菌株氧化硫化物产生硫酸根，硫酸根、硫化物、pH值随时间变化状态曲线图。
具体实施方式
现参照图1至图4以及具体实施例1具体阐明本发明：
具体实施例1热带假丝酵母菌ZJY-7菌株的富集及分离
(1)取鱼粉加工厂污水排放处沉淀的湿污泥250g，混匀称取10g，接种于装有90m1Wort肉汤培养基的三角瓶中，置于30℃、150r/min的条件下摇瓶培养，每天定时向培养基中添加S2-浓度为200mg/L的Na2S，使耐硫的酵母菌富集，培养3天，以10％的接种量将培养液转接至另一新鲜的培养液，重复5次，共富集培养15天。
Wort肉汤培养基成分(g/L)：麦芽浸粉15.0，特殊蛋白胨0.75，麦芽糖12.75，糊精2.75，磷酸氢二钾0.4，NH4Cl 1.0，甘油2.5，蒸馏水1L。
(2)将获得的富集培养液梯度稀释后涂布到Wort肉汤培养基固体平板上，在30℃培养2天，挑取单菌落进行划线、分离纯化，重复3次获得纯菌，编号为ZJY-7。
实施例2菌株的鉴定
(1)形态特性
该菌株在Wort肉汤培养基中的革兰氏染色为阳性，细胞形态为多边出芽繁殖，见扫描电子显微镜照片图1，和光学显微镜照片图2。在玉米粉吐温-80琼脂上能够产生假丝，见图3。
(2)分子生物学鉴定
采用18S rDNA通用引物，对酵母菌的18S rDNA进行PCR扩增，并进行DNA测序，将得到的序列与美国The National Center for Biotechnology Information(NCBI)的GenBank中公开的已知序列经过Blastn软件(http://blast.ncbi.nlm.nih.gov)进行比对，目标菌株与已知的热带假丝酵母(Candida tropicalis)相似性达到了99％，菌株被鉴定为热带假丝酵母Candida tropicalis。
(3)生理生化鉴定
采用法国bioMérieux公司生产的API 20C AUX试剂盒进行鉴定，结果见表1。
表1.菌株API 20C AUX鉴定结果
API 20C AUX生理生化鉴定结果也为热带假丝酵母Candida tropicalis，鉴定概率ID％为95.7％，分类概率taxonomy index T＝1，鉴定评价结论是：好的鉴定。
综合分子生物学鉴定和生理生化鉴定结果，将菌株命名为热带假丝酵母菌ZJY-7(Candida tropicalis ZJY-7)。
实施例3菌株最适生理研究
分批培养研究显示，将菌株ZJY-7按相同接种量5％接种于液体培养基中，于不同温度的摇床中培养(10、20、30、40℃)，确定最适生长温度为30℃。采取初始pH3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0在最适温度下进行培养，确定最适生长pH为4.0～5.0。
实施例4菌株对硫化物的氧化
挑取二环试管斜面培养物至100ml Wort肉汤培养基中30℃摇床振荡培养，培养18小时，得到对数生长期的种子液。按5％的体积比将种子接种于总量100ml Wort肉汤发酵培养基中，添加1ml的Na2S水溶液，使反应初始S2-浓度为200mg/L，发酵反应瓶体积为850ml，置于30℃、150r/min摇床振荡培养48小时。每隔12h取样分析瓶内液体的硫化物和硫酸根的含量，及pH值变化，结果见图4。由于Wort肉汤培养基pH为5.2，当加入5％酵母菌种子、添加Na2S后，反应零小时初始pH为8.1，Na2S在培养基液体里会有部分挥发成硫化氢气体存在，此时标定的液体中的0h硫化物S2-浓度为190mg/L，该菌株在48h将液体中S2-浓度降为5.33mg/L，脱硫率达97.19％，氧化硫化物产生的硫酸根为95.55mg/L，pH从8.1降到4.57。此菌株最高可以耐受S2-浓度达500mg/L，但是由于该条件下的0h初始pH高达9.26，酵母菌在反应开始阶段的生长受到抑制，到36小时pH才有所下降并开始大量繁殖，但脱硫效率较低。通过菌株对不同初始浓度S2-为20、50、100、200、300、400、500mg/L氧化研究表明，pH可以从8.5降到2.6的范围，S2-浓度均不断下降产生出硫酸根。该菌株氧化还原态无机硫化物的最适初始S2-浓度为190～200mg/L，此条件氧化S2-产生的硫酸根浓度最大。
该酵母菌可以在pH2.6～8.5较宽范围将硫化钠氧化成硫酸根，可以不加入碱实现在酸性环境下进行还原态无机硫化物的氧化脱除，因此可应用于鱼粉加工或者其它加工产生的无机硫化物恶臭硫化氢气体的脱硫无害化处理。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一株热带假丝酵母菌(Candida tropicalis)ZJY-7，已保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为：CCTCC NO：M2015661。
2.根据权利要求1所述的一株热带假丝酵母菌(Candida tropicalis)ZJY-7的应用，其特征在于：用于生物脱除无机硫化物。
3.根据权利要求2所述的一株热带假丝酵母菌(Candida tropicalis)ZJY-7的应用，其特征在于：①该菌株在pH 2.6～8.5较宽范围生长，能够利用硫化钠，将还原态无机硫化物高效氧化生成硫酸盐；②该菌株氧化无机硫化物最适温度为30℃，最适初始pH为4.0～5.0，最适初始硫化物S2-浓度190～200mg/L。
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