CN111979160B - 粘质沙雷氏菌菌株kw-p1及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于细菌技术领域，具体涉及一种粘质沙雷氏菌菌株KW‑P1，所述粘质沙雷氏菌菌株KW‑P1，保藏编号CGMCC No.20544。本发明的菌株能够高效降解餐厨垃圾。

Description

粘质沙雷氏菌菌株KW-P1及其应用

技术领域

本发明属于细菌技术领域，具体涉及一种粘质沙雷氏菌菌株KW-P1及其应用。

背景技术

餐厨垃圾是食物垃圾中最主要的一种，指家庭、学校、食堂及餐饮行业等产生的食物加工下脚料(厨余)和食用残余(泔脚)。餐厨垃圾的成分复杂，是油、水、果皮、蔬菜、米面、鱼、肉、骨头以及废厨具、塑料、纸巾等多种物质的混合物。厨余物中唐磊含量高，而泔脚则以蛋白质、淀粉和动物脂肪等为主，且盐分、油脂含量高(“餐厨垃圾特性及处理技术”，袁玉玉等，环境卫生工程，2006年第14卷第6期，第46页左栏第1段第1-7行，公开日2006年12月31日)。

餐厨垃圾主要存在以下危害：(1)有机物含量高，极易腐败变质，产生恶臭、刺激性气味等，污染环境；(2)馊水等含量高，导致垃圾含水量好，易在收集、与运输过程中发生泄露，影响环境，若直接被填埋处理，产生的渗滤液会严重污染地表和地下水；(3)易滋生蚊蝇、病原菌等；(4)数量巨大，处理成本极高(“餐厨垃圾的国内外处理现状研究”，王井亮，城市建设理论研究(电子版)，2013年第23期，第2页第2段第1行至第5段第1行，公开日2013年10月9日)。因此，有效实现餐厨垃圾的减量化处理和资源化利用已成为环保科技工作者的关注热点。

目前，餐厨垃圾的主要处理方式有焚烧、填埋、饲料化和生物处理技术(“餐厨垃圾的微生物处理技术研究进展”，刘云等，环境卫生工程，2011年第19卷第4期，第28页左栏第1段第3-4行，公开日2011年8月31日)。

其中，饲料化是餐厨垃圾处理的传统方式。然而，近年来，为了规范畜禽养殖行为，防止畜禽疫病和有毒有害物质残留对人体造成危害，防止畜禽养殖污染，促进畜禽养殖业可持续发展，餐厨垃圾用于饲喂畜禽受到很大限制(“餐厨垃圾特性及处理技术”，袁玉玉等，环境卫生工程，2006年第14卷第6期，第46页左栏第2段第1-5行，公开日2006年12月31日)。而通过填埋法处理餐厨垃圾占用大量土地，产生的垃圾渗滤液还会污染环境。高含水率决定了餐厨垃圾热值低，会导致焚烧炉内的物料燃烧不充分，易促进二恶英的产生。显然，焚烧和填埋法处理餐厨垃圾不仅资源化利用率低，还会对环境造成二次污染(“生物降解技术在餐厨垃圾处理中的应用与研究”，熊亭等，资源节约与环保，2016年第11期，第163页左栏第3段第1-8行，公开日2016年12月31日)。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种粘质沙雷氏菌菌株KW-P1。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

粘质沙雷氏菌菌株，所述菌株为粘质沙雷氏菌KW-P1，该菌株已于2020年08月24日在中国普通微生物菌种保藏管理中心(CGMCC)保藏，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，保藏编号CGMCC No.20544。

发明人在研究过程中意外发现，粘质沙雷氏菌KW-P1能够高效降解餐厨垃圾。

本发明的目的之二在于保护餐厨垃圾的处理方法，包括以下步骤：

A.粘质沙雷氏菌KW-P1菌株的活化

B.种子液制备：将经活化处理的粘质沙雷氏菌KW-P1菌株单菌落接种于液体种子培养基中进行培养；

C.固体培养基制备：将去除杂质(骨头及包装袋等难降解物质)的餐厨垃圾冲洗后与米饭混合均匀得到固体培养基；

D.固态发酵：将步骤B得到的菌株接种于固体培养基上进行发酵。

进一步，所述活化包括以下步骤：将粘质沙雷氏菌KW-P1菌株划线活化于蛋白质培养基上，于30-35℃培养至菌落呈橙红色或紫红色。

进一步，所述蛋白质培养基的配方为：脱脂奶粉40-60g/L，琼脂18-20g/L，用水定容至1L，pH7.1±0.1。

进一步，步骤B中，所述液体种子培养基的配方为：牛肉膏2-4g/L、胰蛋白胨8-10g/L、氯化钠4-6g/L，用水定容至1L，pH7.2±0.1。

进一步，步骤B中，所述培养是指于30-35℃、150-170r/min条件下培养24h。

进一步，步骤B中，所述液体种子培养基的装载量为50-100ml/250ml。

进一步，步骤C中，米饭的用量为与经冲洗后的餐厨垃圾的体积比为1-5:1-5。

进一步，步骤C中，冲洗用的是煮沸的水。

进一步，步骤C中，冲洗的次数为3-5次。

进一步，所述固体培养基的装载量为30-200g/L。

进一步，步骤D中，接种量为1wt％-10wt％。

进一步，步骤D中，所述培养是指于30-35℃条件下静置培养24-48h。

本发明的目的之三在于保护粘质沙雷氏菌KW-P1在餐厨垃圾处理中的应用。

本发明的目的之三还在于保护粘质沙雷氏菌KW-P1在固态发酵生产灵菌红素中的应用。

本发明的有益效果在于：

本发明的菌株对餐厨垃圾的降解效率高。

本发明的菌株能够高效的降解蛋白质，可持续为发酵环境提供湿度。

本发明实现了资源的回收利用。

本发明所述的静置发酵，降低了产色素工艺的复杂性，降低运行成本。。

附图说明

图1为实施例1中纯化后的粘质沙雷氏菌KW-P1的菌落图；

图2为实施例2中紫红色色素乙醇浓缩液的紫外光谱图，其中，横坐标单位为nm；

图3为实施例3中发酵24h后，米饭固态培养基和米饭-水混合态培养基的颜色变化，其中，左侧为米饭固态培养基，右侧为米饭-水混合态培养基；

图4为实施例4中发酵24h后色素变化。

具体实施方式

所举实施例是为了更好地对本发明的内容进行说明，但并不是本发明的内容仅限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述发明内容对实施方案进行非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1

粘质沙雷氏菌KW-P1菌株的获得，具体为：

于重庆市北碚区4个菜市场肉类贩卖处，采集砧板上的表层残渣及餐厅内残余的餐厨垃圾，取餐厨垃圾10g加入到90ml无菌水中并混合均匀，于30℃、180r/min条件下震荡30min，采用十倍梯度稀释法，分别吸取1×10^-4g/ml、1×10^-5g/ml、1×10^-6g/ml和1×10^-7g/ml四个梯度浓度的液体各200μl，在无菌条件下分别涂布于蛋白质培养基(脱脂奶粉50g和琼脂20g，超纯水定容至1000ml，pH 7.1±0.1)上，于35℃恒温培养箱中培养24h，获得一株能够降解蛋白质同时产生红色素的菌株，挑取该菌株于蛋白质初筛培养基划线纯化，纯化多次得到纯化菌珠(其菌落如图1所示)。

由图1可知，所得产红色素的菌落为半球形，表面光滑。

该菌落初期呈白色，培养24h后通体呈红色，将其命名KW-P1，委托北京擎科生物科技有限公司进行生理生化及分子生物学鉴定，经鉴定该菌株为粘质沙雷氏菌。

实施例2

粘质沙雷氏菌KW-P1菌株的蛋白质降解效果测定，具体为：

将单一菌株接入LB液体培养基(酵母膏5g/L，胰蛋白胨10g/L，氯化钠10g/L，超纯水定容至1L，pH7.3±0.1)于35℃、150r/min条件下培养24h得到种子液；

然后按照接菌量2wt％，初始OD600值0.1将种子液分别接入蛋白质复筛培养基(酵母膏0.05g、磷酸二氢钾0.01g和七水合硫酸镁0.002g，超纯水定容至1000ml，pH 7.1±0.1，每50ml/250ml分装后接入瘦肉5g)中，35℃条件下培养24h，8000r/min离心去上清液，烘干测量干重，以减量为标准判断菌株降解能力，检测得到KW-P1对蛋白质的24h降解率为84.64％。

式中，A为底物初始质量(湿重)，单位为g，B为底物剩余质量(干重)，单位为g，C为底物初始含水率，单位为％。

实施例3

红色素的制备与提取，具体为：

将实施例1纯化后得到的粘质沙雷氏菌KW-P1菌株划线于蛋白质培养基(配方为：脱脂奶粉50g/L，琼脂20g/L，用超纯水定容至1L，pH7.1±0.1)中，后置于35℃恒温培养箱培养24h，用药匙刮下红色菌苔，置于无水乙醇(3-5mL/平板)中浸提色素，充分混匀后于室温放置1h，然后于8000rpm下离心10min，收集上清液即得红色素粗提液，减压浓缩得到紫红色色素乙醇浓缩液；

用紫外可见分光光度计对得到的紫红色色素乙醇浓缩液进行250-650nm大范围波长扫描，得到光谱图(如图2所示)。

由图2可知，该紫红色色素乙醇浓缩液在536nm处具有最大吸收峰，与已报道的灵菌红素紫外吸收光谱532nm临近，因此推测其为灵菌红素或其衍生物。

实施例4

粘质沙雷氏菌KW-P1菌株分别在米饭湿润固态培养基和米饭-水混合态培养基上的固态发酵产色素对比，具体为：

A.粘质沙雷氏菌KW-P1菌株的活化：将实施例1纯化得到的粘质沙雷氏菌KW-P1菌株划线活化于蛋白质培养基(配方为：脱脂奶粉50g/L，琼脂20g/L，超纯水定容至1L，pH7.1±0.1)上，于35℃恒温箱倒置培养24h，此时其菌落为橙红色或紫红色；

B.种子液制备：挑取经活化的粘质沙雷氏菌KW-P1菌株单菌落接种于液体种子培养基(配方为：牛肉膏3g/L、胰蛋白胨10g/L、氯化钠5g/L，用超纯水定容至1L，pH7.2±0.1)中于35℃、150r/min下培养24h作为种子液；

C.发酵：将种子液按照2wt％的接种量分别接种于米饭固态培养基(于250mL三角瓶中装30g熟米饭)和米饭-水混合态培养基(于250mL三角瓶中装30g熟米饭，然后加入100mL超纯水并混合均匀)，并于35℃培养箱中静置发酵，24h后观察色素变化，结果如图3所示，其中，左侧为米饭固态培养基，右侧为分别米饭-水混合态培养基。

由图3可知，发酵24h后，米饭固态培养基和米饭-水混合态培养基分别为红色和白色。由此证明，粘质沙雷氏菌KW-P1菌株为高好氧菌，在液体摇培条件下不产灵菌红素。

实施例5

餐厨垃圾处理，具体步骤为：

A.粘质沙雷氏菌KW-P1菌株的活化：将实施例1纯化得到的粘质沙雷氏菌KW-P1菌株划线活化于蛋白质培养基(配方为：脱脂奶粉50g/L，琼脂20g/L，超纯水定容至1L，pH7.1±0.1)上，于35℃恒温箱倒置培养24h，此时其菌落为橙红色或紫红色；

B.种子液制备：挑取经活化的粘质沙雷氏菌KW-P1菌株单菌落接种于液体种子培养基(配方为：牛肉膏3g/L、胰蛋白胨10g/L、氯化钠5g/L，用超纯水定容至1L，pH7.2±0.1)中于35℃、150r/min下培养24h作为种子液；

C.固体培养基制备：于西南大学竹园食堂采集餐厨垃圾，手动剔除餐厨垃圾中的骨头、包装袋等难降解物质，再用煮沸的超纯水冲洗3-5次，随后加入等体积米饭并混合均匀得到固体培养基；

D.固体发酵：于1L三角瓶中装入200g固体培养基，接种2wt％的种子液，于35℃培养箱静置发酵，24h后观察色素变化，结果如图4所示。

由图4可知，24h后，过半固体培养基上被色素覆盖。由此证明，本发明的方法可以高效的利用餐厨垃圾生产灵菌红素，有望实现工业化生产。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.粘质沙雷氏菌菌株，其特征在于，所述菌株为粘质沙雷氏菌KW-P1，保藏编号CGMCCNo. 20544。

2.餐厨垃圾的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

A. 活化权利要求1所述的粘质沙雷氏菌菌株；

B. 种子液制备：将经活化处理的粘质沙雷氏菌菌株单菌落接种于液体种子培养基中进行培养；

C. 固体培养基制备：将去除杂质的餐厨垃圾冲洗后与米饭混合均匀得到固体培养基；

D. 固态发酵：将步骤B得到的菌株接种于步骤C得到的固体培养基上进行发酵。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述活化包括以下步骤：将权利要求1所述的粘质沙雷氏菌菌株划线活化于蛋白质培养基上，于30-35℃培养至菌落呈橙红色或紫红色。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述蛋白质培养基的配方为：脱脂奶粉40-60g/L，琼脂18-20g/L，用水定容至1L，pH7.1±0.1。

5.根据权利要求2-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤B中，所述液体种子培养基的配方为：牛肉膏2-4g/L、胰蛋白胨8-10g/L、氯化钠4-6g/L，用水定容至1L，pH7.2±0.1。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤B中，所述培养是指于30-35℃、150-170r/min条件下培养24-48h。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤C中，米饭的用量为与经冲洗后的餐厨垃圾的体积比为1-5:1-5。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤D中，接种量为1wt%-10wt%。

9.权利要求1所述的粘质沙雷氏菌在餐厨垃圾降解中的应用。

10.权利要求1所述的粘质沙雷氏菌在固态发酵生产灵菌红素中的应用。

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