CN111893054A - 枯草芽孢杆菌ky07及其在除臭方面的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一株枯草芽孢杆菌KY07及其在除臭方面的应用，该菌株的分类命名为Bacillus subtilis KY07，已保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC NO:M 2020152。该菌株能够有效降解氨氮和硫化氢，用于厨余垃圾处理时可有效降解厨余垃圾发酵产生的臭气，减少臭气污染，并且具有高效、无需额外消耗能源的优点。将其用于厨余垃圾臭气处理，可显著减少厨余垃圾资源化利用过程中的能耗费，节能减排，为厨余垃圾资源化利用带来更多的经济价值。

Description

枯草芽孢杆菌KY07及其在除臭方面的应用
技术领域
本发明涉及微生物技术领域，具体涉及一株枯草芽孢杆菌KY07及其在除臭方面的应用。
背景技术
厨余垃圾好氧发酵资源化利用是目前厨余垃圾处置的新型处理方式之一，然而在好氧发酵过程中会产生大量氨气和硫化氢，氨气和硫化氢均具有刺激性气味和腐蚀性，不仅伤害人体健康，还会污染环境。氨气和硫化氢是厨余垃圾发酵臭味的最主要的成分。
氨气极易溶于水，并与酸反应产生铵盐，主要以硫酸铵和硝酸铵两种形式存在，铵态氮是氨气的主要存在形式之一，其在碱性条件下很容易变成氨气从水环境中逸出，氨能刺激人类的上呼吸道黏膜，严重者可以使人中毒，威胁人的生命。
硫化氢是一种神经毒物，具有臭鸡蛋气味，是恶臭气体主要成分，也是毒性较大的大气污染物之一，它不仅给人的感官上带来刺激和厌恶，而且直接危害人的身体健康。低浓度硫化氢可产生较明显的刺激作用，如流泪、眼痛等，引起眼结膜炎，同时极易被肠胃和肺吸收，造成胸痛、胸闷、恶心等，严重时会呼吸困难、心悸，晕厥等；高浓度硫化氢可麻痹人的嗅神经末梢，使人闻不到硫化氢的臭鸡蛋气味，从而使人麻痹、晕厥甚至死亡。
厨余垃圾好氧发酵产生的氨气和硫化氢如果不加处理，在污染环境的同时，会给周围居民的身心健康带来严重影响。因此，如何高效、低成本地去除氨气和硫化氢已经成为厨余垃圾好氧发酵资源化利用的技术难题之一，尽管部分市售的生物质垃圾处理设备带有除臭***，但仍然存在除臭效果不佳、能源消耗大、成本较高等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一株枯草芽孢杆菌KY07及其在除臭方面的应用，该菌株可有效降解厨余垃圾发酵过程中的氨态氮和硫化氢，有效减少厨余垃圾发酵臭气污染。
为此，本发明的第一方面提供了一株枯草芽孢杆菌KY07，其分类命名为枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis KY07，已保藏于中国典型培养物保藏中心(简称CCTCC)，保藏单位地址为湖北省武汉市武昌区八一路299号武汉大学，中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC NO:M 2020152，保藏日期为2020年5月28日。
所述枯草芽孢杆菌KY07具有下述性质：在LB固体平板培养基37℃培养48h后，其菌落呈浅黄色，不透明，边缘整齐，中间有褶皱，产芽孢，革兰氏染色呈阳性，在显微镜下观察菌体杆状。
将所述枯草芽孢杆菌KY07进行DNA测序，并将测序结果与相应的数据库进行比对，经过序列测定和在http://https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi网站上进行序列比对，发现该菌株的基因序列与已登记枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)的序列同源性最高，达到99％。因而确定该菌株为枯草芽孢杆菌。将筛选得到的菌株命名为枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis KY07。
通过鉴定，该枯草芽孢杆菌KY07可同时降解厨余垃圾发酵过程中产生的臭气中氨态氮和硫化氢。
本发明的第二方面，提供所述枯草芽孢杆菌KY07的发酵方法，包括：
将所述枯草芽孢杆菌KY07接种于发酵培养基进行发酵培养；所述发酵培养基包括牛肉膏5g/L，蛋白栋10g/L，硫代硫酸钠5g/L，氯化铵6g/L，硫酸锰0.05g/L。
进一步，所述发酵培养的温度为37℃；发酵培养条件为有氧。
本发明的第三方面，提供一种菌剂，所述菌剂包括本发明的枯草芽孢杆菌KY07和/或其培养液和/或其菌悬液和/或其发酵产物。
进一步，所述菌剂还包括载体。
在具体实施方式中，所述菌剂包括枯草芽孢杆菌KY07的发酵产物和载体。
进一步，所述菌剂中活菌数为1.1×108～2.3×108cfu/g。
进一步，所述载体的原料选自木屑、甘蔗渣粉末、麦麸、木糠、锯末、秸秆屑、芦苇屑、竹粉末中的一种或两种以上。
进一步，所述载体的制备方法包括：将各原料混合均匀后，加热处理以杀灭有害致病菌。
在具体的实施方式中，所述载体的原料为木屑和甘蔗渣粉末；所述载体的制备方法为将木屑与甘蔗渣粉末按体积比2～3:2～3混合均匀后，60～80℃加热处理以杀灭有害致病菌。
进一步，木屑与甘蔗渣粉末的体积比优选为3:2；加热处理以杀灭有害致病菌的温度优选为60℃。
本发明的第四方面，提供所述枯草芽孢杆菌KY07或其培养液或其菌悬液或其发酵产物或所述菌剂在降解氨氮和/或硫化氢方面的应用。
本发明的第五方面，提供所述枯草芽孢杆菌KY07或其培养液或其菌悬液或其发酵产物或所述菌剂在减少和/或消除厨余垃圾臭气方面的应用。
进一步，所述臭气为厨余垃圾经生物降解产生的臭气。
本发明的第六方面，提供一种减少和/或消除厨余垃圾臭气的方法，包括用枯草芽孢杆菌KY07或其培养液或其菌悬液或其发酵产物或所述菌剂对厨余垃圾进行处理。
进一步，所述处理的条件为有氧。
进一步，所述处理的条件适于所述枯草芽孢杆菌KY07进行有氧发酵。
进一步，所述减少和/或消除厨余垃圾臭气的方法包括：(1)培养所述枯草芽孢杆菌KY07；(2)将步骤(1)的产物吸附于载体；(3)将步骤(2)的产物与所述厨余垃圾混合，提供适于所述枯草芽孢杆菌KY07进行有氧发酵的条件。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明经筛选得到一株枯草芽孢杆菌KY07，该菌株能高效降解厨余垃圾发酵过程中产生的臭气，减少臭气污染。在处理过程中只需加入本发明枯草芽孢杆菌KY07，不需要加入额外的填料、也不需额外消耗能源，即可有效减少和/或消除臭气。本发明提供的枯草芽孢杆菌KY07显著降低了臭气处理的能耗，减少厨余垃圾资源化利用过程中的能耗费，节能减排，为厨余垃圾资源化利用带来更多的经济价值。
具体实施方式
下面将更详细地描述本公开的示例性实施方式。应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例1
从金华九峰牧场中获得牛粪堆中牛粪样品，然后将样品接种到筛选培养基中，筛选培养基的配制如下：牛肉膏5.0g，蛋白栋10.0g，硫代硫酸钠5.0g，氯化铵5.0g，水1000ml，pH值7.0；配制筛选培养基100ml，加入适量无菌玻璃珠，接入1.0g牛粪样品，然后进行富集7天。
将富集得到的培养液，用梯度稀释法，接入分离培养基中，分离培养基的配制如下：葡萄糖10.0g、氯化铵6.0g、硫代硫酸钠5.0g、磷酸氢二钾4.0g、磷酸二氢钾2.0g、氯化镁0.2g、微量元素2ml(氯化锌4.0g/L、氯化钙5.0g/L、氯化锰5.0g/L、氯化亚铁5.0g/L、钼酸铵1.0g/L、氯化铜2.0g/L、氯化钴1.0g/L，调节pH至7.0)，水1000ml、2％的琼脂粉；然后从分离平板中挑出单菌落进行划线纯化，反复纯化2～3次，然后将得到的纯种的菌落画线培养，放在冰箱中留存备用，纯化得到的菌种即为枯草芽孢杆菌KY07。
实施例2
对实施例1得到的菌种进行氨氮和硫化氢降解的初步试验，具体如下：
配制液体培养基：葡萄糖10.0g、氯化铵6.0g、硫代硫酸钠5.0g、磷酸氢二钾4.0g、磷酸二氢钾2.0g、氯化镁0.2g、微量元素2ml(氯化锌4.0g/L、氯化钙5.0g/L、氯化锰5.0g/L、氯化亚铁5.0g/L、钼酸铵1.0g/L、氯化铜2.0g/L、氯化钴1.0g/L，调节pH至7.0)，水1000ml。在500ml的三角瓶中，加入100ml液体培养基，在高压灭菌锅中121℃，灭菌20分钟；设3个平行的实验组和3个对照组，其中3个实验组接入实施例1得到的菌株(接种量为培养基的1％)，3个对照组不加入任何菌种。
接种完成后，放入摇床中200转/分钟，37℃培养。统计3个实验组的平均数据：在此条件下氨氮在5天内从2.0g/L降到0.87g/L，降解率为56.5％，同时降解硫代硫酸钠5天后生成硫酸根离子浓度为1.1g/L。
由此可知，本发明提供的菌种能对氨氮和硫化氢同时进行降解，可推知其对厨余垃圾发酵过程中产生臭气中的氨气和硫化氢降解能力较好，可有效解决厨余垃圾发酵过程中的臭气问题。
实施例3
本实施例提供了枯草芽孢杆菌KY07的发酵方法。
对于枯草芽孢杆菌KY07进行菌种活化后，接种于发酵培养基(牛肉膏5.0g，蛋白栋10.0g，硫代硫酸钠5.0g，氯化铵6.0g，硫酸锰0.05g，水1000ml，pH值7.0)，于37℃，200rpm培养24h，即制备得到枯草芽孢杆菌KY07发酵液。
实施例4
本实施例提供了枯草芽孢杆菌KY07菌剂的制备方法。
将木屑与甘蔗渣粉末按体积比3比2混合均匀后，60℃加热处理1h杀灭有害致病菌，即制备得到载体，将其用于枯草芽孢杆菌KY07菌剂的制备。
将实施例3制备得到的枯草芽孢杆菌KY07发酵液与载体进行喷雾干燥混匀，经40℃保温处理后，即制备得到所述枯草芽孢杆菌KY07菌剂，所述菌剂中活菌数为1.1～2.3×108cfu/g。
实施例5
采用两台康扬环境科技公司生产的KY-WY100A生物质垃圾处理设备，其中一台设备使用传统菌剂(即该生物质垃圾处理设备配套提供的菌剂，其中不含除臭菌)，另一台设备在等量传统菌剂的基础上加入了实施例4制备的枯草芽孢杆菌KY07菌剂。分别向两台设备加入相同来源的厨余垃圾(厨余垃圾按照与传统菌剂1:1质量比加入)，运行垃圾处理设备，经24h垃圾处理后，对除臭装置排气口排出时氨气和硫化氢浓度进行检测。
在未开启除臭***的情况下，使用传统菌剂的设备排气口排出的氨气的浓度为4.7mg/m3，硫化氢浓度为0.34mg/m3。含有枯草芽孢杆菌KY07的设备排气口排出的氨气的浓度为1.8mg/m3，硫化氢浓度为0.17mg/m3。说明枯草芽孢杆菌KY07能有效降低厨余垃圾好氧发酵过程中氨气和硫化氢的排放。
在开启除臭***后，使用传统菌剂的设备排气口排出的氨气的浓度为0.38mg/m3，硫化氢浓度为0.17mg/m3，能耗为58kwh/天。含有枯草芽孢杆菌KY07的设备排气口排出的氨气的浓度为0.31mg/m3，硫化氢浓度为0.13mg/m3，能耗为19kwh/天。说明枯草芽孢杆菌KY07在厨余垃圾好氧发酵设备运行过程中，能有效降低设备除臭能耗，实现节能减排。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.枯草芽孢杆菌KY07，其保藏于中国典型培养物保藏中心，且具有保藏编号CCTCC NO:M 2020152。
2.权利要求1所述的枯草芽孢杆菌KY07的发酵方法，其特征在于，包括：
将所述枯草芽孢杆菌KY07接种于发酵培养基进行发酵培养；所述发酵培养基包括牛肉膏5g/L，蛋白栋10g/L，硫代硫酸钠5g/L，氯化铵6g/L，硫酸锰0.05g/L；
优选地，所述发酵培养的温度为37℃；
优选地，发酵培养条件为有氧。
3.一种菌剂，其特征在于，所述菌剂包括权利要求1所述的枯草芽孢杆菌KY07和/或其培养液和/或其菌悬液和/或其发酵产物；
优选地，所述菌剂还包括载体。
4.如权利要求3所述的菌剂，其特征在于，所述菌剂中活菌数为1.1×108～2.3×108cfu/g。
5.如权利要求3或4所述的菌剂，其特征在于，所述载体的原料选自木屑、甘蔗渣粉末、麦麸、木糠、锯末、秸秆屑、芦苇屑、竹粉末中的一种或两种以上；
优选地，所述载体的制备方法包括：将各原料混合均匀后，加热处理以杀灭有害致病菌；
优选地，所述载体的制备方法为将木屑与甘蔗渣粉末按体积比2～3:2～3混合均匀后，60～80℃加热处理以杀灭有害致病菌。
6.权利要求1所述的枯草芽孢杆菌KY07或其培养液或其菌悬液或其发酵产物或权利要求3～5任一项所述的菌剂在降解氨氮和/或硫化氢方面的应用。
7.权利要求1所述的枯草芽孢杆菌KY07或其培养液或其菌悬液或其发酵产物或权利要求3～5任一项所述的菌剂在减少和/或消除厨余垃圾臭气方面的应用。
8.一种减少和/或消除厨余垃圾臭气的方法，其特征在于，包括用权利要求1所述的枯草芽孢杆菌KY07或其培养液或其菌悬液或其发酵产物或权利要求3～5任一项所述的菌剂对厨余垃圾进行处理。
9.如权利要求8所述的减少和/或消除厨余垃圾臭气的方法，其特征在于，所述处理的条件为有氧；
优选地，所述处理的条件适于所述枯草芽孢杆菌KY07进行有氧发酵。
10.如权利要求8所述的减少和/或消除厨余垃圾臭气的方法，其特征在于，包括：(1)培养所述枯草芽孢杆菌KY07；(2)将步骤(1)的产物吸附于载体；(3)将步骤(2)的产物与所述厨余垃圾混合，提供适于所述枯草芽孢杆菌KY07进行有氧发酵的条件。
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