一株高效降解三苯甲烷染料的沙雷氏菌及降解三苯甲烷染料的方法 |
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| 申请号 | CN201510278516.7 | 申请日 | 2015-05-27 | 公开(公告)号 | CN104974951A | 公开(公告)日 | 2015-10-14 |
| 申请人 | 温州科技职业学院; | 发明人 | 都林娜; 李刚; 许方程; 赵宇华; 王阳; 泮琇; 陈文华; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一株高效降解三苯甲烷染料的沙雷氏菌及降解三苯甲烷染料的方法，该菌株命名为沙雷氏菌(Serratia sp.)WKD，保藏编号为CCTCC NO:M2015178，保藏日期为2015年3月29日，保藏于中国典型培养物保藏中心。本发明的高效降解三苯甲烷染料的沙雷氏菌环境适应性强，对三苯甲烷类染料孔雀石绿和结晶紫均有较高的降解效率，脱色效率显著优于已报道菌株，应用前景极为广阔，能够解决目前三苯甲烷类染料污染 水 体 难以治理的实践难题。与传统 费用 昂贵、效率较低、易产生二次污染的理化处理方法相比，本发明筛选的沙雷氏菌降解三苯甲烷染料为环境友好型处理方法，处理费用低廉，效率较高，具有一定的广谱性，有望真正实现“高效低耗”的处理要求。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一株高效降解三苯甲烷染料的沙雷氏菌，其特征在于，该菌株命名为沙雷氏菌(Serratia sp.)WKD，保藏编号为CCTCC NO:M2015178，保藏日期为2015年3月29日，保藏于中国典型培养物保藏中心。 |
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| 说明书全文 | 一株高效降解三苯甲烷染料的沙雷氏菌及降解三苯甲烷染料的方法 技术领域背景技术[0002] 染料广泛应用于食品、医药、印染和化妆品等行业，虽然没有最新的世界染料生产5 量统计数据，但商业用途的染料种类已超过100,000种，世界染料的年产量超过7×10吨已广为报道。天然染料由于来源困难，成本较高等问题，使其应用受到限制。目前，绝大多数染料为人工合成的化学染料，大都是含有胺基的芳香族化合物，结构稳定、复杂，具有抗酸、抗碱、抗光、抗微生物等特性，难降解，毒性较大，环境滞留期较长，因而具有潜在的健康危害。据报道，仅印染行业的加工过程中，就有约50％的染料释放至周围环境中，约10-15％的染料随印染废水进入周围水体。这些染料多数极其稳定，进入环境水域中后难以自然降解，造成受污染水域色度增加，影响入射光线量，进而影响到水生动植物的正常生命活动，破坏水体的生态平衡，更为严重的是染料多为有毒物质，具有致癌致畸效应，其排放到环境中对人类和其他生物的健康构成极大的威胁。 [0003] 按化学结构分类，可以将合成染料划分为偶氮染料、蒽醌染料、三苯甲烷染料、靛蓝染料、硫化染料和杂环染料等，其中偶氮染料占染料生产和使用总量的60-70％，蒽醌染料仅次于偶氮染料，三苯甲烷染料则被列为仅次于偶氮和蒽醌染料的第三大类染料。三苯甲烷类染料的分子结构衍生于(C6H5)3CH，通常由-NH2、-OH或-HSO3基团取代苯环上的一个氢原子。三苯甲烷类染料因其对动物和人类潜在的毒害作用而受到关注，例如结晶紫对哺乳动物细胞有毒害效应，也是一种致突变剂和有丝分裂抑制剂；孔雀石绿对哺乳动物细胞、水生生物和其他有机生命体具有致癌致畸效应，因此，在许多国家和地区，该染料已被立法严禁使用，且被美国食品和药物管理局(US Food and Drug Administration)列为致癌性测试的优先化学物质之一。然而，由于多数三苯甲烷类染料的生产成本较低、稳定性强且使用效果较好，难以找到合适的替代物，因此该类染料仍应用非常广泛，进而严重破坏了使用地区的生态平衡。因此，高效低耗地降解水体环境中的三苯甲烷类染料，对缓解环境压力，保护生态环境，维护人民生活健康稳定具有重大的意义。 [0004] 三苯甲烷染料本身或其降解产物的生物毒性较大，尽管许多科学工作者已致力于解决由三苯甲烷染料造成的环境污染问题，例如应用吸附、化学沉淀、光降解、渗透和膜过滤等理化处理技术处理污染水源；然而，由于这些处理方法不仅处理费用高、效率不高，而且在治污的同时容易产生二次污染和难以处置的底泥，因此，极大地限制了其广泛推广使用。生物处理技术作为一种环境友好型且高效低耗的处理手段而受到越来越广泛的关注。这些生物处理技术主要涉及到真菌降解、放线菌降解、细菌降解、藻类降解、植物降解、酶降解和基因工程技术等。其中，细菌由于生长速度快，容易获得大量生物量，且易产生大量降解相关酶，对染料的降解效率也较高等优势而受到环境工作者的青睐。 [0005] 以往的研究显示，能够降解三苯甲烷类染料的细菌主要涉及到芽孢杆菌属(Bacillus sp.)、希瓦氏菌属(Shewanella sp.)和假单胞菌属(Pseudomonas sp.)、嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)、鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas sp.)、苍白杆菌(Ochrobactrum sp.)等，但绝大多数已报道菌株的专一性较强，只能专一降解某一种染料，而对其他染料无降解作用。此外，多数已报道菌株对三苯甲烷类染料的降解效率也差强人意，极易受环境因子影响，比如，在偏酸性或偏碱性、高温或低温条件下，脱色率降低或无脱色作用。 [0006] 传统的理化处理方法不仅处理费用昂贵、效率不高，而且在治污的同时容易产生二次污染和难以处置的底泥，因此，极大地限制了其广泛推广使用。生物处理技术作为一种环境友好型且高效低耗的处理手段而受到越来越广泛的关注。这些生物处理技术主要涉及到真菌降解、放线菌降解、细菌降解、藻类降解、植物降解、酶降解和基因工程技术等。其中，细菌由于生长速度快，容易获得大量生物量，且易产生大量降解相关酶，对染料的降解效率也较高等优势而受到环境工作者的青睐。 [0007] 绝大多数已报道的更能够降解染料的细菌专一性较强，只能专一降解某一种染料，而对其他染料无降解作用。此外，多数已报道菌株对三苯甲烷类染料的降解效率也差强人意，极易受环境因子影响，比如，在偏酸性或偏碱性、高温或低温条件下，脱色率降低或无脱色作用。本发明针对三苯甲烷染料降解的实践难题，主要目的为筛选环境适应性更强和更加适应实际环境条件的、对三苯甲烷类染料具有较高降解效率的菌株，以期用于实践生产，解决目前三苯甲烷类染料污染水体难以治理的实践难题。 发明内容[0008] 本发明的目的之一是为解决目前三苯甲烷类染料污染水体难以治理的实践难题，提供一株高效降解三苯甲烷染料的沙雷氏菌及高效降解三苯甲烷染料的方法。本发明的沙雷氏菌，环境适应性更强，更加适应实际环境条件，对三苯甲烷类染料孔雀石绿和结晶紫均具有较高降解效率，其脱色效率显著优于已报道菌株，应用前景极为广阔，能够解决目前三苯甲烷类染料污染水体难以治理的实践难题。 [0009] 本发明提供一株高效降解三苯甲烷染料的沙雷氏菌，该菌株命名为沙雷氏菌(Serratia sp.)WKD，保藏编号为CCTCC NO:M2015178，保藏日期为2015年3月29日，保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏地址为中国武汉，武汉大学。 [0010] 本发明还提供一种高效降解三苯甲烷染料的方法，包括以下步骤：将沙雷氏菌WKD接种于LB培养基中，在摇床中过夜培养，得到过夜培养物；将所述过夜培养物接种于含有三苯甲烷染料的废水中，摇动培养脱色。 [0011] 进一步的，将沙雷氏菌WKD接种于LB培养基中，在30℃条件下，转速为180rpm的摇床中过夜培养，得到过夜培养物；将所述过夜培养物接种于含有三苯甲烷染料结晶紫的废水中，调节pH在3.0-11.0之间，温度为5-50℃之间，180rpm摇动培养脱色4-12h。 [0012] 进一步的，所述过夜培养物接种量以过夜培养物干重计为0.1g/L。 [0013] 进一步的，所述含有三苯甲烷染料的废水为含有三苯甲烷染料结晶紫的废水。 [0014] 进一步的，所述含有三苯甲烷染料结晶紫的废水中染料浓度为0-500mg/L。 [0015] 进一步的，所述含有三苯甲烷染料的废水为含有三苯甲烷染料孔雀石绿的废水。 [0016] 进一步的，所述含有三苯甲烷染料孔雀石绿的废水中染料浓度为0-1000mg/L。 [0017] 本发明的有益效果在于：本发明的高效降解三苯甲烷染料的沙雷氏菌环境适应性强，对三苯甲烷类染料孔雀石绿和结晶紫均有较高的降解效率，脱色效率显著优于已报道菌株，应用前景极为广阔，能够解决目前三苯甲烷类染料污染水体难以治理的实践难题。与传统费用昂贵、效率较低、易产生二次污染的理化处理方法相比，本发明筛选的沙雷氏菌降解三苯甲烷染料为环境友好型处理方法，处理费用低廉，效率较高，具有一定的广谱性，有望真正实现“高效低耗”的处理要求。附图说明 [0018] 图1所示为本发明高效降解三苯甲烷染料的方法图pH对结晶紫脱色的影响； [0019] 图2所示为本发明高效降解三苯甲烷染料的方法图温度对结晶紫脱色的影响； [0020] 图3所示为本发明高效降解三苯甲烷染料的方法图染料浓度对结晶紫脱色的影响； [0021] 图4所示为本发明高效降解三苯甲烷染料的方法图pH对孔雀石绿脱色的影响； [0022] 图5所示为本发明高效降解三苯甲烷染料的方法图温度对孔雀石绿脱色的影响； [0023] 图6所示为本发明高效降解三苯甲烷染料的方法图染料浓度对孔雀石绿脱色的影响。 具体实施方式[0024] 下文将结合具体附图详细描述本发明具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。 [0025] 一株高效降解三苯甲烷染料的沙雷氏菌，该菌株命名为沙雷氏菌(Serratia sp.)WKD，保藏编号为CCTCC NO:M2015178，保藏日期为2015年3月29日，保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏地址为中国武汉，武汉大学。 [0026] 实施例1，如图1所示 [0027] 将沙雷氏菌WKD接种于LB培养基中，在30℃条件下，转速为180rpm的摇床中过夜培养，得到过夜培养物；以过夜培养物干重计，按0.1g/L将过夜培养物接种于含有三苯甲烷染料结晶紫的废水中，设置pH分别为2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0和11.0，并于30℃、180rpm条件下震荡培养，定时取样测定，取样时间分别为4h、8h和12h。将所收集样品于10 000rpm条件下离心10min后，取上清，用Evolution 300紫外可见光分光光度计在585nm(结晶紫的λmax)处测定吸光值以计算脱色率。 [0028] 当pH在3.0-11.0的范围内，脱色8h以上，结晶紫的脱色率可达到近100％。 [0029] 实施例2，如图2所示 [0030] 将沙雷氏菌WKD接种于LB培养基中，在30℃条件下，转速为180rpm的摇床中过夜培养，得到过夜培养物；以过夜培养物干重计，按0.1g/L将过夜培养物接种于含有三苯甲烷染料结晶紫的废水中，设置温度分别为5℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃和60℃，并180rpm条件下震荡培养，定时取样测定，取样时间分别为6h、12h 和 24h。将所收集样品于10 000rpm条件下离心10min后，取上清，用Evolution 300紫外可见光分光光度计在585nm(结晶紫的λmax)处测定吸光值以计算脱色率。 [0031] 在温度为15-50℃的范围内，菌株WKD对结晶紫的6h脱色率维持在90％以上；当培养时间超过12h后，该菌株在5-50℃内对结晶紫的脱色率在80％以上；随着培养时间的推移，当培养时间超过24h后，该菌株在5-50℃内对结晶紫的脱色率在90％以上。 [0032] 实施例3，如图3所示 [0033] 将沙雷氏菌WKD接种于LB培养基中，在30℃条件下，转速为180rpm的摇床中过夜培养，得到过夜培养物；以过夜培养物干重计，按0.1g/L将所述过夜培养物接种于含有三苯甲烷染料结晶紫的废水中，设置染料浓度分别为40mg/L、80mg/L、120mg/L、160mg/L、200mg/L、300mg/L、400mg/L和500mg/L，并于30℃、180rpm条件下震荡培养，定时取样测定，取样时间分别为4h、8h、12h和24h。将所收集样品于10 000rpm条件下离心10min后，取上清，用Evolution 300紫外可见光分光光度计在585nm(结晶紫的λmax)处测定吸光值以计算脱色率。 [0034] 随着染料浓度的升高，菌株WKD对结晶紫的脱色率呈逐渐减低的趋势，当结晶紫浓度低于200mg/L时，菌株WKD在4h内对结晶紫的脱色率均维持在95％以上；当结晶紫浓度达到300mg/L后，脱色率降为80％，但随着培养时间的延长，当培养时间达到24h后，该菌株可完全脱色300mg/L以下浓度的结晶紫。 [0035] 实施例4，如图4所示 [0036] 将沙雷氏菌WKD接种于LB培养基中，在30℃条件下，转速为180rpm的摇床中过夜培养，得到过夜培养物；以过夜培养物干重计，按0.1g/L将过夜培养物接种于含有三苯甲烷染料孔雀石绿的废水中，设置pH分别为2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0和10.0，并于30℃、180rpm条件下震荡培养，定时取样测定，取样时间分别为4h、8h和12h。将所收集样品于10 000rpm条件下离心10min后，取上清，用Evolution 300紫外可见光分光光度计在620nm(孔雀石绿的λmax)处测定吸光值以计算脱色率。 [0037] 当培养时间达到4h后，菌株WKD在pH3.0-10.0之间对孔雀石绿的脱色率均在80％以上，而当培养时间达到12h后，pH值在3.0-10.0之间时，该菌株可完全脱色孔雀石绿。 [0038] 实施例5，如图5所示 [0039] 将沙雷氏菌WKD接种于LB培养基中，在30℃条件下，转速为180rpm的摇床中过夜培养，得到过夜培养物；以过夜培养物干重计，按0.1g/L将过夜培养物接种于含有三苯甲烷染料孔雀石绿的废水中，设置温度分别为5℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃和60℃，并于180rpm条件下震荡培养，定时取样测定，取样时间分别为4h、8h和 12h。将所收集样品于10 000rpm条件下离心10min后，取上清，用Evolution 300紫外可见光分光光度计在620nm(孔雀石绿的λmax)处测定吸光值以计算脱色率。 [0040] 在温度为5-60℃的范围内，菌株WKD对孔雀石绿的4h脱色率维持在93％以上；当培养时间超过8h后，该菌株在5-60℃内对孔雀石绿的脱色率在97％以上。 [0041] 实施例6，如图6所示 [0042] 将沙雷氏菌WKD接种于LB培养基中，在30℃条件下，转速为180rpm的摇床中过夜 培养，得到过夜培养物；以过夜培养物干重计，按0.1g/L将所述过夜培养物接种于含有三苯甲烷染料孔雀石绿的废水中，设置染料浓度分别为100mg/L、200mg/L、300mg/L、400mg/L、500mg/L、600mg/L、700mg/L、800mg/L、900mg/L和1000mg/L，并于30℃、180rpm条件下震荡培养，定时取样测定，取样时间分别为4h、8h、12h和48h。将所收集样品于10 000rpm条件下离心10min后，取上清，用Evolution 300紫外可见光分光光度计在620nm(孔雀石绿的λmax)处测定吸光值以计算脱色率。 [0043] 当染料浓度在400mg/L以下时，摇动培养脱色4h，孔雀石绿的脱色率可达近100％。当染料浓度在600mg/L以下时，需摇动培养脱色8h，孔雀石绿的脱色率可达近 100％。当染料浓度在700mg/L以下时，需摇动培养脱色12h，孔雀石绿的脱色率可达近 100％。当染料浓度在800mg/L以下时，则需摇动培养脱色24h，孔雀石绿的脱色率可达近 100％。当培养时间达到48h后，该菌株可完全脱色1000mg/L以下浓度的孔雀石绿。 [0044] 本发明的高效降解三苯甲烷染料的沙雷氏菌环境适应性强，对三苯甲烷类染料孔雀石绿和结晶紫均有较高的降解效率，脱色效率显著优于已报道菌株，应用前景极为广阔，能够解决目前三苯甲烷类染料污染水体难以治理的实践难题。与传统费用昂贵、效率较低、易产生二次污染的理化处理方法相比，本发明筛选的沙雷氏菌降解三苯甲烷染料为环境友好型处理方法，处理费用低廉，效率较高，具有一定的广谱性，有望真正实现“高效低耗”的处理要求。 [0045] 本文虽然已经给出了本发明的一些实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。 |
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