CN107022504B - 一种具有甲醛降解作用的乳酸菌及其应用 - Google Patents

一种具有甲醛降解作用的乳酸菌及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明以甲醛作为唯一碳源从常规环境中针对微生物进行了大量筛选，最终从酸菜中筛选得到一株具有良好甲醛降解能力的乳酸菌。该菌株具有极佳的甲醛耐受能力，同时可利用甲醛作为唯一碳源正常生长。实验发现，本发明菌株可通过直接接触的方式加速甲醛挥发并催化分解。基于该菌株的上述优异性能，本发明开发了利用其执行室内空气环境甲醛处理的应用，该应用以实现菌体与空气的直接接触为基础，可采用菌落平铺的模式，也可为提升接触面积而采用菌液喷雾的方式；此外，本发明意外的发现，当在菌液中添加表面活性剂的情况下，可促进菌体在液滴在表面处的分布，从而提升了甲醛处理的传质效率。

Description

一种具有甲醛降解作用的乳酸菌及其应用
技术领域
本发明涉及工业微生物技术领域，进一步涉及甲醛降解菌株的分离筛选及其对甲醛耐受性的研究，具体涉及一种具有甲醛降解作用的乳酸菌及其应用。
背景技术
甲醛(HCHO)是一种广泛使用的重要化工原材料和有机溶剂，35％～40％的水溶液(福尔马林)是医学上和科研上有效的杀菌和消毒物质。然而，甲醛作为一种原生毒素，具有强烈的致癌作用，将其释放到环境中不仅严重危害人体健康，而且具有极大的环境风险。目前，消除甲醛的方法主要有物理吸附、化学反应、植物净化等方法，但这些方法普遍存在降解时间长、成本高等缺点从而限制了其应用。微生物法以环境中的微生物为材料，成本低，效果好，而且无二次污染，成为甲醛防治的重要方法之一。利用微生物降解甲醛已成为治理甲醛污染的重要方法，然而甲醛的微生物处理方法必须以高性能的处理菌株为基础来展开，从菌株性能角度来评价，理想的菌株首先应当能长期处于甲醛环境下正常生长；此外，应当能直接适应或通过驯化培养适应较高浓度的甲醛环境；在此基础上，应当能通过自身代谢对环境中甲醛起到一定的降解或吸附作用。由于甲醛对生物体普遍具有毒性，因此现有技术中仍未获得上述理想菌株。
发明内容
本发明旨在针对现有技术的技术缺陷，提供一种具有甲醛降解作用的乳酸菌及其应用，以解决现有技术的甲醛处理菌株对空气环境中甲醛降解效率较低的技术问题。
本发明要解决的另一技术问题是现有技术的甲醛处理菌株对高浓度甲醛环境的耐受性较差。
本发明要解决的再一技术问题是当获得了一株高效甲醛降解的菌株的基础上，缺乏一种有效的传质手段以提升甲醛处理速度。
为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：
一种具有甲醛降解作用的乳酸菌，其保藏编号为CGMCC 13330。
作为优选，该菌的培养基包括以下成分：蛋白胨10g，牛肉粉5g，酵母粉4g，葡萄糖20g，吐温80 1mL，磷酸氢二钾2g，乙酸钠5g，柠檬酸三铵2g，硫酸锰0.05g，琼脂粉15g，蒸馏水1000mL。
作为优选，所述培养基的pH为4～6.5。
作为优选，该菌的培养温度为37℃，该菌的培养条件为厌氧或兼性厌氧。
作为优选，该菌是从酸菜中筛选得到的。
作为优选，该菌的保藏条件为真空冷冻干燥，所述真空冷冻干燥的过程中采用的保护剂为：10％脱脂奶粉，1％谷氨酸钠。
同时，本发明提供了上述乳酸菌用于降解空气中甲醛的应用。
作为优选，该应用是将培养有所述乳酸菌的固体培养基平铺于待处理环境中。
作为优选，该应用是将所述乳酸菌的培养液采用喷雾的方式喷洒至待处理环境中。
作为优选，该应用是将所述乳酸菌的培养液与表面活性剂混合后喷洒至待处理环境的墙面上。
本发明以甲醛作为唯一碳源从常规环境中针对微生物进行了大量筛选，最终从酸菜中筛选得到一株具有良好的甲醛降解能力的乳酸菌。该菌株具有极佳的甲醛耐受能力，同时可利用甲醛作为唯一碳源正常生长。实验发现，本发明菌株可通过直接接触的方式加速甲醛挥发并催化分解，在30天左右可达到国家标准值0.08mg/m3以下，并且3年持续跟踪监测稳定有效。同时该菌株具有良好的甲醛耐受性，最高可于3.8g/L甲醛浓度条件下正常生长。
在此基础上，本发明针对该菌株进行分子生物学鉴定，表明其属于乳酸菌(lactobacillus nagelii)，该菌已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，邮编100101)，保藏编号为：CGMCC No. 13330，保藏日期为2016年11月22日。
基于该菌株的上述优异性能，本发明开发了利用其执行室内空气环境甲醛处理的应用，该应用以实现菌体与空气的直接接触为基础，可采用菌落平铺的模式，也可为提升接触面积而采用菌液喷雾的方式；此外，本发明意外的发现，当在菌液中添加表面活性剂的情况下，可促进菌体在液滴在表面处的分布，从而提升了甲醛处理的传质效率。本发明基于严谨的实验手段获得了突出的甲醛处理效果，克服了传统物理化学方法降解时间长、成本高的缺点，且效果好，无二次污染，为微生物室内降解甲醛提供了很好的科学意义及应用价值。
附图说明
图1是本发明乳酸菌的菌落形态图。
图2是本发明乳酸菌的显微镜镜检图。
具体实施方式
以下将对本发明的具体实施方式进行详细描述。为了避免过多不必要的细节，在以下实施例中对属于公知的结构或功能将不进行详细描述。除有定义外，以下实施例中所用的技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。
菌种来源：从酸菜中分离得到的能够以甲醛为唯一碳源的菌株。
基本培养基(g/L)：蛋白胨10g，牛肉粉5g，酵母粉4g，葡萄糖20g，吐温80 1mL，磷酸氢二钾2g，乙酸钠5g，柠檬酸三铵2g，硫酸锰0.05g，琼脂粉15g，蒸馏水1000mL。该培养基的pH为4～6.5。培养条件为：37℃，厌氧或兼性厌氧
实施例1：菌株的筛选、分离与鉴定
(1)菌株的筛选与分离
将少量酸菜汁水样品置于20mL无菌生理盐水中，加玻璃珠振荡10min后静置，取1mL于基本培养基中，然后加入一定量的0.1g/L甲醛，220r/min、37℃摇床中培养。取200μL培养液涂布到以甲醛作为唯一碳源的基本培养基平板中，将培养皿于37℃培养箱倒置培养，观察菌落形态并挑取培养皿上的单菌落进行进一步鉴定。
(2)菌株鉴定
菌落形态特征：菌落呈圆形，中等大小，凸起，微白色，湿润，边缘整齐，直径为3mm±1mm，菌落背面为黄色，菌体常排列成链。
革兰氏染色镜检(放大倍数100×10)：菌株呈革兰氏阳性、杆状、不运动、无芽孢。
16S rDNA序列鉴定：测序得到该菌的16S rDNA序列长度为1470bp，将16SrDNA的碱基序列在NCBI数据库上进行BLAST，结果发现该菌与乳酸菌(lactobacillus nagelii)同源性达到99％。
实施例2：菌株耐甲醛试验
在基本培养基中分别加入1g/L、2g/L、3g/L、4g/L、5g/L的甲醛，接种500μL的种子液，通过测量OD600观察菌的生长状况。结果发现，含4g/L以上甲醛的基本培养基OD600为0，说明菌株在该甲醛浓度下无法生长。再配制含3.1g/L、3.2g/L、3.3g/L、3.4、g/L、3.5g/L、3.6g/L、3.7g/L、3.8g/L、3.9g/L甲醛的基本培养基，同样接种500μL的种子液，观察菌的生长状况。结果发现，含3.8g/L以上甲醛的基本培养基里菌株无法生长。由此确定，该菌株最大耐受甲醛浓度为3.8g/L。
实施例3：室内降解甲醛试验
条件：湿度45％，温度25℃，体积55m3，7.5kg以上乳酸菌培养液对5个房间反复喷涂3遍。采样体积为10mL，检测参照室内空气质量标准GB/T18883-2002执行，结果表明，初始本产品有促进甲醛释放的作用，10天本产品仍在持续产生作用，并且甲醛释放量在逐渐降低，15天甲醛值已降到初测值以下，30天接近国家规定范围以下，35天所有房间均达到国家标准以下。经过一年、两年、三年跟踪试验，证明本产品持续稳定有效。
实施例4：室内降解甲醛试验
取7.5kg以上乳酸菌培养液，加入0.05kg的蓖麻油聚氧乙烯醚混合均匀，在湿度45％、温度25℃、体积55m3的条件下对5个房间墙壁反复淋洒3遍。采样体积为10mL，检测参照室内空气质量标准GB/T 18883-2002执行，结果表明5天后甲醛值已下降到0.1mg/m3以下，10天后达到0.06mg/m3、满足国家标准要求，此后以密闭条件每月监测房间内甲醛含量，显示其稳定在0.02～0.04mg/m3之间，持续一年以上仍然有效。证明本产品持续稳定有效。由此可见，添加表面活性剂后采用墙壁喷淋的方式能起到更加快速的甲醛降解效果，对空气中甲醛含量的控制作用同样具有良好的持续性。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明。凡在本发明的申请范围内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有甲醛降解作用的乳酸菌，其保藏编号为CGMCC No. 13330。
2.根据权利要求1所述的一种具有甲醛降解作用的乳酸菌，其特征在于该菌的培养基包括以下成分：蛋白胨10g，牛肉粉5g，酵母粉4g，葡萄糖20g，吐温80 1mL，磷酸氢二钾2g，乙酸钠5g，柠檬酸三铵2g，硫酸锰0.05g，琼脂粉15g，蒸馏水1000mL。
3.根据权利要求2所述的一种具有甲醛降解作用的乳酸菌，其特征在于所述培养基的pH为4～6.5。
4.根据权利要求1所述的一种具有甲醛降解作用的乳酸菌，其特征在于该菌的培养温度为37℃，该菌的培养条件为厌氧或兼性厌氧。
5.根据权利要求1所述的一种具有甲醛降解作用的乳酸菌，其特征在于该菌是从酸菜中筛选得到的。
6.根据权利要求1所述的一种具有甲醛降解作用的乳酸菌，其特征在于该菌的保藏条件为真空冷冻干燥，所述真空冷冻干燥的过程中采用的保护剂为：10％脱脂奶粉，1％谷氨酸钠。
7.权利要求1所述乳酸菌用于降解空气中甲醛的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于是将培养有所述乳酸菌的固体培养基平铺于待处理环境中。
9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于是将所述乳酸菌的培养液采用喷雾的方式喷洒至待处理环境中。
10.根据权利要求7所述的应用，其特征在于是将所述乳酸菌的培养液与表面活性剂混合后喷洒至待处理环境的墙面上。
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