一種提高微生物菌種繁殖速度的方法
2023-12-08 10:21:41 5
專利名稱：：一種提高微生物菌種繁殖速度的方法
技術領域：
：本發明涉及微生物
技術領域：
，具體涉及一種提高微生物菌種繁殖速度的方法。
背景技術：
：微生物技術是生物學與工程學原理相結合的一門應用技術。它從自然界的土壤或者水體中將微生物菌種提取出來，通過實驗室各種嚴格的測試，確定它們分解各種有機物的能力，然後挑選有實際用途的菌株進行培養、繁殖，並且達到商業規模的應用以解決特定的問題。每種菌株均能產生某種或者某幾種降解某類特定有機物的生物酶，而不同種類的菌株共同作用，可以有效地將複雜的有機物系統性地分解成簡單的小分子，最終轉變為無毒無害的產物，如水與二氧化碳。國內外已經有大量的專利技術涉及到利用微生物菌種處理處理有機廢物。如中國專利ZL01809213.6介紹了一種可以大量處理有機廢物的方法與裝置，它可以24小時連續將生活垃圾中的有機廢物進行好氧發酵的堆肥化處理。專利號為6，325，934的美國專利將微生物菌種和生物酶植入到一種比重較大的緩釋材料中，沉到化糞池和隔油池的底部，然後微生物和生物酶緩慢釋放出來，從而有效分解整個系統中的油脂類等有機廢物。專利號為6,908，554的美國專利介紹了一種利用菌種處理家畜或者其它動物排洩物並將其轉化為改善土壤的有機肥的方法，該方法先將家畜或其它動物的排洩物中的固態部分和液態部分相互分離，然後分別加入微生物菌種進行處理，同時還加入了另外一種能夠去除臭味的微生物菌種，以達到減少或者消除這些排洩物臭味的目的。目前，外源性的菌種都是直接加入到需要處理的有機廢物中或者處理有機廢物的各種設施中，然後通過各種工藝讓菌種逐漸激活、生長與繁殖。在這些新陳代謝活動中，微生物菌種需要利用這些有機廢物作為其食物與能量的來源，從而達到分解有機廢物的目的。但是，有機廢物的成分和其相處的環境因素都很複雜，這些直接加入的微生物菌種往往需要很長一段時間才能逐漸適應，甚至微生物菌種在適應過程中會因受到有機廢物或者環境因素的抑制而導致其激活、繁殖等新陳代謝活動顯著下降，從而其分解有機廢物的效率大大降低，無法達到預期的分解有機廢物的目的。微生物菌種培養中，常常會用到血、血清和動植物組織提取液等作為營養物質，用於菌種的保藏或分離篩選，而且根據微生物菌種的特性不同，需對動植物提取液的種類以及成分進行研究，選擇合適的動植物提取液。皂苷分為兩大類，一類為留體皂苷，另一類為三萜皂苷，類固醇皂角苷屬於甾體皂苷，類固醇皂角苷因其特殊的分子結構而長期成為一種很受歡迎的天然表面活性劑，大量的研究表明，作為表面活性劑的皂角苷會弱化厭氧微生物的細胞壁，同時破壞它們的生存環境，從而導致它們的數量減少，直至死亡，所以它具有很強的抑制厭氧微生物的能力。目前尚未見到有將動植物提取液，尤其是將含有類固醇皂角苷的植物提取液用於微生物菌種快速繁殖，從而實現高效降解有機廢物的相關報導。
發明內容本發明的目的在於針對現有技術中直接添加微生物菌種到有機廢物中進行生物降解所出現的微生物活性受到抑制、分解有機物效率降低等問題，提供一種可在短時間內快速繁殖微生物菌種，顯著增加微生物菌種數量的提高微生物菌種繁殖速度的方法。本發明的上述目的是通過如下方案予以實現的本發明的一種提高微生物菌種繁殖速度的方法，該方法是將類固醇皂角苷加入到微生物菌種中，混合均勻後進行好氧處理(曝氣或攪拌)。上述類固醇皂角苷和微生物菌種的重量比為0.1:13:1，優選0.3:11:1。上述方法中，所述類固醇皂角苷可以採用市面上銷售的類固醇皂角苷純品，也可以採用含有類固醇皂角苷的植物提取液，優選含有類固醇皂角苷的植物提取液，如啤酒花及臘腸樹提取液、麟鳳蘭提取液和絲蘭提取液等，均可以實現本發明。本發明人通過對幾種含有類固醇皂角苷的植物提取液進行對比後發現，絲蘭提取液對微生物菌種繁殖速度的提高最明顯，不但優於其它提取液，而且比類固醇皂角苷純品的效果還好。生長於沙漠的絲蘭植物(^ccasc/n^gera)，其植物提取液的主要成分為類固醇皂角苷及其衍生物，絲蘭分子結構如式(I)所示-CI)絲蘭分子的結構母核為環戊烷並氫化菲，屬於甾族化合物，由於分子中含有多個不對稱碳原子，一般都具有重要的生理活性。從式(I)可以看出其結構母核通過糖苷配基連接了一個五碳糖，如式(II)所示，該五碳糖結構正是可以成為激活微生物菌種的食物來源。(II)絲蘭提取液中除了其活性成分類固醇皂角苷之外，還含有許多其它組分，如蛋白質、脂肪、纖維等，如表1所示。表l絲蘭提取液的主要成分及比例成分比例(質量％)類固醇皂角苷20.0'、50.0蛋白質0.1'、2.0脂肪0.1'、2.0總纖維0.1'-2.0總糖5.0~20.0礦物質(鈣、鐵、鈉)0.1'、0.5維它命0.01'、0.05水30.0'、60.0絲蘭提取液之所以比其它提取液以及類固醇皂角苷具有更好的提高微生物菌種繁殖速度的效果，除了其含有的類固醇皂角苷外，可能其提取液的其它成分也起到了一定的作用。因此本發明方法更優選絲蘭提取液與微生物菌種混合，進行好氧處理，從而實現微生物菌種繁殖速度的提高。本發明的方法中，所述好氧處理的處理時間可以選擇124小時，最佳處理時間為3~5小時。本發明人通過研究發現，除了類固醇皂角苷外，微生物菌種中還可以再添加一些其它對微生物新城代謝具有顯著促進作用的有機營養物質，從而能夠更加有利於微生物的生長和繁殖。如可以將類固醇皂角苷和腐殖酸一起與微生物菌種混合，然後進行好氧處理，或者可以將絲蘭提取液中加入腐殖酸，然後再和微生物菌種混合，進行好氧處理。上述腐殖酸和類固醇皂角苷一起加入到微生物菌種中混合時，類固醇皂角苷和腐殖酸的重量比為0.2:15:1，優選0.5:12:1。本發明的微生物菌種可以為各種用於分解有機廢物的微生物菌種或其混合物，如澱粉液化芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌、環狀芽胞桿菌、地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、多粘芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、螢光假單胞菌和惡臭假單胞菌中的一種或者幾種。本發明的方法將類固醇皂角苷或含有類固醇皂角苷的植物提取液(如絲蘭提取液等)，以及腐殖酸和微生物菌種混合均勻後，進行好氧處理(充分攪拌或者曝氣)，微生物菌種在處理過程中快速繁殖，微生物菌種數量顯著增加，好氧處理結束後，將這些經過攪拌或者曝氣的混合物添加到處理有機廢物的設施中，或者直接添加到有機廢物中，現在的微生物菌種其菌種數量已經大大增加，因此分解有機廢物的效率大大增加，從而達到很好的分解有機廢物的目的。與現有技術相比，本發明具有如下有益效果l.本發明的方法選擇在微生物菌種中加入類固醇皂角苷，從而提高微生物菌種的繁殖速度，類固醇皂角苷具有可同時抑制厭氧菌和增強好氧菌的能力，它的加入不但可以有利於微生物菌種的生長、繁殖，而且可以明顯抑制、減少和消除在各種汙水、汙泥環境中因各種微生物的新陳代謝活動所產生的臭味；2.本發明的方法將類固醇皂角苷加入到微生物菌種中，混合均勻，在相同的好氧條件下，通過對比未添加類固醇皂角苷的微生物菌種的繁殖狀況，可以發現本發明的繁殖方法使得微生物菌種從休眠狀態的激活、生長和繁殖的速度與數量都明顯高於不添加類固醇皂角苷的微生物菌種；3.本發明的方法用類固醇皂角苷或含有類固醇皂角苷的絲蘭提取液和微生物菌種混合後，進行好氧處理從而提高微生物菌種的繁殖速度，其原料成本低廉，且微生物菌種的繁殖數目增加很顯著，處理後的微生物菌種施加到有機廢物中就可以立刻分解有機廢物，不需要一個適應過程，也不存在激活、繁殖等新陳代謝活動的顯著下降，有利於大規模推廣。圖1為實施例2的實驗組和對照組中菌落總數的折線對比圖；圖2為實施例3的實驗組和對照組中菌落總數的折線對比圖；圖3為實施例4的實驗組和對照組中菌落總數的折線對比圖；其中，1為實驗組，2為實施例2的對照組，3為實施例3的對照組，4為實施例4的對照組。具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明做進一步地描述，但具體實施例並不對本發明做任何限定。實施例l微生物菌種本實施例的微生物菌種選擇已在在美國菌種保藏中心(AmericanTypeCultureCentre,ATCC)具有註冊登記號的菌種以及加拿大可民用物質園錄上(CanadianDomesticSubstanceList,DSL)的菌種，以確保其安全性，其具體包括如下菌種由澱粉液化芽包桿菌(Bacillusamyloliquefaciens)ATCC14579、蠟狀芽孢桿菌(Bacilluscereus)ATCC14579、環狀芽胞桿菌(Bacilluscirculans)ATCC9500、地衣芽孢桿菌(Bacilluslicheniformis)ATCC12713、巨大芽孢桿菌(Bacillusmegaterium)ATCC14581、多粘芽孢桿菌(Bacilluspolymyxa)ATCC842、枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)ATCC6051、螢光假單胞菌(Pseudomonasfluorescens)ATCC13525和惡臭假單胞菌(PseudomonasPutida)ATCC12633。本實施例的微生物菌種以麥糠和海藻為載體，其菌落總數為lx108~lx1010cfu/g。實施例2微生物菌種分別在含有絲蘭提取液與不含絲蘭提取液條件下的繁殖本實施例選擇絲蘭提取液和腐殖酸與實施例1的微生物菌種一起混合，進行好氧處理，絲蘭提取液(其中類固醇皂角苷質量百分數為38.0%)為市售。本實施例的具體操作步驟如下(1)秤取10mL絲蘭提取液(其中類固醇皂角苷為3.8克)和3克腐殖酸加入到lOOOmL燒杯中，然後加入990mL去離子水，攪拌均勻；(2)向上述混合液中加入10g實施例1的微生物菌種，充分攪拌均勻，記為實驗組；(3)取另一個1000mL燒杯，向裡面加入lOOOmL去離子水，再加入10g實施例l的微生物菌種，充分攪拌均勻，記為對照組；(4)在整個試驗過程中，實驗組和對照組都始終保持曝氣狀態，曝氣24h。(5)在實驗組和對照組的曝氣過程中，選取0小時、l小時、2小時、3小時、4小時、6小時、8小時、IO小時、12小時、14小時、16小時、18小時、20小時、22小時和24小時這15個時間點，分別從兩組中取樣，測定其菌落總數(cfu/mL)，結果如表2和表3所示。表2不同時間實驗組中的菌落總數tableseeoriginaldocumentpage10表3不同時間對照組中的菌落總數tableseeoriginaldocumentpage11實驗組和對照組的菌落總數比較如圖1所示，從表2、表3和圖1可以明顯看出，在相同的好氧處理(曝氣)下，在任何一個相同的時間內，實驗組(添加有絲蘭提取液)的微生物菌種從休眠狀態的激活、生長和繁殖的速度與數量，都明顯高於對照組(不添加絲蘭提取液)，這說明絲蘭提取液確實能夠提高微生物菌種的生物增強效應。同時從圖l可以看出，在好氧處理過程中，實驗組在4小時左右，微生物菌種的菌落總數有明顯的增加，在14小時左右，菌落總數又有一次更大的增加。實施例3微生物菌種分別在好氧/厭氧狀態下的繁殖本實施例分為實驗組和對照組，實驗組採用實施例2製備的實驗組，其好氧處理也同實施例2，對照組的製備如下(1)秤取10mL絲蘭提取液(其中類固醇皂角苷為3.8克)和3克腐殖酸加入到1000mL燒杯中，然後加入990mL去離子水，攪拌均勻；(2)向上述混合液中加入10g實施例1的微生物菌種，充分攪拌均勻，記為對照組；(3)對照組攪拌均勻後不進行好氧處理，在實驗組進行曝氣的24個小時中，對照組一直保持靜止狀態；(4)在實驗組進行曝氣的24個小時中，每隔一定時間，分別從實驗組和對照組中取樣，測定其菌落總數(cfb/mL)，具體取樣時間為O小時、l小時、2小時、3小時、4小時、6小時、8小時、IO小時、12小時、14小時、16小時、18小時、20小時、22小時和24小時，結果如表4和圖2所示。表4不同時間對照組中的菌落總數tableseeoriginaldocumentpage12對比表1和表3中的數據可以看出，對照組在厭氧(靜止)狀態下，即使添加了絲蘭提取液，微生物菌種從休眠狀態的激活、生長和繁殖的速度與數量，都明顯低於實驗組(處於好氧狀態下的微生物菌種)，這說明微生物菌種在好氧狀態下更有利於其生長、繁殖等新陳代謝活動，因此本發明的方法除了使用類固醇皂角苷和微生物菌種混合外，還必須要有好氧處理。實施例4微生物菌種分別在含有絲蘭提取液與類固醇皂角苷(純度>99%)的條件下繁殖本實施例的具體操作步驟如下本實施例分為實驗組和對照組，實驗組採用實施例2製備的實驗組，其好氧處理也同實施例2，對照組的製備如下-(1)秤取3.8克類固醇皂角苷和3克腐殖酸加入到1000mL燒杯中，然後加入離子水至1000mL刻度，攪拌均勻；(2)向上述混合液中加入10g實施例1的微生物菌種，充分攪拌均勻，記為對照組；(3)在實驗組進行曝氣的24個小時中，每隔一定時間，分別從實驗組和對照組中取樣，測定其菌落總數(cfU/mL)，具體取樣時間為0小時、l小時、2小時、3小時、4小時、6小時、8小時、IO小時、12小時、14小時、16小時、18小時、20小時、22小時和24小時，結果如表5和圖3所示。表5不同時間對照組中的菌落總數tableseeoriginaldocumentpage14對比表1和表4中的數據可以看出，純的類固醇皂角苷在好氧狀態下同樣能夠提高微生物菌種的繁殖速度，但是與實驗組1中的絲蘭提取液相比，其在相同時間內提高微生物菌種的繁殖速度還是小於含有其它成分的絲蘭提取物。由實施例2、實施例3和實施例4可以看出，本發明的方法就是將類固醇皂角苷或含有類固醇皂角苷的植物提取液(絲蘭提取液)與微生物菌種混合，然後在好氧(曝氣/攪拌)狀態下充分混合一定時間，時間範圍在124之間。由圖1可以看出，在好氧處理過程中，實驗組分別在4小時左右和14小時左右，其微生物菌種的菌落總數有明顯的增加，因此，這兩個時間段是能最高效地發揮菌種功能的好氧處理時間，同時為了兼顧在現實環境中使用微生物菌種的方便性以及處理成本，所以本發明方法的最佳發酵時間為35小時。本發明的方法，其最佳方案是將絲蘭提取液和腐殖酸加入到微生物菌種中，然後在好氧(曝氣/攪拌)狀態下充分混和3~5小時，好氧處理後將微生物菌種直接投放到處理有機廢物的設施中，或者直接添加到有機廢物中進行有機廢物的分解。權利要求1、一種提高微生物菌種繁殖速度的方法，其特徵在於該方法是將類固醇皂角苷加入到微生物菌種中，混合均勻後進行好氧處理。2、根據權利要求l所述方法，其特徵在於所述類固醇皂角苷和微生物菌種的重量比為0.1:13:1。3、根據權利要求2所述方法，其特徵在於所述類固醇皂角苷和微生物菌種的重量比為0.3:11:1。4、根據權利要求l所述方法，其特徵在於該方法還將腐殖酸加入到微生物菌種中。5、根據權利要求4所述方法，其特徵在於所述類固醇皂角苷和腐殖酸的重量比為0.2:15:1。6、根據權利要求5所述方法，其特徵在於所述類固醇皂角苷和腐殖酸的重量比為0.5:12:1。7、根據權利要求l所述方法，其特徵在於所述類固醇皂角苷為類固醇皂角苷純品或含有類固醇皂角苷的植物提取液。8、根據權利要求7所述方法，其特徵在於所述類固醇皂角苷提取液為絲蘭提取液。9、根據權利要求l所述方法，其特徵在於所述好氧處理的處理時間為124小時。10、根據權利要求9所述方法，其特徵在於所述好氧處理的處理時間為35小時。全文摘要本發明公開一種提高微生物菌種繁殖速度的方法，該方法是將類固醇皂角苷加入到微生物菌種中，混合均勻後進行好氧處理。本發明的最佳實施方案是將絲蘭提取液和腐殖酸加入到微生物菌種中，然後在好氧(曝氣/攪拌)狀態下充分混和3～5小時，好氧處理後將微生物菌種直接投放到處理有機廢物的設施中，或者直接添加到有機廢物中進行有機廢物的分解。本發明將類固醇皂角苷和腐殖酸加入到微生物菌種中，使得好氧處理過程中微生物菌種的生長和繁殖速度提高，菌落總數增加，分解有機廢物效率提高，且處理後的菌種可直接使用而不會出現激活、繁殖等新陳代謝活動的顯著下降的問題，此外，本發明方法所用的原料成本低廉，操作簡單，有利於大規模推廣。文檔編號C12N1/38GK101514332SQ20091003806公開日2009年8月26日申請日期2009年3月20日優先權日2009年3月20日發明者宏劉,吳小明,潘志添,王朝霞,許瑛華,陳文雄,韋勇強申請人:廣州天至環保科技有限公司