一株那不勒斯硫桿菌及其在生物脫硫中的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】一株那不勒斯硫桿菌及其在生物脫硫中的應(yīng)用，屬于生物和環(huán)境保護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明公開(kāi)了一株嗜鹽硫氧化細(xì)菌，分類命名為那不勒斯硫桿菌(Thiobacillusneapolitanus)CYJN-1，已保藏于中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心，保藏編號(hào)為：CCTCCNO：M2014129。該菌在一定條件下，對(duì)還原態(tài)的硫化物、單質(zhì)硫及硫代硫酸鹽有較強(qiáng)的氧化能力。本發(fā)明的那不勒斯硫桿菌可以耐受較高鹽度的自然環(huán)境，有望應(yīng)用于鹽度較高、條件溫和的自然生物脫硫體系。
【專利說(shuō)明】一株那不勒斯硫桿菌及其在生物脫硫中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一株嗜鹽的那不勒斯硫桿菌，可應(yīng)用于沼氣、天然氣脫硫及煙道氣SO2吸收液經(jīng)生物厭氧還原產(chǎn)生的硫化物的生物去除。屬于生物和環(huán)境保護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]硫化物的釋放是厭氧處理富含硫酸鹽廢水時(shí)伴生的主要問(wèn)題。即硫酸鹽還原菌(SRB)以SO/—作為電子受體，參與有機(jī)物的降解代謝，并將大部分的SO/—以S2-形式釋放到細(xì)胞體外。由于硫化物的毒性、腐蝕性、惡臭和高耗氧量問(wèn)題，必須采取有效措施控制其向環(huán)境中釋放。傳統(tǒng)的脫硫方法技術(shù)復(fù)雜，成本高，副產(chǎn)品難以處理。生物脫硫技術(shù)操作溫度和壓力低，投資較少，無(wú)廢料排出，具有廣闊的前景。 [0003]應(yīng)用微生物脫硫的研究是伴隨著利用微生物選礦的研究而開(kāi)始的。1947年，Colmer和Hinkle發(fā)現(xiàn)并證實(shí)化能自養(yǎng)細(xì)菌能夠促進(jìn)氧化并溶解煤炭中存在的黃鐵礦,這被認(rèn)為是生物濕法冶金研究的開(kāi)始。上世紀(jì)50年代到60年代，Leathan等首先將該類菌用于脫硫研究。Si Iverman研究了氧化亞鐵硫桿菌氧化黃鐵礦的機(jī)制及生理特性,證實(shí)了其能加速黃鐵礦的氧化。70年代末，Kargi發(fā)現(xiàn)了一種嗜熱硫桿菌用于脫硫效果更好，可以脫除100%的黃鐵礦硫和40%的有機(jī)硫。90年代初，在意大利Torres港建成微生物脫除黃鐵礦硫的中試廠，已投入運(yùn)轉(zhuǎn)，為工業(yè)放大提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。90年代，我國(guó)徐毅、鐘慧芳等用氧化亞鐵硫桿菌脫除黃鐵礦硫也取得了較好的效果。
[0004]在脫硫微生物中硫桿菌屬是最常見(jiàn)的無(wú)色硫細(xì)菌，該菌種形狀為細(xì)短桿狀，以端生鞭毛運(yùn)動(dòng)，革蘭氏染色陰性，嚴(yán)格自養(yǎng)，靠氧化還原硫化物獲取能量，可根據(jù)培養(yǎng)條件將硫化物氧化為單質(zhì)硫(排除體外)或硫酸鹽。但目前無(wú)色硫細(xì)菌脫硫仍處于初始研究階段，硫回收率較低，工業(yè)化程度不高，究其原因，主要是沒(méi)有理想的高效脫硫菌。此外，無(wú)色硫細(xì)菌硫代謝途徑的控制也影響到功能菌的工業(yè)化應(yīng)用。
[0005]因此，篩選鑒定高效脫硫菌并應(yīng)用于硫化物的去除，進(jìn)一步提高脫硫效率和單質(zhì)硫產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本就變得非常重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的主要目的就是針對(duì)以上存在的問(wèn)題與不足，提供一株高效脫除硫化物的脫硫菌用于生物脫硫的應(yīng)用。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案:一株硫氧化細(xì)菌，那不勒斯硫桿菌(Thiobacillus/7￡--?7o7i?a/?Λs)CYJN-l，己于2014年4月13日保藏于中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心，保藏編號(hào)為:CCTCC NO:M 2014129。
[0008]所述菌株CCTCC NO:M 2014129的應(yīng)用，該菌株無(wú)法利用各種有機(jī)物，但可利用硫化鈉、單質(zhì)硫和硫代硫酸鹽，將還原態(tài)硫化物高效氧化生成單質(zhì)硫和硫酸鹽，分批培養(yǎng)顯示，該菌株在24h內(nèi)實(shí)現(xiàn)了 99%的硫代硫酸鹽轉(zhuǎn)化，最適鹽度為2%-5%、最適pH為7.0、最適溫度為300C。該菌株用于生物脫硫。[0009]所述那不勒斯硫桿菌(?ic^aci77i/5.neapolitanus) CYJN-1的篩選方法,采用硫代硫酸鹽培養(yǎng)基富集培養(yǎng)4天，重復(fù)3-4次，采用Na2S2O3.5H20培養(yǎng)基進(jìn)行平板分離，3天之后菌落生成，挑取單菌落入硫代硫酸鹽培養(yǎng)基培養(yǎng)，重復(fù)4次獲得純菌。
[0010]本發(fā)明提供了一株那不勒斯硫桿菌，是從上海外高橋某發(fā)電廠冷卻水池中篩選并經(jīng)過(guò)人工選育得到的，命名為CYJN-1，為短桿狀、革蘭氏陰性以及較厚莢膜。該菌最適生長(zhǎng)PH為7.0，最適生長(zhǎng)溫度為30°C。產(chǎn)生單質(zhì)硫的中性pH和較低溫度有利于簡(jiǎn)化反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和便于操作。
[0011]本發(fā)明提供了所述菌的生理生化鑒定方法，其特點(diǎn)是，該菌的最適生長(zhǎng)溫度范圍為25-35°C，最適pH范圍是6-8，最適鹽度范圍在2%_5%。在最優(yōu)的溫度與pH條件下，不能利用有機(jī)物且有機(jī)物對(duì)菌體生長(zhǎng)和單質(zhì)硫的生成有不同程度的抑制作用，可以高效利用還原態(tài)的硫元素。在透射電鏡下，細(xì)胞為桿狀，且被一層較厚的莢膜包裹。經(jīng)過(guò)16S rRNA鑒定，CYJN-1與嗜鹽硫桿菌屬的親緣關(guān)系超過(guò)了 99%。
[0012]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提供了一種以硫代硫酸鹽(硫化物在空氣中的主要氧化產(chǎn)物)為能源底物的高效脫硫菌進(jìn)行硫化物分批去除方法。其特點(diǎn)是，采用CYJN-1純菌和硫代硫酸鹽溶液進(jìn)行硫化物去除，在最適pH和溫度下，24h內(nèi)實(shí)現(xiàn)了 99%的硫代硫酸鹽轉(zhuǎn)化率，有較高的脫硫效率。
[0013]本發(fā)明提供的菌株與其它生物脫硫常見(jiàn)的菌種相比，所述菌可以耐受更高的鹽度，條件溫和，高效的脫除還原態(tài)的硫化物，可更好的適應(yīng)生物脫硫的自然體系。
[0014]生物材料樣品保藏:那不勒斯硫桿菌(?ic^aci77i/5.neapolitanus) CYJN-1 ;已保藏在中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心，簡(jiǎn)稱CCTCC，地址:中國(guó)武漢武漢大學(xué)，保藏日期2014年
4月 13 日，保藏偏號(hào)為:CCTCC NO: M 2014129。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是采用本發(fā)明的那不勒斯硫桿菌在透射電鏡下的細(xì)胞形態(tài)。
[0016]圖2是本發(fā)明采用的那不勒斯硫桿菌CYJN-1分批培養(yǎng)過(guò)程中各種因素的變化情況。
【具體實(shí)施方式】
[0017]實(shí)施例1菌株篩選
在本實(shí)施例中取上海某發(fā)電廠冷卻水池中取適量的污泥，倒入無(wú)菌水中，震蕩使土樣充分打散，然后將其接入富集培養(yǎng)基中，按5%的接種量加入含有IOOmL硫代硫酸鹽培養(yǎng)基的250mL三角瓶中，pH=7、30°C、170r/min,進(jìn)行富集培養(yǎng)4天，重復(fù)3_4次，采用硫代硫酸鈉培養(yǎng)基進(jìn)行平板分離，3天之后菌落生成，挑取單菌落接入硫代硫酸鈉培養(yǎng)基培養(yǎng)，重復(fù)平板分離4次獲得純菌。
[0018]實(shí)施例2菌株鑒定
采用細(xì)菌全基因組快速抽提試劑盒，提取純培養(yǎng)物的全基因組，并通過(guò)16S rDNA通用引物進(jìn)行PCR，鑒定菌株為那不勒斯硫桿菌，命名為CYJN-1。
[0019]實(shí)施例3菌株生理生化及抗性研究 將菌株CYJN-1按相同接種量接種于不同溫度的搖床中(10、20、30、40、50°C)液體培養(yǎng)基中，確定最適生長(zhǎng)溫度為300C ;采取初始ρΗ3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0與9.0在最適溫度下進(jìn)行培養(yǎng)，確定最適生長(zhǎng)pH為7.0。通過(guò)下列底物組分中之一種,確定菌種CYJN-1的最佳能源底物(g/L):底物分別為:酵母提取物1.0 ;蛋白胨1.0 ;葡萄糖1.0 ;果糖1.0 ；蔗糖1.0;乳糖1.0;半乳糖1.0;麥芽糖1.0;甘氨酸1.0 ;賴氨酸1.0 ;甲硫氨酸1.0;Na2S2O3.5Η20 10.0 ；Na2S 1.0 ；S° 1.0 ;酵母提取物 1.0 和 Na2S2O3.5H20 10.0;蛋白胨 1.0和 Na2S2O3.5Η20 10.0 ;葡萄糖 1.0 和 Na2S2O3.5Η20 10.0。確定了 CYJN-1 無(wú)法利用各種有機(jī)物，但可以利用單質(zhì)硫，硫化鈉和硫代硫酸鈉，其最佳能源底物為硫代硫酸鈉。
[0020]實(shí)施例4生物脫硫
在確定上述的最佳生長(zhǎng)的起始pH、溫度及底物濃度下，研究該菌株對(duì)硫代硫酸鹽溶液的降解性能。取100 mL用硫代硫酸鈉配置的培養(yǎng)基置于250 mL錐形瓶中，接種5 mL菌液，170 r/min下培養(yǎng)，其生長(zhǎng)曲線和化學(xué)指標(biāo)如圖2所示?？梢钥闯觯瑒偱囵B(yǎng)12 h內(nèi)細(xì)胞處于適應(yīng)環(huán)境的延滯期，菌株的生長(zhǎng)緩慢，生長(zhǎng)曲線呈平線狀；而在隨后的30 h內(nèi)，細(xì)胞進(jìn)入指數(shù)增長(zhǎng)期，生長(zhǎng)旺盛，生長(zhǎng)速度極快，細(xì)胞數(shù)量呈倍數(shù)增長(zhǎng)，生長(zhǎng)曲線徒然上升；之后因培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有限，而細(xì)胞數(shù)量過(guò)多，相互競(jìng)爭(zhēng)，所以死亡的細(xì)胞數(shù)和新生的細(xì)胞數(shù)持平，進(jìn)入平穩(wěn)期。在培養(yǎng)過(guò)程中，硫代硫酸鹽濃度的下降伴隨著硫酸鹽濃度的上升，這表明菌株CYJN-1以單質(zhì)硫?yàn)橹虚g代謝產(chǎn)物將硫代硫酸鹽內(nèi)-2價(jià)的硫氧化成硫酸鹽。分批培養(yǎng)結(jié)果顯示:菌株CYJN-1在最適生長(zhǎng)條件下，24小時(shí)之內(nèi)對(duì)硫代硫酸鈉的脫除率可達(dá)99%。
[0021]綜上所述，本發(fā)明的嗜鹽硫桿菌脫硫能力較高，有望應(yīng)用于鹽度較高，條件溫和的自然脫硫體系中。
[0022]在此說(shuō)明書(shū)中，本 發(fā)明已參照其特定的實(shí)施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說(shuō)明書(shū)和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說(shuō)明性的而非限制性的。
【權(quán)利要求】
1.一株那不勒斯硫桿菌(?ioAaci77w5.neapolitanus)CYJN-1,已保藏于中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心，保藏編號(hào)為:CCTCC NO:M 2014129。
2.權(quán)利要求1所述的那不勒斯硫桿菌CCTCCNO:M 2014129的應(yīng)用，其特征在于該菌株無(wú)法利用各種有機(jī)物，但可利用硫化鈉、單質(zhì)硫和硫代硫酸鹽，將還原態(tài)硫化物高效氧化生成單質(zhì)硫和硫酸鹽，分批培養(yǎng)顯示，該菌株在24h內(nèi)實(shí)現(xiàn)了 99%的硫代硫酸鹽轉(zhuǎn)化，最適鹽度為2%-5%、最適pH為7.0、最適溫度為30°C。
3.權(quán)利要求1所述的那不勒斯硫桿菌CCTCCNO:M 2014129的應(yīng)用，其特征在于用于生物 脫硫。
【文檔編號(hào)】C12N1/20GK103966128SQ201410179292
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】楊海麟, 陳金才, 張玲, 馮守帥, 高凱, 計(jì)云鶴 申請(qǐng)人:江南大學(xué)