一種二甲基甲醯胺降解菌及其生產的菌劑的製作方法
2023-05-21 13:59:31
專利名稱：一種二甲基甲醯胺降解菌及其生產的菌劑的製作方法
一種二甲基甲醯胺降解菌及其生產的菌劑
技術領域：
本發明提供一種二甲基甲醯胺降解菌及其生產的菌劑，屬於生物高技術領域，是 利用微生物的方法降解二甲基甲醯胺這種常用化工溶劑廢水處理。
背景技術：
二甲基甲醯胺(DMF)是一種化學性質穩定、沸點高、性能優良的有機溶劑，密度為 0.94，沸點152.8°C，凝固點-61°C。除滷代烴以外，能與水及多數有機溶劑以任意比互溶， 由於其良好的溶解能力，有「萬能溶劑」之稱。且DMF又是一種重要的農藥醫藥中間體，多種 氣體的吸收劑在農藥上，用以合成殺蟲脒；在醫藥上，用以合成磺胺嘧啶、強力黴素、可的 松和維生素B6等藥物；在石油化工中，用作氣體吸收劑，用以分離和精製氣體，如丁二烯抽 提；在聚胺脂合成革生產、聚丙烯腈抽絲工藝中用DMF作為溶劑，用DMF作為溶劑生產的腈 綸疏水性好，覆蓋性強等優點。因此在以上化工產品生產過程排出的廢水中含有大量DMF， 每年僅製革行業排放的含DMF廢水約1億噸，對環境造成嚴重汙染。DMF性質穩定，生物 降解性差，能夠刺激損害人的眼睛，並造成肝功能障礙，美國已確定DMF為人體可能致癌物 質。DMF在我國地面水質標準中允許最高濃度為25mg/L。目前對於中低濃度DMF廢水主要 以回收和生物降解去除為主。
發明內容
技術問題本發明的目的在於針對生產實踐中的實際問題和需求，開發研製出一種 二甲基甲醯胺降解菌劑，使用本菌劑可以使一定濃度的DMF廢水中DMF的殘留量降低95% 以上，具有較廣的降解譜，生產和使用成本較低。技術方案下面為本發明的主要內容本發明提供一種二甲基甲醯胺的降解菌(圖1)，其菌株是一株革蘭氏染色反應 陰性菌DMF3，於2010年5月18日保藏於中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中 心，地址北京市朝陽區北辰西路1號院3號，中國科學院微生物研究所，保藏編號CGMCC NO. 3854，經鑑定為變形假單胞菌(Pseudomonas plecoglossicida)菌體為不規則杆狀，大 小約0. 5 1. 0 μ mX 1. 5 5. 0 μ m，沒有菌柄也沒有鞘，不產生芽孢，需氧，進行嚴格的呼吸 性代謝，氧化酶陽性，接觸酶陽性，能以二甲基甲醯胺為唯一碳源、氮源進行生長，並將其徹 底礦化釋放出氨氮。使用上述二甲基甲醯胺降解菌生產菌劑的工藝為斜面種一搖瓶種一種子罐一生 產罐一產品(包裝劑型為液體菌劑或固體吸附菌劑)。本發明的詳細實施步驟為1)將二甲基甲醯胺降解菌DMF3的試管種接種於LB培養基搖瓶中，振蕩培養至對 數期；2)將上述培養好的菌種按10%的接種量接種入500升種子罐，培養至對數生 長期。種子罐所用的培養基配方為葡萄糖0.8%，(NH4)2SO4 1%, K2HPO4 0.2%, MgSO40. 05%, NaCl 0. 01%, CaCO3 0. 3%，酵母膏 0. 02%，pH 值 7. 2-7. 5。3)將種子液按10%的接種量接入生產罐培養，生產罐所用培養基與種子罐培養 基相同。在種子罐和生產罐的培養過程中無菌空氣的通氣量為1 0.6-1.2，攪拌速度為 180-240轉/分，培養溫度為30-35°C，整個工藝流程培養時間為48-60小時。發酵完成後 培養液即為菌劑。
使用該發明生產的二甲基甲醯胺降解菌劑具有生產使用成本低、使用方便、去除 效果好的優點，適合在含有DMF的廢水處理中推廣使用。本發明對於保護生態環境，保護人 類的身體健康，降低廢水處理的成本具有重要的意義。降解菌DMF3可以在以二甲基甲醯胺 為唯一碳源的無機鹽培養基中生長；按2%的接種量於含二甲基甲醯胺的無機鹽培養基中 接入降解菌DMF3，於30°C、pH7. 0條件下，振蕩培養3天後，能使廢水中一定濃度的DMF殘 留量降低95%以上，具有很好的降解效果(圖6)，降解菌DMF3具有較廣的降解譜，在甲醯 胺、甲胺、二甲胺等有機胺中也可以生長。大大降低了生產和使用過程中的工作量，降低了 生產和使用成本。
四
圖1菌株DMF3菌落照片圖2降解菌DMF3生長情況與對DMF降解情況的關係圖3不同接種量對DMF降解效率的影響圖4初始pH對DMF降解效率的影響圖5不同裝液量對DMF降解效率的影響圖6菌株DMF3對DMF降解的液相色譜圖
五具體實施例方式1實驗室生物降解實驗 1.1接種量對DMF降解效率的影響菌株DMF3在LB培養基(LB培養基配方g/L 酵母膏5. 00，蛋白腖10. 00，NaCl 10. 00, pH 7.0)中培養至對數後期，按0.5、1、2、5、10、15%的接種量分別接入無機鹽培養 基(DMF 400mg/L, NaCl 1. 00g/L, K2HPO4 2. 50g/L, KH2PO4 1. 00g/L, pH 7.0。下文同)中， 30°C、160r/min搖床培養，每隔12小時測定一次DMF的含量，結果如圖3所示。接種量的大 小對DMF的降解效率有直接的關係，在小於2%的接種量下，接種量越大，DMF的降解效率就 越高；當接種量大於2%時，再增大接種量對DMF降解影響不大。1. 2初始pH對DMF降解效率的影響菌株DMF3在LB培養基中培養至對數後期，按2%接種至不同pH的無機鹽培養基 中，30°C、160r/min搖床培養，72h後測定其中DMF的含量，結果如圖4所示。在pH5. 0 9. 0的條件下，菌株DMF3對DMF的降解率差距較大；當pH為7. 0，降解率幾乎為100%。當 pH為5. 0時，DMF幾乎不被降解；當pH在鹼性條件下隨著pH的升高DMF的降解率快速下 降。
1. 3裝液量對解DMF降解效率的影響在5個250mL的三角瓶中分別裝入50、70、100、120、150mL無機鹽培養基。菌株 DMF3在LB培養基中培養到對數後期，按2%的接種量接種到上述各培養基中，30°C、160r/ min搖床培養，48小時後測定DMF的降解率，結果如圖5。48小時的測定結果表明裝有50、 70、100、120、150mL培養液的三角瓶中DMF的降解率分別為86%、80%、70%、66%和63%， 菌株DMF3降解DMF的過程是個好氧過程，大通氣量有助於DMF的降解。2生產實施例 將本發明的DMF降解菌DMF3的原種在培養皿上活化，並測定降解性能，接種於 試管斜面上備用。試管種接種於含200ml的LB培養基1000ml搖瓶中，恆溫振蕩培養至 對數期，準備接種種子罐。種子罐500升，投料量400升，培養基配方為葡萄糖0. 8 %， (NH4)2SO4 1%, K2HPO4 0. 2%, MgSO4 0. 05%, NaCl 0. 01%, CaCO3 0. 3%，酵母膏 0. 02%， pH值7. 2-7. 5。投料完畢後121°C高壓溼熱滅菌，冷卻至33°C後，將上述培養好的搖瓶菌種 按10%的接種量接種入500升種子罐，培養至對數生長期，攪拌速度為220轉/分，無菌空 氣通入量為1 0.8。將到達對數期的種子液按10%的接種量接入生產罐培養，生產罐 所用培養基成分與種子罐培養基相同。生產罐容量5噸，投料量4. 5噸。投料後的生產罐 1. lkg/cm2的壓力下，121°C高壓溼熱滅菌，滅菌後冷卻至35°C以下，通無菌空氣保持無菌狀 態備用。接種後的生產罐溫度控制在30-35°C，生產罐的培養過程中無菌空氣的通氣量為 1 0.8-1.0，攪拌速度為240轉/分，整個工藝流程培養時間為48-60小時。發酵結束後 菌體數量達到10億個/ml以上。發酵完成後培養液出罐直接用塑料包裝桶或包裝瓶分裝成液體劑型或採用泥炭 吸附用包裝袋分裝成固體菌劑劑型。
權利要求
一種二甲基甲醯胺降解菌，其特徵在於，該微生物是革蘭氏染色陰性的變形假單胞菌(Pseudomonas plecoglossicida)的菌株DMF3，於2010年5月21日保藏於中國微生物菌種保存管理委員會普通微生物中心，保藏編號CGMCC NO.3854，菌體為不規則杆狀，大小約0.5～1.0μm×1.5～5.0μm，無菌柄，無鞘，不產生芽孢，需氧，進行嚴格的呼吸性代謝，氧化酶陽性，接觸酶陽性，能以二甲基甲醯胺為唯一碳源、氮源進行生長，並將其徹底礦化釋放出氨氮。
2.一種用權利要求1所述的二甲基甲醯胺降解菌生產的降解菌劑，是通過以下方法生 產而成1)將試管種接種於LB培養基搖瓶中，振蕩培養至對數期；2)將上述培養好的菌種按10%的接種量接種入500升種子罐，培養至對數生長期，種 子罐所用的培養基配方為葡萄糖 0.8%, (NH4)2S04 1%, K2HP04 0. 2%, MgS040 . 05%, NaCl 0. 01%, CaC03 0. 3%，酵母膏 0. 02%，pH 值 7. 2-7. 5 ；3)將種子液按10%的接種量接入生產罐培養，生產罐所用培養基與種子罐培養基相同；4)在種子罐和生產罐的培養過程中無菌空氣的通氣量為1 0.6-1.2，攪拌速度為 180-240轉/分，培養溫度為30-35°C，全流程培養時間為48-60小時，發酵結束後菌體數量 達到10億個/ml以上，發酵完成後培養液出罐直接用塑料包裝桶或包裝瓶分裝成液體劑型 或採用泥炭吸附用包裝袋分裝成固體菌劑劑型。
全文摘要
本發明提供一種二甲基甲醯胺(DMF)降解菌及其生產的菌劑，屬於生物高技術領域。所用菌株為革蘭氏染色反應陰性菌菌株DMF3，經鑑定為變形假單胞菌(Pseudomonasplecoglossicida)。主要生物學特性為G-，菌體為不規則杆狀，大小約0.5～1.0μm×1.5～5.0μm，無菌柄，無鞘，不產生芽孢，需氧，進行嚴格的呼吸性代謝，能以DMF為唯一碳源、氮源進行生長，將其徹底礦化並釋放出氨氮。在30℃、pH 7.0條件下該菌株可以在3天內，使廢水中一定濃度的DMF殘留量降低95％以上，解決了化工生產廢水中DMF難處理的問題，可使DMF廢水COD達標排放。
文檔編號C12R1/38GK101935626SQ20101019926
公開日2011年1月5日 申請日期2010年6月12日 優先權日2010年6月12日
發明者楊帥, 蔡天明, 陳立偉, 顧海莎 申請人:南京農業大學