高效厌氧降解油脂产甲烷的复合菌剂及制备方法和应用 |
|||||||
| 申请号 | CN201510476319.6 | 申请日 | 2015-08-06 | 公开(公告)号 | CN104974970A | 公开(公告)日 | 2015-10-14 |
| 申请人 | 农业部沼气科学研究所; | 发明人 | 贺静; 邓宇; 尹小波; 李强; 周正; 邓雅月; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种高效厌 氧 降解油脂产甲烷的复合菌剂，该菌剂包括如下菌种：Anaerovibrio lipolytica DSM 3074、Syntrophomonas erecta DSM 16215、Syntrophomonas bryantii DSM 3014A、Syntrophomonas palmitatica DSM 18709、Desulfovibrio vulgaris DSM 644、Methanospirillum hungatei DSM 13809、Methanobacterium formicicum DSM 1535、Methanobrevibacter smithii DSM861、Methanosaeta concilii DSM 2139T。本发明还公布了制备上述菌剂的方法和用上述菌剂在厌氧降解油脂产甲烷上的应用。本发明可以显著缩短启动时间，提高沼气 发酵 效率，增强发酵过程的 稳定性 ；本发明适合于不同规模的发酵体系，具有良好的市场价值。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种高效厌氧降解油脂产甲烷的复合菌剂，其特征在于，所述菌剂，包括如下菌种： |
||||||
| 说明书全文 | 高效厌氧降解油脂产甲烷的复合菌剂及制备方法和应用技术领域[0002] 废弃食用油脂(Waste edible oils, WEOs)是餐饮业、食品加工业在生产经营活动中产生的不能再食用的动植物油脂。据报道我国废弃食用油脂的量占食用油消费总量的 ，每年产生 。如直接将未经处理的含有废弃食用油脂的废水 排入下水道，不仅会造成资源浪费，而且还严重污染环境。特别是由于近年来石油、煤等化 石能源价格不断攀升，废弃油脂的生物转化为新能源的问题更是得到国内外学者的广泛关 注。合理的处理和利用废弃油脂既符合环境保护的要求，也是发展可再生能源的需求。 [0003] 目前含油脂废水处理只是针对环保达标要求，工艺有好氧和厌氧或者二者组合工艺。采用厌氧生物反应器处理油脂废水，常常会发生长链脂肪酸累积，累积的长链脂肪酸对 厌氧微生物产生抑制作用，甚至导致厌氧消化反应器的崩溃。油脂的彻底降解是在微生物 体系中多种微生物长时间相互作用的结果，依赖特殊的厌氧细菌和产甲烷古菌，正是由于 这些微生物的协同作用才使得底物水解、酸化和产甲烷过程顺利进行。因此，在进行油脂厌 氧降解产甲烷的过程中要需要多种微生物之间的协同作用。通过多菌株混合培养，多种酶 协同作用，可较快和较彻底地解除产物的反馈抑制，调节培养液的pH，提高废弃食用油脂的 转化率。因而，针对含油脂废水厌氧消化工艺和以废弃油脂为碳源的厌氧消化产甲烷中的 发酵抑制和转化效率低的问题，发明了一种高效降解废弃食用油脂产甲烷的复合菌，可以 提高长链脂肪酸降解为挥发酸的转化率，进而提高油脂转化为甲烷的整体效率和速率。 [0004] 目前尚没有专门针对废弃食用油脂厌氧降解产甲烷的复合菌剂，常规的复合菌剂在利用废弃食用油脂产甲烷时，产气效率差。CN201510037310.5公布了处理富含油脂原料 的复合菌，然而该复合菌的产气效率不高，累计甲烷产量达到最终甲烷产量80%所需的时 间至少为36天，产气周期过长，不具备经济性。 发明内容[0005] 针对现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高效厌氧降解油脂产甲烷的复合菌剂，该菌剂包括如下菌种： Anaerovibrio lipolytica DSM 3074 Syntrophomonas erecta DSM 16215 Syntrophomonas bryantii DSM 3014A Syntrophomonas palmitatica DSM 18709 Desulfovibrio vulgaris DSM 644 Methanospirillum hungatei DSM 13809 Methanobacterium formicicum DSM 1535 Methanobrevibacter smithii DSM861 T Methanosaeta concilii DSM 2139。 [0006] 本发明所用菌种的基本信息如下：Anaerovibrio lipolytica脂解厌氧弧菌，弧状菌，单根端生鞭毛，能分解脂类，只利用 甘油，菌株保藏编号DSM 3074，ATCC 33276； Syntrophomonas erecta，互营单胞菌，短杆状，分解4至18碳的直链脂肪酸产生乙酸 和H2，与产甲烷菌互营，菌株保藏编号DSM 16215； Syntrophomonas bryantii，布氏互营梭菌，梭状，不产芽孢，能厌氧氧化偶数碳至10碳 的脂肪酸产生乙酸和H2，与产甲烷菌互营，菌株保藏编号DSM3014A； Syntrophomonas palmitatica，互营单胞菌，直杆，稍微弯曲，不产芽孢，互营降解长链 脂肪酸产生乙酸和H2，与产甲烷菌互营，菌株保藏编号DSM18709； Desulfovibrio vulgaris 普通脱硫弧菌，弧状，以硫酸盐作为电子受体，还可以代谢 乳酸盐、丙酮酸等脂肪酸，产生挥发酸，菌株保藏编号DSM 644，ATCC 29579； Methanospirillum hungatei，亨氏甲烷螺菌，弯杆或长度不等的波形丝状体，利用H2/ CO2和甲酸盐生长产甲烷，菌株保藏编号DSM 13809； Methanobacterium formicicum，甲酸甲烷杆菌，杆状菌，利用甲酸或H2/CO2作为碳源和 能源产甲烷，菌株保藏编号DSM 1535，ATCC 33274； Methanobrevibacter smithii 史氏甲烷短杆菌，形态为短杆菌，不形成芽孢，可利用 H2/CO2和甲酸作为碳源和能源产甲烷，严格厌氧。菌株保藏编号DSM861，ATCC 35061。 [0007] Methanosaeta concilii 甲烷鬃毛菌，严格厌氧，细胞呈杆状，革兰氏染色阴性，最适生长温度35℃，生长pH6.5~7.8，只利用乙酸盐生长产甲烷，菌株保藏编号为DSM T 2139。 [0008] 以上菌株均可通过德国微生物菌种保藏中心（DSMZ）或美国典型培养物中心（ATCC）获得。 [0009] 本发明含有脂肪水解细菌、产氢产乙酸细菌、硫酸盐还原菌和产甲烷古菌；将本发明各菌种混合培养后，产酶丰富，可以解除代谢产物长链脂肪酸的反馈抑制，保障厌氧消化 环境的稳定性。将其用于废弃油脂厌氧消化反应器时，可以显著缩短启动时间，提高沼气发 酵效率，增强发酵过程的稳定性。 [0010] 用作接种物的脂肪水解细菌、产氢产乙酸细菌、硫酸盐还原菌和产甲烷古菌在菌剂中的比例可根据发酵原料添加负荷不同在所述范围内调整，使之达到更好的使用效果。 [0011] 本发明的菌剂在利用废弃食用油脂产甲烷方面效果十分显著，如本发明的一个实施例所示，发酵周期可短至35天，累积甲烷产量达到最终甲烷产量的80%所用时间可短至 19天。 [0012] 值得指出的是，在本发明菌剂的基础上添加任何其它菌剂，以利用油脂产甲烷为目的，并取得可预期的效果，均不背离本发明的精神，均属于本发明的保护范围。 [0013] 优选的，所述菌剂按体积份数计，包括：Anaerovibrio lipolytica DSM 3074菌液 25-35份 Syntrophomonas erecta DSM 16215菌液 5-10份 Syntrophomonas bryantii DSM 3014A 菌液 8-10份 Syntrophomonas palmitatica DSM 18709菌液 2-5份 Desulfovibrio vulgaris DSM 644 菌液 5-8份 Methanospirillum hungatei DSM 13809 菌液 5-8份 Methanobacterium formicicum DSM 1535菌液 2-5份 Methanobrevibacter smithii DSM861菌液 2-5份 T Methanosaeta concilii DSM 2139菌液 5-10份； 所述菌液包括细菌发酵液、细菌重悬液中的一种。 [0014] 每份各菌种的菌浓为1-4×108个/ml。 [0015] 本领域人员应该理解，所述细菌重悬液可以为利用任何可用于重悬细菌的液体，包括生理盐水、PBS等。 [0016] 当各菌种以上述比例混合时，可获得十分优秀的技术效果。 [0017] 本发明的第二个目的在于提供高效厌氧降解油脂产甲烷的复合菌剂的制备方法，该方法包括如下步骤： 按菌液体积数计，将25-35份Anaerovibrio lipolytica DSM 3074菌液、5-10份 Syntrophomonas erecta DSM 16215菌液、8-10份Syntrophomonas bryantii DSM 3014A 菌 液、2-5 份 Syntrophomonas palmitatica DSM 18709 菌 液、5-8 份 Desulfovibrio vulgaris DSM 644菌液、5-8份Methanospirillum hungatei DSM 13809菌 液、2-5份 Methanobacterium formicicum DSM 1535 菌 液、2-5 份 Methanobrevibacter smithii T DSM861菌液、5-10份Methanosaeta concilii DSM 2139菌液混合后接种于油脂的培养液 中，密封静置培养10-20天，培养温度为30℃-40℃，pH为4-8； 所述培养液，按质量百分比，含CaCl2 1-2‰，MgCl2 2-8‰，CaCO3 1-5‰，NaCl 4-8‰， 尿素 4-8‰，KH2PO4 10‰，油脂1-2%，其余为水。 [0018] 优选的，每份菌液的菌浓为1-4×108个/ml。 [0019] 本发明的第三个目的在于提供上述菌剂在厌氧降解油脂产甲烷上的应用，该应用的方法包括如下步骤： 按菌液体积数计，将25-35份Anaerovibrio lipolytica DSM 3074菌液、5-10份 Syntrophomonas erecta DSM 16215菌液、8-10份Syntrophomonas bryantii DSM 3014A 菌 液、2-5 份 Syntrophomonas palmitatica DSM 18709 菌 液、5-8 份 Desulfovibrio vulgaris DSM 644菌液、5-8份Methanospirillum hungatei DSM 13809菌 液、2-5份 Methanobacterium formicicum DSM 1535 菌 液、2-5 份 Methanobrevibacter smithii T DSM861菌液、5-10份Methanosaeta concilii DSM 2139菌液混合后接种于废弃食用油脂 中，油脂浓度为5-20 gVS/L，于30℃-40℃温度下进行产气发酵。 [0020] 优选的，每份菌液的菌浓为1-4×108个/ml。 [0021] 本发明的有益效果：1、本发明可以显著缩短启动时间，提高沼气发酵效率，增强发酵过程的稳定性； 2、本发明适合于不同规模的发酵体系，具有良好的市场价值； 3、本发明菌剂的制备方法简单，菌剂易于获得； 4、本发明在利用油脂的产沼气应用时，工艺简单、易于实施。 具体实施方式[0022] 下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只是用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练 人员根据上述发明内容所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。 [0023] 实施例1按菌液体积份数计，复合菌剂中含有如下菌种： Anaerovibrio lipolytica DSM 3074 35份 Syntrophomonas erecta DSM 16215 10份 Syntrophomonas bryantii DSM 3014A 10份 Syntrophomonas palmitatica DSM 18709 5份 Desulfovibrio vulgaris DSM 644 8份 Methanospirillum hungatei DSM 13809 8份 Methanobacterium formicicum DSM 1535 5份 Methanobrevibacter smithii DSM861 5份 T Methanosaeta concilii DSM 2139 10份。 [0024] 每份各菌种的菌浓为4×108个/ml。 [0025] 实施例2按菌液体积份数计，复合菌剂中含有如下菌种： Anaerovibrio lipolytica DSM 3074 25份 Syntrophomonas erecta DSM 16215 5份 Syntrophomonas bryantii DSM 3014A 8份 Syntrophomonas palmitatica DSM 18709 2份 Desulfovibrio vulgaris DSM 644 5份 Methanospirillum hungatei DSM 13809 5份 Methanobacterium formicicum DSM 1535 2份 Methanobrevibacter smithii DSM861 2份 T Methanosaeta concilii DSM 2139 5份。 [0026] 每份各菌种的菌浓为1×108个/ml。 [0027] 实施例3按菌液体积份数计，复合菌剂中含有如下菌种： Anaerovibrio lipolytica DSM 3074 30份 Syntrophomonas erecta DSM 16215 8份 Syntrophomonas bryantii DSM 3014A 9份 Syntrophomonas palmitatica DSM 18709 3份 Desulfovibrio vulgaris DSM 644 7份 Methanospirillum hungatei DSM 13809 7份 Methanobacterium formicicum DSM 1535 4份 Methanobrevibacter smithii DSM861 4份 T Methanosaeta concilii DSM 2139 8份。 |
||||||
