CN100475950C - 一株巨大芽孢杆菌及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium J1，2005年10月10日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号CGMCCNo.1487。该菌株是从石油化工厂污水处理池的活性污泥中分离出来，并经纯化培养得到的。该菌株对甲苯具有高效降解性能，适用于含甲苯废水、废气、甲苯污染的水以及土壤的生物治理过程。

Description

一株巨大芽孢杆菌及其应用
技术领域
本发明涉及一株巨大芽孢杆菌及其在治理甲苯污染中的应用。
背景技术
石油及各种燃料油的溢洒和泄漏以及地下储油设施的渗漏导致地下水遭受芳香烃的污染，在全球范围内已十分严重。其中苯和甲苯等单环芳香烃污染物最受人们关注，它们均是石油及各种燃料油中水溶性最好的化合物，构成了地下水中最为常见的有机污染物。而且苯和甲苯等属于挥发性有机化合物，已成为仅次于颗粒污染物的一大类大气污染物，其对大气的污染严重，危害极大。随着有机合成工业和石油化学工业的迅速发展，这类有机化合物的使用越来越多，尤其是甲苯的用量日益增大，不仅对人体感官有刺激作用，而且对人体中枢神经***具有急性危害作用。其挥发气体进入大气层后扩散至地表、水流和沉积物中，给人体和环境带来极大危害。因而治理含甲苯的有机废气以及甲苯污染的地下水和土壤已成为一项刻不容缓的工作。
在以往治理有机污染中，催化燃烧法和抽出处理法被普遍采用，但这些方法不仅耗时而且费用极其昂贵。生物治理技术可以利用自然环境中的微生物降解有机污染物，可以施行原位治理，并以其技术可行和成本相对低廉而被人们普遍接受，具有广泛的发展前景。在废气、废水、废渣及土壤污染等方面，生物治理发挥着越来越重要的作用。
生物治理技术经过上百年的发展，在环境治理上取得了长足的进步，开发了许多新技术，其中生物强化技术是一项热门技术。生物强化技术产生于上世纪70年代中期，80年代以来得以广泛的研究和应用。该技术就是为了提高生物处理***的处理能力，而向该***中投加从自然界中筛选的优势菌种或通过基因组合技术产生的高效菌种，以去除某一种或某一类有害物质，藉以强化生物量对某一特定环境或特殊污染物的反应。实施生物强化技术的关键条件就是得到针对目标污染物的高效降解菌。因此，围绕筛选一些较有价值的、可专一性地降解甲苯及其类似有机物的菌株，并将其应用于甲苯污染的治理中，一直都是本领域需要解决的课题。
CN1450163A公开了一株降解甲苯的嗜中温假单孢菌，能以甲苯为惟一碳源，适用于低浓度甲苯废气的处理。JP2000224994，US6,395,539和US6,551,814均公开了一种编码降解甲苯的基因片断，可以此基因片断转化至大肠杆菌中降解甲苯。UP5,079,166披露了一种假单孢菌及其可以降解甲苯的甲苯单(加)氧酶的基因片断，可以此基因片断转化至大肠杆菌中降解甲苯。《中国环境科学》1999.19(6)：505-509中提及，在强化反硝化条件下可以利用反硝化细菌降解苯和甲苯。ES2085239公开了一株假单孢菌(CECT 4501)及其用于芳烃生物降解的方法。该假单胞菌能以甲苯、二甲苯和乙苯为惟一碳源，从而将之清除。该微生物可用于清除工业废水、被污染的水、土壤以及储罐余料中的甲苯、二甲苯和乙苯等。
根据现有技术的记载，现有微生物对甲苯的降解能力有限，且仅适用于低浓度甲苯，并不适用于高浓度甲苯。
发明内容
本发明的目的是提供一株降解甲苯的细菌菌株及其用途。
本发明提供的菌株为巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)J1，以下简称为B.megaterium J1，已于2005年10月10日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCC)，保藏编号为CGMCC No.1487。
该B.megaterium J1菌株的形态特征为：革兰氏阳性，杆状；细胞直径＞1μm，形成芽孢，芽孢不膨大，是非圆形。
该B.megaterium J1菌株的生理生化特征见表1：
表1 B.megaterium J1菌株的生理生化特征
实验项目          结果   实验项目          结果
革兰氏染色        阳性   利用碳水化合物产酸
细胞形状          杆状   葡萄糖              +
细胞直径＞1μm    +   木糖                -
形成芽孢          +   L-***糖          -
芽孢膨大          -   甘露醇              +
芽孢圆形          -   利用葡萄糖产气      -
接触酶            +   利用柠檬酸盐        +
氧化酶            -   硝酸盐还原          +
厌氧生长          -   50℃生长            -
VP实验            -   PH5.7生长           +
VP＜PH6           +   7％NaCl生长         +
VP＞PH7           -   淀粉水解            +
甲基红实验        +   明胶液化            +
  分解酪素            +
本发明的B.megaterium J1菌株与其它降解甲苯的菌株不同，与Bacillusbataviensis PBA CGMCC No.1092和Pseudomonas sp CGMCC No.0850相比，亲缘关系较远，不是同一属的微生物；与B.megaterium No1 CGMCC No.0674菌株相比，虽然属于同种，但是二者的用途截然不同，B.megaterium No1菌株用于烟草加工过程，以降低卷烟的刺激性以及杂气，而本发明的B.megaterium J1菌株用于甲苯污染的生物治理过程。
本发明的B.megaterium J1菌株能以甲苯作为生长繁殖的唯一碳源和能源，经降解转化为简单的无机物(二氧化碳、水)以及细胞组成部分。本发明菌株能够耐受高浓度的甲苯，而且对甲苯具有高效专一的降解性能，因而可广泛用于甲苯污染的生物治理中，尤其适合处理像泄漏等突发性情况造成的高浓度污染。B.megateriumJ1菌株可以强化一般生物处理工艺，提高处理效率，节省处理时间。
生物材料保藏说明
本发明提供的B.megateriumJ1菌株，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)；地址：北京市海淀区中关村北一条13号中国科学院微生物研究所；保藏编号：CGMCC No.1487；保藏日期：2005年10月10日。
具体实施方式
下面具体说明本发明微生物菌株的筛选过程及应用效果。
实施例1、megaterium J1菌株的分离及培养
1、菌株的分离
在抚顺石油三厂污水处理厂采集污泥样品。取1滴污泥水溶液加入筛选培养基中，再加0.1g甲苯，用涂布器涂抹均匀，放在培养箱中，30℃培养2天；然后用接种环将筛选出的菌种转接至LB培养基中，置于培养箱中30℃培养1天，所得菌种即为B.megaterium J1菌种。
其中筛选培养基的组分为：
(NH4)2SO4     5g；               K2HPO4     1g；
KH2PO4        4g；               NaCl       2g；
MgSO4·7H2O   1g；               琼脂       15g；
水            1000mL；           PH         7.0。
2、B.megaterium J1菌株的培养
用接种环将筛选出的菌种接于摇瓶中，装液量为50mL，于振荡培养箱中培养。所用培养基为LB培养基或其它天然培养基均可；培养条件为：温度30℃，转速150转/min，培养时间22h，当细胞生长达到对数生长末期，经离心或过滤即可获得菌剂。其中所述LB培养基的组分为：
酵母膏提取物     5g；              蛋白胨     10g；
NaCl             10g；             琼脂       15g；
水               1000mL；          PH         7.0。
本发明的B.megaterium J1菌株可以在好氧条件下降解甲苯，因此可应用于含甲苯的废水、废气、甲苯污染的水以及土壤的生物治理过程。
实施例2
B.megaterium J1菌株的培养与实施例1相同。取2个摇瓶，分别加入50mL无菌水和1.5mL甲苯。取其中一个摇瓶作为空白对照组，另一个摇瓶加入培养好的J1菌剂，使其OD值为5.0。将两个摇瓶放在摇床上振荡反应，摇床条件为：温度30℃，转速150转/min。10h后取样分析，结果见表2。
表2B.megaterium J1处理含甲苯污水的结果
实施例3
B.megateriumJ1菌株的培养与实施例1相同。取2个摇瓶，分别加入50mL无菌水，再加入4g被1.5mL甲苯污染的土壤。取其中一个摇瓶作为空白对照组；另一个摇瓶加入培养好的B.megaterium J1菌剂，使其OD值为5.0。将2个摇瓶放在摇床上振荡反应，摇床条件为：温度30℃；转速150转/min。10h后取样分析，结果列于表3。
表3B.megaterium J1处理甲苯污染土壤的结果
Figure C20061004664200072
Figure C20061004664200081
实施例4
B.megateriumJ1菌株的培养与实施例1相同。取1个摇瓶，装1L无菌水，再加入B.megateriumJ1菌剂，使其OD值为5.0。往摇瓶中加入约150mL炉渣，将摇瓶放在摇床上振荡培养细胞4h左右。摇床条件为：温度30℃；转速150转/min。待炉渣上生成足量的菌膜后取出炉渣，装入生物填料塔(φ2cm×H50cm)中，在温度为30℃、入口甲苯浓度为100.0mg/L，气流量为80L/h的操作条件下，甲苯的平均降解率为95.54％。

Claims (2)

1、一株巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)J1，CGMCC No.1487。
2、权利要求1所述菌株在治理含甲苯废水、废气及土壤中的应用。
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