CN113481118A - 一株耐酸、耐盐、耐热、高效降解有机物的枯草芽孢杆菌及其在餐厨垃圾资源化中的应用 - Google Patents
一株耐酸、耐盐、耐热、高效降解有机物的枯草芽孢杆菌及其在餐厨垃圾资源化中的应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113481118A CN113481118A CN202110625225.6A CN202110625225A CN113481118A CN 113481118 A CN113481118 A CN 113481118A CN 202110625225 A CN202110625225 A CN 202110625225A CN 113481118 A CN113481118 A CN 113481118A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bacillus subtilis
- kitchen waste
- resistant
- wettable powder
- strain
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000010806 kitchen waste Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 244000063299 Bacillus subtilis Species 0.000 title claims abstract description 48
- 235000014469 Bacillus subtilis Nutrition 0.000 title claims abstract description 48
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 title claims abstract description 22
- 239000002253 acid Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 title claims abstract description 12
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 238000004064 recycling Methods 0.000 title abstract description 12
- 239000004563 wettable powder Substances 0.000 claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 claims abstract description 16
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 14
- 239000010902 straw Substances 0.000 claims description 10
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 claims description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 9
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 8
- DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N acetic acid;2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal;sodium Chemical compound [Na].CC(O)=O.OCC(O)C(O)C(O)C(O)C=O DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 claims description 7
- 235000019812 sodium carboxymethyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 7
- 229920001027 sodium carboxymethylcellulose Polymers 0.000 claims description 7
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 claims description 6
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000000230 xanthan gum Substances 0.000 claims description 6
- 229920001285 xanthan gum Polymers 0.000 claims description 6
- 235000010493 xanthan gum Nutrition 0.000 claims description 6
- 229940082509 xanthan gum Drugs 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- 108020004465 16S ribosomal RNA Proteins 0.000 claims description 4
- 239000012880 LB liquid culture medium Substances 0.000 claims description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 4
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 claims description 2
- 241000209094 Oryza Species 0.000 claims 2
- 230000012010 growth Effects 0.000 abstract description 22
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 12
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 abstract description 11
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 abstract description 7
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 239000011591 potassium Substances 0.000 abstract description 7
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 abstract description 6
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 abstract description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 abstract description 6
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 6
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 5
- 238000004321 preservation Methods 0.000 abstract description 2
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 abstract 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 abstract 1
- 230000017854 proteolysis Effects 0.000 abstract 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 abstract 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 42
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 21
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 15
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 14
- 239000006142 Luria-Bertani Agar Substances 0.000 description 13
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 11
- 238000010564 aerobic fermentation Methods 0.000 description 9
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 7
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 7
- 235000019483 Peanut oil Nutrition 0.000 description 7
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 7
- 239000000312 peanut oil Substances 0.000 description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 7
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 6
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 6
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 6
- CKLJMWTZIZZHCS-UWTATZPHSA-N D-aspartic acid Chemical compound OC(=O)[C@H](N)CC(O)=O CKLJMWTZIZZHCS-UWTATZPHSA-N 0.000 description 5
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 5
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 5
- 235000010980 cellulose Nutrition 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 5
- WQZGKKKJIJFFOK-SVZMEOIVSA-N (+)-Galactose Chemical compound OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-SVZMEOIVSA-N 0.000 description 4
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 4
- FBPFZTCFMRRESA-KVTDHHQDSA-N D-Mannitol Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-KVTDHHQDSA-N 0.000 description 4
- WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N L-glutamic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(O)=O WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N 0.000 description 4
- HNDVDQJCIGZPNO-YFKPBYRVSA-N L-histidine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC1=CN=CN1 HNDVDQJCIGZPNO-YFKPBYRVSA-N 0.000 description 4
- JVTAAEKCZFNVCJ-REOHCLBHSA-N L-lactic acid Chemical compound C[C@H](O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-REOHCLBHSA-N 0.000 description 4
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 4
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 4
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 4
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 4
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- MTCFGRXMJLQNBG-REOHCLBHSA-N (2S)-2-Amino-3-hydroxypropansäure Chemical compound OC[C@H](N)C(O)=O MTCFGRXMJLQNBG-REOHCLBHSA-N 0.000 description 3
- 241000193830 Bacillus <bacterium> Species 0.000 description 3
- 108010059892 Cellulase Proteins 0.000 description 3
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 3
- BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N L-(-)-Malic acid Natural products OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N 0.000 description 3
- 108091005804 Peptidases Proteins 0.000 description 3
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 3
- 229940106157 cellulase Drugs 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 3
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 3
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 3
- 239000003895 organic fertilizer Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 244000153158 Ammi visnaga Species 0.000 description 2
- 235000010585 Ammi visnaga Nutrition 0.000 description 2
- 239000004382 Amylase Substances 0.000 description 2
- 102000013142 Amylases Human genes 0.000 description 2
- 108010065511 Amylases Proteins 0.000 description 2
- 229920002261 Corn starch Polymers 0.000 description 2
- GUBGYTABKSRVRQ-UHFFFAOYSA-N D-Cellobiose Natural products OCC1OC(OC2C(O)C(O)C(O)OC2CO)C(O)C(O)C1O GUBGYTABKSRVRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RFSUNEUAIZKAJO-VRPWFDPXSA-N D-Fructose Natural products OC[C@H]1OC(O)(CO)[C@@H](O)[C@@H]1O RFSUNEUAIZKAJO-VRPWFDPXSA-N 0.000 description 2
- FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N D-Glucitol Natural products OC[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N 0.000 description 2
- CKLJMWTZIZZHCS-UHFFFAOYSA-N D-OH-Asp Natural products OC(=O)C(N)CC(O)=O CKLJMWTZIZZHCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QNAYBMKLOCPYGJ-UHFFFAOYSA-N D-alpha-Ala Natural products CC([NH3+])C([O-])=O QNAYBMKLOCPYGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N D-glucitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N 0.000 description 2
- SHZGCJCMOBCMKK-UHFFFAOYSA-N D-mannomethylose Natural products CC1OC(O)C(O)C(O)C1O SHZGCJCMOBCMKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-QTVWNMPRSA-N D-mannopyranose Chemical compound OC[C@H]1OC(O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-QTVWNMPRSA-N 0.000 description 2
- RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N Fructose Chemical compound OC[C@H]1O[C@](O)(CO)[C@@H](O)[C@@H]1O RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N 0.000 description 2
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 2
- 238000003794 Gram staining Methods 0.000 description 2
- SQUHHTBVTRBESD-UHFFFAOYSA-N Hexa-Ac-myo-Inositol Natural products CC(=O)OC1C(OC(C)=O)C(OC(C)=O)C(OC(C)=O)C(OC(C)=O)C1OC(C)=O SQUHHTBVTRBESD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QNAYBMKLOCPYGJ-UWTATZPHSA-N L-Alanine Natural products C[C@@H](N)C(O)=O QNAYBMKLOCPYGJ-UWTATZPHSA-N 0.000 description 2
- QNAYBMKLOCPYGJ-REOHCLBHSA-N L-alanine Chemical compound C[C@H](N)C(O)=O QNAYBMKLOCPYGJ-REOHCLBHSA-N 0.000 description 2
- PNNNRSAQSRJVSB-UHFFFAOYSA-N L-rhamnose Natural products CC(O)C(O)C(O)C(O)C=O PNNNRSAQSRJVSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000004882 Lipase Human genes 0.000 description 2
- 108090001060 Lipase Proteins 0.000 description 2
- 239000004367 Lipase Substances 0.000 description 2
- 239000004365 Protease Substances 0.000 description 2
- 102100037486 Reverse transcriptase/ribonuclease H Human genes 0.000 description 2
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 2
- MUPFEKGTMRGPLJ-UHFFFAOYSA-N UNPD196149 Natural products OC1C(O)C(CO)OC1(CO)OC1C(O)C(O)C(O)C(COC2C(C(O)C(O)C(CO)O2)O)O1 MUPFEKGTMRGPLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 2
- 229960003767 alanine Drugs 0.000 description 2
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 2
- PNNNRSAQSRJVSB-BXKVDMCESA-N aldehydo-L-rhamnose Chemical compound C[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)C=O PNNNRSAQSRJVSB-BXKVDMCESA-N 0.000 description 2
- BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N alpha-hydroxysuccinic acid Natural products OC(=O)C(O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940024606 amino acid Drugs 0.000 description 2
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 2
- 235000019418 amylase Nutrition 0.000 description 2
- 229960005261 aspartic acid Drugs 0.000 description 2
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 2
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000008120 corn starch Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N dimethylselenoniopropionate Natural products CCC(O)=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 2
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 2
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 2
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 2
- 229960002989 glutamic acid Drugs 0.000 description 2
- 229960002885 histidine Drugs 0.000 description 2
- 230000015784 hyperosmotic salinity response Effects 0.000 description 2
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 2
- CDAISMWEOUEBRE-GPIVLXJGSA-N inositol Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)[C@@H]1O CDAISMWEOUEBRE-GPIVLXJGSA-N 0.000 description 2
- 229960000367 inositol Drugs 0.000 description 2
- 230000006799 invasive growth in response to glucose limitation Effects 0.000 description 2
- 229940116298 l- malic acid Drugs 0.000 description 2
- 235000019421 lipase Nutrition 0.000 description 2
- 235000011090 malic acid Nutrition 0.000 description 2
- 235000010355 mannitol Nutrition 0.000 description 2
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 2
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 2
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 2
- 239000001814 pectin Substances 0.000 description 2
- 229920001277 pectin Polymers 0.000 description 2
- 235000010987 pectin Nutrition 0.000 description 2
- MUPFEKGTMRGPLJ-ZQSKZDJDSA-N raffinose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO[C@@H]2[C@@H]([C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O2)O)O1 MUPFEKGTMRGPLJ-ZQSKZDJDSA-N 0.000 description 2
- CDAISMWEOUEBRE-UHFFFAOYSA-N scyllo-inosotol Natural products OC1C(O)C(O)C(O)C(O)C1O CDAISMWEOUEBRE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 2
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 description 2
- 229960001153 serine Drugs 0.000 description 2
- 229960002920 sorbitol Drugs 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 229960004793 sucrose Drugs 0.000 description 2
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 2
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 2
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 2
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000856 Amylose Polymers 0.000 description 1
- 235000019737 Animal fat Nutrition 0.000 description 1
- 241000193749 Bacillus coagulans Species 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-CUHNMECISA-N D-Cellobiose Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)OC(O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-CUHNMECISA-N 0.000 description 1
- 208000035240 Disease Resistance Diseases 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 101710089384 Extracellular protease Proteins 0.000 description 1
- 102000004157 Hydrolases Human genes 0.000 description 1
- 108090000604 Hydrolases Proteins 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 239000001888 Peptone Substances 0.000 description 1
- 108010080698 Peptones Proteins 0.000 description 1
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- 235000014680 Saccharomyces cerevisiae Nutrition 0.000 description 1
- 241000183294 Scleropages formosus Species 0.000 description 1
- 244000061456 Solanum tuberosum Species 0.000 description 1
- 235000002595 Solanum tuberosum Nutrition 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 1
- 241001052560 Thallis Species 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 241001148470 aerobic bacillus Species 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 229940054340 bacillus coagulans Drugs 0.000 description 1
- 235000015278 beef Nutrition 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- 238000010364 biochemical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000012681 biocontrol agent Substances 0.000 description 1
- 229940041514 candida albicans extract Drugs 0.000 description 1
- 230000005757 colony formation Effects 0.000 description 1
- 239000002361 compost Substances 0.000 description 1
- IQFVPQOLBLOTPF-HKXUKFGYSA-L congo red Chemical compound [Na+].[Na+].C1=CC=CC2=C(N)C(/N=N/C3=CC=C(C=C3)C3=CC=C(C=C3)/N=N/C3=C(C4=CC=CC=C4C(=C3)S([O-])(=O)=O)N)=CC(S([O-])(=O)=O)=C21 IQFVPQOLBLOTPF-HKXUKFGYSA-L 0.000 description 1
- 238000004042 decolorization Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 description 1
- 239000002552 dosage form Substances 0.000 description 1
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 1
- 239000008157 edible vegetable oil Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003647 hydrolase activity assay Methods 0.000 description 1
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000010699 lard oil Substances 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000009630 liquid culture Methods 0.000 description 1
- 239000002068 microbial inoculum Substances 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000013642 negative control Substances 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 1
- 235000019319 peptone Nutrition 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 235000019260 propionic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- -1 salt compound Chemical class 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 235000020183 skimmed milk Nutrition 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 1
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 1
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 1
- 239000012137 tryptone Substances 0.000 description 1
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/78—Recycling of wood or furniture waste
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Virology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
本发明公开了一株耐酸、耐盐、耐热、高效降解有机物的枯草芽孢杆菌及其在餐厨垃圾资源化中的应用，所述枯草芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌枯草亚种天性变种，保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC NO:M 2021538，该菌株具有耐盐、耐酸、耐热、降解蛋白质、纤维素和油脂以及生长迅速等特点。该菌株与载体和助剂一起制备成的可湿性粉剂在常温下货架期可达三个月，用于餐厨垃圾的高温发酵处理后，餐厨垃圾减量明显，有机质含量显著降低，氮磷钾含量显著增加，无杂菌产生，有效实现餐厨垃圾就地化、减量化、资源化、无害化处理，比垃圾高温焚烧或沼气发酵处理方法更安全和环保，显著降低碳排放。
Description
技术领域
本发明属于微生物技术领域，具体涉及一株耐酸、耐盐、耐热、高效降解有机物的枯草芽孢杆菌在餐厨垃圾资源化中的应用，尤其涉及一株耐酸、耐盐、耐热、降解蛋白质、纤维素和油脂的枯草芽孢杆菌及可湿性粉剂和在餐厨垃圾资源化中的应用。
背景技术
随着中国城市化进程的加快发展，垃圾处理已经成为困扰各级城市政府管理者的难题。传统的垃圾填埋方式具有占地面积大、污染水体、散发臭气等诸多弊端。垃圾分类回收和综合利用是解决城市垃圾的根本出路。如何规范、科学、合理地处理厨余垃圾一直是生活垃圾资源化利用和无害化处理亟需解决难题之一。
目前比较成熟的厨垃圾资源化利用和无害化处理处理方法主要包括高温焚烧和厌氧发酵(包括堆肥发酵和沼气发酵)。两种处理方式都会产生大量碳排放，对气候环境有影响，后者还需要专门场所和专业沼气处理装置，处理时间长，难以满足日益增长的城市垃圾处理需求。近年来，餐厨垃圾高温有氧发酵处理受到业者高度重视，该处理方法利用耐高温好氧微生物在40-80℃的集装箱式可移动搅拌器中迅速分解餐厨垃圾中的有机物，剩余少量富有营养的残渣，经加工可以制成有机肥，用于农作物有机种植，从而真正实现餐厨垃圾处理就地化、减量化、资源化、无害化。
餐厨垃圾高温好氧发酵处理过程中的一个重要因子是耐高温菌种。目前，用于餐厨垃圾处理的菌种已有报道。例如，专利文献CN106929449A中记载了一种高效降解油脂的枯草芽孢杆菌，但该菌株不耐高温，不耐盐和酸，该菌株单独使用处理餐厨垃圾效果不佳，需要与凝结芽孢杆菌和酿酒酵母联合使用才能降解餐厨垃圾。专利文CN106047762A 中记载了一种枯草芽孢杆菌及其在餐厨垃圾中的应用，但该菌耐受最高的温度是55℃，耐盐浓度也只有8％，且降解纤维素能力差，导致餐厨垃圾中纤维类垃圾不能被降解。总之这些菌种在以下三方面存在缺陷，不能完全实现餐厨垃圾高效的有氧高温发酵：(1) 耐盐、耐酸和嗜热能力。餐厨垃圾中通常含盐量比较高，多为酸性。(2)全能的有机物降解活性。餐厨垃圾发酵过程中需要微生物能同时有效将蛋白质、碳水化合物、纤维素和油脂类转化为小分子化合物。多数菌只能高效降解其中的一到两种。(3)菌种在常温存储条件下存活能力和货架期。目前针对用于餐厨垃圾处理的芽孢杆菌只有一些简单的载体，没有维持芽孢杆菌活力的专业剂型报道。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一株耐酸、耐盐、耐热、高效降解有机物的枯草芽孢杆菌及其在餐厨垃圾资源化中的应用，本发明还研发了常温下可以长时间保持该芽孢杆菌活力的剂型，并应用于餐厨垃圾资源化处理。
本发明分离到一株兼具耐10％NaCl、耐多种有机酸和低pH、耐60℃高温、能高效利用两种食用油、多种碳水化合物、蛋白质和纤维素的枯草芽孢杆菌天性变种；优化了配制剂型所需载体和其它助剂的成分与含量，成功研制了一种可湿性粉剂，协助该菌株在室温存储条件下保持活力三个月；该菌株在40℃～60℃高温条件下有效分解和转化餐厨垃圾,所得残余物营养丰富，可加工成有机肥。本发明克服了现有餐厨垃圾高温发酵处理过程中菌种不耐盐和酸、降解活性单一、油脂降解效率不高以及菌剂储存货架期短等技术瓶颈，解决了餐厨垃圾就地化、减量化、资源化、无害化处理过程中的关键技术难题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一株耐酸、耐盐、耐热、高效降解有机物的枯草芽孢杆菌，所述枯草芽孢杆菌命名为枯草芽孢杆菌枯草亚种天性变种(Bacillus subtilis subsp.Subtilisvar.Tian-Xing)，保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC NO:M 2021538。
所述枯草芽孢杆菌简称STX2017菌株。
优选地，所述枯草芽孢杆菌的16S rRNA基因序列如SEQ ID NO.1所示。
本发明还提供了一种可湿性粉剂，包括以下浓度的各组分：5×1011～5×1012CFU/kg权利要求1所述的枯草芽孢杆菌、10～20g/kg黄原胶、15～30g/kg羧甲基纤维素钠、 50～100g/kg米糠和500～700g/kg秸秆粉。
优选地，所述可湿性粉剂的制备方法包括以下步骤：
将枯草芽孢杆菌种子液(OD600＝1.0)接种到LB液体培养基中，发酵一定时间后，离心收集菌株，所得菌悬液中加入部分秸秆粉，干燥后按比例依次加入黄原胶、羧甲基纤维素钠和米糠，搅拌均匀后补加其余的秸秆粉，再搅拌均匀后粉碎，即得。
优选地，所述枯草芽孢杆菌种子液接种的起始浓度为2％～5％。
优选地，所述发酵的时间为8h～12h。
本发明还提供了一种根据前述的可湿性粉剂在餐厨垃圾资源化中的应用。
本发明还提供了一种基于前述的可湿性粉剂用于餐厨垃圾处理方法，包括以下步骤：将可湿性粉剂添加到待处理的餐厨垃圾中，40℃～60℃发酵24～48小时，再收集发酵残留物，即可。
优选地，所述可湿性粉剂的添加量为10kg～20kg/吨餐厨垃圾。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明从上海交通大学第一餐厅垃圾箱内表沉积物中分离鉴定了一株枯草芽孢杆菌枯草亚种天性变种，简称STX2017，该菌株在60℃、10％NaCl和pH＝5.0酸性条件下能同时利用蛋白质、碳水化合物、纤维素和油酯类物质迅速生长，兼具耐盐、耐酸、耐热和生长迅速等特点，解决了传统餐厨垃圾发酵菌种不耐高温、酸和盐、降解活性单一等关键科学问题。
(2)本发明还研制了一个适合STX2017菌株的可湿性粉剂，常温下该粉剂的货架期可达三个月。将含有STX2017的可湿性粉剂加到餐厨垃圾中，在40-60℃温度下有氧发酵处理48小时后，垃圾总量减少62％，残留物有机质含量降低57.4％，全氮量升高63.6％，全磷量升高45.8％，全钾量升高50％。
(3)枯草芽孢杆菌枯草亚种天性变种STX2017属于生物安全的菌种，高温有氧发酵处理后餐厨垃圾减量明显，有机质含量显著降低，氮磷钾含量显著增加，无杂菌产生，有效实现餐厨垃圾就地化、减量化、资源化、无害化处理，比垃圾高温焚烧或沼气发酵处理方法更安全和环保，显著降低碳排放。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例分离得到的枯草芽孢杆菌枯草亚种天性变种STX2017的菌落形态和电镜图；其中图1A为菌落形态图；图1B为电镜下枯草芽孢杆菌STX2017的杆状细胞图；
图2为本发明实施例分离得到的枯草芽孢杆菌枯草亚种天性变种STX2017在含不同盐浓度的LB平板上生长48小时后的菌落直径；
图3为本发明实施例分离得到的枯草芽孢杆菌枯草亚种天性变种STX2017在不同温度条件下在LB固体培养基上生长48小时后的菌落直径；
图4为本发明实施例分离得到的枯草芽孢杆菌枯草亚种天性变种STX2017在不同温度下在液体LB培养基中的生长曲线；
图5为本发明实施例制备的可湿性粉剂的外观(立体镜下5×放大)。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
(1)菌株STX2017分离
从上海交通大学第一餐厅中餐馆厨房后门的垃圾箱内表面刮取10克沉积物，溶于5 ml 1×PBS缓冲液中，通过医用纱布过滤后的过滤液存于4℃冰箱备用。分别配置LB(胰蛋白胨10g、酵母提取物5g、NaCl 10g，蒸馏水定容至1000mL，pH7.0)、NA(蛋白胨10.0g、牛肉粉3.0g、氯化钠5.0g、琼脂15.0g,蒸馏水定容至1000mL,pH7.3) 和PSA(马铃薯200g、蔗糖20g、琼脂20g,蒸馏水定容至1000mL)三种琼脂培养平板，取100μl上述过滤液，均匀涂布到上述琼脂平板上，吹干后用封口膜封好，倒置于50℃的恒温培养箱中，培养48h，观察菌落形成。
(2)菌种鉴定
鉴定方法：分别记录所有长出菌落的菌落特征，通过革兰氏染色，确定属于革兰氏阳性还是阴性。菌种鉴定工作参照《植物病理研究方法》(方中达，1998)和《微生物学实验》(赵斌和何绍江，2006)中的实验方法，结合细胞形态和理化实验结果，初步确定大致属于哪一类菌。进一步利用通用引物(正向引物FOR：5′AGA GTT TGA TCC TGG CTC AG3′,SEQ IDNO.2；反向引物REV:5′ACG GTT ACC TTG TTA CGA CTT3′,SEQ ID NO.3)通过PCR技术扩增16S rRNA基因DNA片段，送交上海生工测序，测序结果提交到NCBI数据库中比对，确定所得菌株的分类地位。
鉴定结果：所得菌株革兰氏染色呈阳性，菌落特征与已报道的枯草芽孢杆菌类似，但菌落结构更致密，生长更快(图1)；生理生化特征分析显示该菌株比一般枯草芽孢杆菌代谢能力更强；所得菌株的16S rDNA扩增片段长度为1454bp，序列如SEQ ID NO.1 所示。在NCBI网站(http://www.ncbi.nlm.nih.gov)进行BLAST分析，可知该菌株与枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)菌株的相应序列的同源性为99％,因此，该分离菌株既与已知枯草芽孢杆菌有相似之处，也有独特的表型，命名为枯草芽孢杆菌枯草亚种天性变种(Bacillussubtilis subsp.Subtilis var.Tian-Xing)，简称STX2017。该菌株已于2021年5月17日送交中国武汉大学的中国典型培养物保藏中心(英文简称 CCTCC)保藏，保藏号为CCTCC NO:M2021538，STX2017 Bacillus subtilis subsp. subtilis var.Tian-Xing枯草芽孢杆菌枯草亚种天性变种。
(3)菌株STX2017降解有机物及其酶活性分析
胞外蛋白酶分析采用含有2％脱脂奶粉的LB琼脂平板；胞外纤维素酶活性分析采用 0.5％可溶性羧甲基纤维素钠的LB琼脂平板，刚果红染色30min后，用1％NaCl脱色处理；胞外淀粉酶活性分析采用含有1％直链淀粉的LB琼脂平板，10％KI染色后用1％NaCl 脱色处理；脂肪酶分析采用含有1％花生油或动物油脂的LB琼脂平板。用牙签挑起 STX2017菌落，接种到上述测试平板上，置于50℃恒温培养箱中培养48h,观察和记录菌落周围透明圈大小，确定菌株降解酶相对活性。详细原理与操作步骤请参考:He et al., MolecularMicrobiology,59(2):610-622.
以大肠杆菌和国际标准枯草芽孢杆菌ATCC6633为对照，我们采用含有相应底物的LB琼脂平板分析法分析了STX2017的常见有机物水解酶活性。结果表明：STX2017菌株在50℃条件下能够产生高水平的蛋白酶、淀粉酶酶、纤维素酶和脂肪酶，酶活性比大肠杆菌和ATCC6633菌株高很多，能够分解LB琼脂平板中的蛋白质、淀粉，纤维类物质和油脂类物质(表1)。
表1.STX2017菌株水解酶活性分析
| 蛋白酶 | 淀粉酶 | 纤维素酶 | 脂肪酶 | |
| B.subtitis STX2017 | ++++ | +++ | ++ | ++++ |
| E.coli DH5α | + | + | + | + |
| B.subtitis ATCC 6633 | ++ | ++ | + | ++ |
+：酶活性对应指示圈直径<1cm；++：酶活性对应指示圈直径1-2cm；+++：酶活性对应指示圈直径2-3cm；++++：酶活性对应指示圈直径>4cm。
(4)菌株STX2017代谢碳水化合物、氨基酸、酯类和醇类等化合物分析
采用美国BIOLOG公司的BIOLOG GEN III微生物Eco板分析菌株在不同条件下的生长情况。Eco板上包含国际土壤微生物学家精选的用于微生物群落分析最常用的31种碳源,包括糖类、氨基酸类、酯类、醇类、胺类和酸类。将STX2017菌株菌悬液调整到OD600＝0.1 后，按每个样品100μl的量加到Eco板上相应空洞中孵育多至5天时间，每隔一定时间用酶标仪在590nm和750nm下测定吸光值，吸光值的大小反应微生物利用某一碳源底物的能力。根据Biolog GEN III ECO平板生长实验分析结果，STX2017菌株能代谢和利用D-纤维二糖、D-葡萄糖、D-甘露糖、D-果糖、玉米淀粉、D-棉子糖、果胶和L-鼠李糖，但不能利用D-半乳糖(表2)。STX2017菌株可以利用L-天冬氨酸、L-丙氨酸、 L-谷氨酸、L-组氨酸，但不能利用D-天冬氨酸和L-丝氨酸。STX2017菌株可以利用D- 山梨醇、D-甘露醇、肌醇、甘油和明胶(表2)。
表2.Biolog GEN III生长实验
| 阴性对照 | - | D-天冬氨酸 | - |
| D-纤维二糖 | + | L-天冬氨酸 | + |
| D-葡萄糖 | + | L-丙氨酸 | + |
| D-甘露糖 | + | L-谷氨酸 | + |
| D-果糖 | + | L-组氨酸 | + |
| D-半乳糖 | - | L-丝氨酸 | - |
| 蔗糖 | + | D-山梨醇 | + |
| 玉米淀粉 | + | D-甘露醇 | + |
| D-棉子糖 | + | 肌醇 | + |
| 果胶 | + | 甘油 | + |
| L-鼠李糖 | + | 明胶 | + |
本实施例中还采集市场上售卖的金龙鱼牌“花生油”和上海交通大学第一餐厅中餐馆自己炼制的“猪油”作为油脂类化合物代表，研究STX2017代谢油脂类化合物的能力。首先向LB培养基中加入“花生油”或“猪油”,使其最终浓度(ml/L)分别为2％、4％、6％、 8％、10％，分别配成固体和液体培养基。用牙签挑取菌株接种在固体平板上，置于50℃恒温培养箱中培养48h后，监测在固体平板上菌落大小。
在含有2％-10％花生油的LB琼脂平板上，STX2017菌株生长迅速，其菌落直径随着花生油浓度升高而迅速增大(表3)，菌落直径增加源于细菌生长迅速。同样，在含有 2％-10％猪油的LB琼脂平板上，STX2017菌株生长迅速，其菌落直径随着猪油浓度升高而迅速增大(表3)。当油脂浓度达到8％，生长速度趋于饱和。因此，STX2017能够有效利用“花生油”和“猪油”，对两者没有显著的偏好性。
表3.STX2017在含有油脂的LB琼脂平板上培养3天后的菌落直径
| 花生油浓度 | 菌落直径(cm) | 猪油浓度 | 菌落直径(cm) |
| 0 | 2.4±0.1 | 0 | 2.4±0.1 |
| 2％ | 2.8±0.2 | 2％ | 2.9±0.3 |
| 4％ | 3.5±0.3 | 4％ | 3.8±0.3 |
| 6％ | 3.9±0.4 | 6％ | 4.2±0.3 |
| 8％ | 4.5±0.5 | 8％ | 4.5±0.3 |
| 10％ | 4.7±0.4 | 10％ | 4.8±0.4 |
(5)耐盐特性分析
利用食盐NaCl作为盐类化合物代表，采用Biolog GEN III ECO平板分析STX2017耐盐能力。同时向LB琼脂培养基中加入NaCl,使其最终浓度分别为2％、4％、6％、8％、10％、12％，配成固体培养基。按上述方法接种STX2017到含有NaCl的固体或液体平板上，置于50恒温培养箱中分别监测菌株生长情况，确定NaCl最低抑制浓度。
在Biolog GEN III ECO平板上STX2017菌株在含有2％-10％NaCl的条件下仍然能够生长(表4)；在含有2％-10％NaCl的LB平板上，STX2017菌落直径与无盐条件下差别不大(图2)，在含有12％NaCl的LB平板上，菌落直径比无盐条件低。这些结果表明 STX2017可以耐受10％NaCl,具有较强的耐盐能力。
表4.STX2017在Biolog GEN III ECO板上生长实验
| 2％NaCl | + | pH＝5.5 | + |
| 4％NaCl | + | pH＝6.0 | + |
| 6％NaCl | + | 吐温-40 | - |
| 8％NaCl | + | L-乳酸 | + |
| 10％NaCl | + | 柠檬酸 | + |
| 12％NaCl | - | L-苹果酸 | + |
| pH＝4.0 | - | 丙酸 | - |
| pH＝5.0 | + | 乙酸 | - |
(6)耐酸特性分析
采用BIOLOG GEN III Eco板分析菌株在不同有机酸和无机酸条件下生长实验。采用采用BIOLOG GEN III Eco板分析菌株在pH为4.0、5.0、5.5和6.0条件下菌株生长情况，确定最低抑制pH。
在Biolog GEN III ECO平板上STX2017菌株在pH＝5.0-6.0的酸性条件下能生长(表 4)。在含有L-乳酸、柠檬酸或L-苹果酸的ECO板上也能生长(表4)，说明STX2017 菌株能够利用这些酸类化合物作为碳源。
(7)耐高温特性分析
将菌株分别接种到LB琼脂平板上，分别在25℃、37℃、45℃、50℃、55℃、60℃和65℃恒温培养箱中培养，记录菌落直径大小作为菌株生长情况的指标，确定最适生长温度。将菌株种子液(OD600＝1.0)按2％～5％起始浓度接种到LB液体培养基中，分别在 25℃、37℃、45℃、50℃、55℃、60℃和65℃的摇床中培养，摇床转速为250rpm/min, 每天监测培养体系的OD600。
将STX2017菌株接种在固体LB琼脂平板上，在25℃-60℃恒温培养箱中均能生长，超过60℃，菌落开始变小，在70℃条件下生长缓慢；每一种温度条件下的菌落直径见图3。在液体LB培养基中，每种温度条件下STX2017菌株的生长曲线见图4。在25℃-60℃恒温条件下，代表菌种生长的OD600值差别不大；在65℃-70℃条件下，OD600明显比低温条件下小(图4)，说明生长变慢。
实施例2
本实施例提供了一种可湿性粉剂的制备方法，具体步骤如下：
将实施例1获得的STX2017菌株接种到LB液体培养基得到OD600＝1.0左右的种子液。种子液按2％～5％比例接种到LB液体培养基中，在5升发酵罐中发酵培养8h～12h后，所得发酵菌液中枯草芽孢杆菌STX2017的细胞密度达到108CFU/ml。取发酵菌液4L，在5000rpm常温条件下离心30min后去掉部分上清液，保留2000ml上清液，迅速重新悬浮菌体得到菌悬液，加入100g秸秆粉，低温快速干燥，然后按比例依次加入10g～20 g黄原胶(中轩生化)、15g～30g羧甲基纤维素钠(上海生工)和50g～100g米糠(上海生工)，充分搅拌混合均匀，再加入400g～600g秸秆粉补充至1公斤(kg)，搅拌均匀后转移至粉碎机中充分粉碎，即得可湿性粉剂(图5)。
可湿性粉剂中菌株CFU分析和货架期测试：
取可湿性粉剂(具体加入15g黄原胶、20g羧甲基纤维素钠、80g米糠，充分搅拌混合均匀，再加入400g～600g秸秆粉补充至1公斤所制得)1克溶于10ml1×PBS 缓冲液中，分别稀释103～108倍，取100μl稀释液涂板于LB琼脂平板上，置于50℃恒温培养箱中培养3天，记录每板的菌落数目，换算成可湿性粉剂中的CFU/ml。可湿性粉剂在室温(25℃)环境下储存，每隔一个星期，从同一样品中取1克样品，按上述方法测试CFU，评价可湿性粉剂中菌种有效存活时间(货架期)。结果表明：所得可湿性粉剂中活菌含量为1012CFU/kg；可湿性粉剂在常温条件下存放三个月，菌株CFU没有显著下降。
实施例3
本实施例提供了一种采用实施例2制备的可湿性粉剂进行高温有氧发酵处理餐厨垃圾的方法，具体如下：
收集1吨上海交通大学第一餐厅中餐厅餐厨垃圾，先取3份样本各100g,送交上海交通大学分析测试中心分别检测水分含量(％)、有机质含量(％)、全氮(％)、全磷 (％)、全钾(％)。餐厨垃圾高温有氧发酵处理采用上海睿烨环保科技发展有限公司集装箱式可移动处理器，每吨垃圾添加10kg～20kg实施例2制备的可湿性粉剂，箱内温度从40℃梯度增加至60℃，均匀搅拌(6转/min)，有氧发酵48h。发酵完成后，称重，计算垃圾减量。分别取3份发酵好的样本各100g，送交上海交通大学分析测试中心，分别检测水分含量(％)、有机质含量(％)、全氮(％)、全磷(％)、全钾(％)。
检测结果如表5所示(该结果为每吨垃圾添加15kg实施例2制备的可湿性粉剂的处理结果)，餐厨垃圾经STX2017处理48h后，湿重减少62％，水分含量提高79.8％，总有机质含量降低57.4％，全氮、全磷和全钾含量分别提高63.6％、45.8％和50％。
表5.餐后垃圾处理前后各项指标含量比较
| 湿重(吨) | 水分(％) | 有机质(％) | 全N(％) | 全P(％) | 全钾(％) | |
| 处理前 | 1.0 | 50.6 | 79.5 | 2.2 | 2.4 | 1.0 |
| 处理后 | 0.38 | 10.2 | 33.8 | 3.6 | 3.5 | 1.5 |
| 总计 | 62％↓ | 79.8％↓ | 57.4％↓ | 63.6％↑ | 45.8％↑ | 50％↑ |
综上可见，本发明分离得到的枯草芽孢杆菌天性亚种在餐厨垃圾资源化应用中的原理如下：
首先，餐厨垃圾都含有高水平盐分，通常呈现酸性。STX2017能利用多种有机酸，在pH>4.5条件下能够生长，在10％盐浓度条件下也能够生长，因此，能够适应餐厨垃圾环境；
其次，高温处理既能促进餐厨垃圾分解，又能够杀死餐厨垃圾中的有害杂菌。高温好氧发酵时间短，还可以节约成本。STX2017属于好氧菌，能够在40～60℃条件下生长，因此，适合餐厨垃圾高温有氧发酵处理；
再次，STX2017菌株能够利用和代谢多种碳水化合物，也能产生蛋白酶快速分解蛋白质，还产生纤维素酶降解纤维。最重要的是STX2017在高温条件下能有效降解和利用油脂，因此，适合油脂含量高的餐厨垃圾处理；
最后，STX2017属于生物安全菌株，对人体和动物无害，对环境友好，还能作为生物防治制剂促进作物生长和抗病。STX2017处理过的垃圾残留物含有多种营养成分，加工后制成生物有机肥，可用于农作物有机种植，生产高附加值产品，可以充分实现餐厨垃圾资源化。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
序列表
<110> 上海交通大学
<120> 一株耐酸、耐盐、耐热、高效降解有机物的枯草芽孢杆菌及其 在餐厨垃圾资源化中的应用
<160> 3
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 1454
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 1
acgacttcac cccaatcatc tgtcccacct tcggcggctg gctcctaaaa ggttacctca 60
ccgacttcgg gtgttacaaa ctctcgtggt gtgacgggcg gtgtgtacaa ggcccgggaa 120
cgtattcacc gcggcatgct gatccgcgat tactagcgat tccagcttca cgcagtcgag 180
ttgcagactg cgatccgaac tgagaacaga tttgtgggat tggcttaacc tcgcggtttc 240
gctgcccttt gttctgtcca ttgtagcacg tgtgtagccc aggtcataag gggcatgatg 300
atttgacgtc atccccacct tcctccggtt tgtcaccggc agtcacctta gagtgcccaa 360
ctgaatgctg gcaactaaga tcaagggttg cgctcgttgc gggacttaac ccaacatctc 420
acgacacgag ctgacgacaa ccatgcacca cctgtcactc tgcccccgaa ggggacgtcc 480
tatctctagg attgtcagag gatgtcaaga cctggtaagg ttcttcgcgt tgcttcgaat 540
taaaccacat gctccaccgc ttgtgcgggc ccccgtcaat tcctttgagt ttcagtcttg 600
cgaccgtact ccccaggcgg agtgcttaat gcgttagctg cagcactaag gggcggaaac 660
cccctaacac ttagcactca tcgtttacgg cgtggactac cagggtatct aatcctgttc 720
gctccccacg ctttcgctcc tcagcgtcag ttacagacca gagagtcgcc ttcgccactg 780
gtgttcctcc acatctctac gcatttcacc gctacacgtg gaattccact ctcctcttct 840
gcactcaagt tccccagttt ccaatgaccc tccccggttg agccgggggc tttcacatca 900
gacttaagaa accgcctgcg agccctttac gcccaataat tccggacaac gcttgccacc 960
tacgtattac cgcggctgct ggcacgtagt tagccgtggc tttctggtta ggtaccgtca 1020
aggtaccgcc ctattcgaac ggtacttgtt cttccctaac aacagagctt tacgatccga 1080
aaaccttcat cactcacgcg gcgttgctcc gtcagacttt cgtccattgc ggaagattcc 1140
ctactgctgc ctcccgtagg agtctgggcc gtgtctcagt cccagtgtgg ccgatcaccc 1200
tctcaggtcg gctacgcatc gttgccttgg tgagccgtta cctcaccaac tagctaatgc 1260
gccgcgggtc catctgtaag tggtagccga agccaccttt tatgtttgaa ccatgcggtt 1320
caaacaacca tccggtatta gccccggttt cccggagtta tcccagtctt acaggcaggt 1380
tacccacgtg ttactcaccc gtccgccgct aacatcaggg agcaagctcc catctgtccg 1440
ctcgacttgc atgt 1454
<210> 2
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 2
agagtttgat cctggctcag 20
<210> 3
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 3
acggttacct tgttacgact t 21
Claims (10)
1.一株耐酸、耐盐、耐热、高效降解有机物的枯草芽孢杆菌，其特征在于，所述枯草芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌枯草亚种天性变种(Bacillus subtilis subsp.subtilis var.Tian-Xing)，保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC No:M 2021538。
2.根据权利要求1所述的耐酸、耐盐、耐热、高效降解有机物的枯草芽孢杆菌，其特征在于，所述枯草芽孢杆菌的16S rRNA基因序列如SEQ ID NO.1所示。
3.一种可湿性粉剂，其特征在于，包括以下含量的各组分：5×1011～5×1012CFU/kg权利要求1所述的枯草芽孢杆菌、10～20g/kg黄原胶、15～30g/kg羧甲基纤维素钠、50～100g/kg米糠和500～700g/kg秸秆粉。
4.根据权利要求3所述的可湿性粉剂，其特征在于，所述可湿性粉剂的制备方法包括以下步骤：
将枯草芽孢杆菌种子液接种到LB液体培养基中，发酵一定时间后，离心收集菌株，所得菌悬液中加入部分秸秆粉，干燥后按比例依次加入黄原胶、羧甲基纤维素钠和米糠，搅拌均匀后补加其余的秸秆粉，再搅拌均匀后粉碎，即得。
5.根据权利要求4所述的可湿性粉剂，其特征在于，所述枯草芽孢杆菌种子液接种的起始浓度为2％～5％。
6.根据权利要求4所述的可湿性粉剂，其特征在于，所述发酵的时间为8h～12h。
7.一种根据权利要求3所述的可湿性粉剂在餐厨垃圾资源化中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，具体为可湿性粉剂在餐厨垃圾处理中的应用。
9.一种基于权利要求3所述的可湿性粉剂的餐厨垃圾处理方法，其特征在于，包括以下步骤：将可湿性粉剂添加到待处理的餐厨垃圾中，40℃～60℃发酵24h～48h，再收集发酵残留物，即可。
10.根据权利要求9所述的可湿性粉剂的餐厨垃圾处理方法，其特征在于，所述可湿性粉剂的添加量为10kg～20kg/吨餐厨垃圾。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110625225.6A CN113481118B (zh) | 2021-06-04 | 2021-06-04 | 一株耐酸、耐盐、耐热、降解有机物的枯草芽孢杆菌及其在餐厨垃圾资源化中的应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110625225.6A CN113481118B (zh) | 2021-06-04 | 2021-06-04 | 一株耐酸、耐盐、耐热、降解有机物的枯草芽孢杆菌及其在餐厨垃圾资源化中的应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113481118A true CN113481118A (zh) | 2021-10-08 |
| CN113481118B CN113481118B (zh) | 2022-08-19 |
Family
ID=77934380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110625225.6A Active CN113481118B (zh) | 2021-06-04 | 2021-06-04 | 一株耐酸、耐盐、耐热、降解有机物的枯草芽孢杆菌及其在餐厨垃圾资源化中的应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113481118B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112940975A (zh) * | 2021-03-01 | 2021-06-11 | 千禾味业食品股份有限公司 | 一种枯草芽孢杆菌堆肥亚种及其在食醋酿造中的应用 |
| CN113862204A (zh) * | 2021-11-19 | 2021-12-31 | 上海诚权环保科技有限公司 | 一株用于餐厨垃圾降解的枯草芽孢杆菌及其应用 |
| CN114292768A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-04-08 | 山东省科学院生物研究所 | 一株枯草芽孢杆菌及其应用 |
| CN116200294A (zh) * | 2022-12-26 | 2023-06-02 | 北京博文合众生物科技有限公司 | 一种地衣芽孢杆菌及其培养方法和应用 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103224902A (zh) * | 2013-05-08 | 2013-07-31 | 华中农业大学 | 一种生防菌枯草芽孢杆菌sbz-106和可湿性粉剂及应用 |
| CN104212746A (zh) * | 2014-09-15 | 2014-12-17 | 江门市地尔汉宇电器股份有限公司 | 一种耐盐的餐厨垃圾处理复合菌剂及其制备方法和应用 |
| CN106047762A (zh) * | 2016-07-15 | 2016-10-26 | 标优美生态工程股份有限公司 | 一种枯草芽孢杆菌及其在餐厨垃圾中的应用 |
| CN108587967A (zh) * | 2018-04-30 | 2018-09-28 | 黄山中科新佳生物科技有限公司 | 耐高温耐盐的餐厨垃圾腐熟复合菌剂的制备方法及其应用 |
| CN112725326A (zh) * | 2020-12-04 | 2021-04-30 | 上海科赉智能科技有限公司 | 一种餐厨垃圾降解剂及其制备方法 |
| CN113637604A (zh) * | 2021-07-22 | 2021-11-12 | 中国科学院天津工业生物技术研究所 | 一种菌剂及其在高盐高油餐厨垃圾原位降解中的应用 |
-
2021
- 2021-06-04 CN CN202110625225.6A patent/CN113481118B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103224902A (zh) * | 2013-05-08 | 2013-07-31 | 华中农业大学 | 一种生防菌枯草芽孢杆菌sbz-106和可湿性粉剂及应用 |
| CN104212746A (zh) * | 2014-09-15 | 2014-12-17 | 江门市地尔汉宇电器股份有限公司 | 一种耐盐的餐厨垃圾处理复合菌剂及其制备方法和应用 |
| CN106047762A (zh) * | 2016-07-15 | 2016-10-26 | 标优美生态工程股份有限公司 | 一种枯草芽孢杆菌及其在餐厨垃圾中的应用 |
| CN108587967A (zh) * | 2018-04-30 | 2018-09-28 | 黄山中科新佳生物科技有限公司 | 耐高温耐盐的餐厨垃圾腐熟复合菌剂的制备方法及其应用 |
| CN112725326A (zh) * | 2020-12-04 | 2021-04-30 | 上海科赉智能科技有限公司 | 一种餐厨垃圾降解剂及其制备方法 |
| CN113637604A (zh) * | 2021-07-22 | 2021-11-12 | 中国科学院天津工业生物技术研究所 | 一种菌剂及其在高盐高油餐厨垃圾原位降解中的应用 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112940975A (zh) * | 2021-03-01 | 2021-06-11 | 千禾味业食品股份有限公司 | 一种枯草芽孢杆菌堆肥亚种及其在食醋酿造中的应用 |
| CN112940975B (zh) * | 2021-03-01 | 2023-03-14 | 千禾味业食品股份有限公司 | 一种枯草芽孢杆菌堆肥亚种及其在食醋酿造中的应用 |
| CN114292768A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-04-08 | 山东省科学院生物研究所 | 一株枯草芽孢杆菌及其应用 |
| CN114292768B (zh) * | 2021-11-16 | 2023-10-31 | 山东省科学院生物研究所 | 一株枯草芽孢杆菌及其应用 |
| CN113862204A (zh) * | 2021-11-19 | 2021-12-31 | 上海诚权环保科技有限公司 | 一株用于餐厨垃圾降解的枯草芽孢杆菌及其应用 |
| CN113862204B (zh) * | 2021-11-19 | 2023-08-29 | 上海诚权环保科技有限公司 | 一株用于餐厨垃圾降解的枯草芽孢杆菌及其应用 |
| CN116200294A (zh) * | 2022-12-26 | 2023-06-02 | 北京博文合众生物科技有限公司 | 一种地衣芽孢杆菌及其培养方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113481118B (zh) | 2022-08-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113481118B (zh) | 一株耐酸、耐盐、耐热、降解有机物的枯草芽孢杆菌及其在餐厨垃圾资源化中的应用 | |
| CN110894477B (zh) | 一种用于降解餐厨垃圾的复配菌剂、应用及餐厨垃圾降解方法 | |
| CN106929449A (zh) | 一种高效降解油脂的枯草芽孢杆菌及其应用 | |
| CN108795814B (zh) | 一种可降解废弃羽毛的菌株、筛选方法及其应用 | |
| CN108949838A (zh) | 生物甲烷生产的方法和组合物 | |
| CN102936572B (zh) | 一株耐酸耐高温的酿酒酵母及其应用 | |
| CN110484462B (zh) | 申氏杆菌属新物种及其应用 | |
| CN111235050A (zh) | 一种厨余垃圾降解菌株、厨余垃圾处理剂及厨余垃圾降解方法 | |
| CN108220169B (zh) | 一种降解聚苯乙烯菌种的分离筛选及其鉴定方法 | |
| CN103387950A (zh) | 一株德沃斯氏菌及其降解呕吐毒素的应用 | |
| CN104560816A (zh) | 一种具有生物质水解酶活性的地衣芽孢杆菌及其应用 | |
| CN115418337B (zh) | 一株木质素降解菌及其在水稻秸秆微贮中的应用 | |
| CN104371951B (zh) | 一种沙雷氏菌a5及其用途 | |
| CN109402014B (zh) | 一种产纤维素酶的芽孢杆菌及其应用 | |
| CN102181377B (zh) | 一种气单胞菌6-38及其应用 | |
| CN109423466B (zh) | 一种复合发酵菌剂及其应用 | |
| CN109294951A (zh) | 一株假黄单胞菌及其微生物制剂在生物堆肥方面的应用 | |
| CN102433272A (zh) | 黄黄色杆菌dt8及其在降解环醚类化合物中的应用 | |
| CN110157634B (zh) | 一种少动鞘氨醇单胞菌及其应用 | |
| CN106222107A (zh) | 一株来自猪场废弃物的极端嗜热细菌 | |
| CN113913347B (zh) | 一种巴伦氏类芽孢杆菌tz-1及其应用 | |
| Devaraj et al. | Isolation and molecular characterization of termite GUT microflora | |
| CN101245325A (zh) | 一株产新型碱性蛋白酶的嗜麦芽寡养单胞菌 | |
| Qi et al. | Reducing sugar-producing bacteria from guts of Tenebrio molitor Linnaeus (Yellow mealworm) for lignocellulosic waste minimization | |
| CN114437976A (zh) | 一种复合微生物菌剂及其在餐厨垃圾生物减量中的应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230625 Address after: 201612 Room 102, No. 1231, Lane 1288, Xinsong Road, Songjiang District, Shanghai Patentee after: Zhou Lian Address before: 200240 No. 800, Dongchuan Road, Shanghai, Minhang District Patentee before: SHANGHAI JIAO TONG University |