一种具备除铬降氯特性的蜡状芽孢杆菌WTXJ1-16及其应用

一种具备除铬降氯特性的蜡状芽孢杆菌wtxj1-16及其应用
技术领域
1.本发明涉及微生物技术领域，具体涉及一种具备除铬降氯特性的蜡状芽孢杆菌wtxj1-16及其应用。


背景技术：

2.cr通常具有六价铬(cr(vi))和三价铬(cr(iii))两种价态，在生物体中，cr(vi)具有比cr(iii)更高的化学毒性。cr(iii)能够促进葡萄糖的利用，不易进入细胞且难溶于水，所以基本无毒，是人体必需的微量元素之一。cr(vi)以cro
42-和cr2o
72-的形式存在，其中cro
42-只能存在于碱性环境，当环境变成酸性时，会转变成cr2o
72-。cr2o
72-只存在于酸性环境，当环境变成碱性时，会转变成cro
42-。酸性或碱性越强，cr2o
72-和cro
42-的氧化性越高。cr2o
72-和cro
42-可以轻易从细胞膜上特定通道进入细胞内，并被胞内谷胱甘肽、抗坏血酸盐和柠檬酸盐等物质还原，生成cr(iii)化合物，然后与dna链结合，造成碱基对错配，导致突变和致癌。
3.邻、对、间3种二氯苯作为一种易挥发的典型有机氯化合物，被广泛地应用在化工、纺织、电子、医药、制造等行业，主要用来作为有机溶剂、杀虫剂、消毒剂以及染料、农药、有机合成中间体等。由于二氯苯具有稳定的化学性质和生物毒性，所以作为环境外来物进入土壤环境中后，非常难以被微生物自然降解，再经过富集，就很容易对环境造成持久性的污染。在自然界净化的基础上，人类应该通过各种途径促进自然界快速转化、降解积累在环境中的二氯苯。
4.蜡状芽孢杆菌wtxj1-16(cgmccno.10979)是由本课题组筛选的1株有机氯优势降解菌，前期研究初步表明，这株有机氯优势降解菌有良好的将cr(vi)还原为cr(iii)的脱毒能力。若该菌株能以二氯苯为碳源，在降解二氯苯的同时，还能将cr(vi)还原为cr(iii)，具有除铬降氯特性，将该菌株用于废水处理则有望助力以废治废、节能减排的目标。
5.对于大多数微生物而言，同一株微生物在好氧或厌氧环境，在不同的接种量、培养基成分、ph、温度等发酵条件下，会展现出不同的代谢特性和代谢能力。因此有必要探索优势除铬降氯菌对cr(vi)和二氯苯混合废水的在相同发酵条件下的去除特性。


技术实现要素：

6.基于背景技术存在的问题，本发明提供了一种具备除铬降氯特性的蜡状芽孢杆菌wtxj1-16及其应用，该菌株能以二氯苯为碳源，在降解二氯苯的同时，还能将cr(vi)还原为cr(iii)，具有对二氯苯和cr(vi)混合废水的去除特性。
7.本发明通过以下技术方案实施：
8.一种具备除铬降氯特性的蜡状芽孢杆菌wtxj1-16，其分类命名为蜡状芽孢杆菌(bacillus cereus)，该菌株已于2015年6月12日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为cgmcc no.10979。
9.一种具备除铬降氯特性的蜡状芽孢杆菌wtxj1-16在废水中除铬降氯的应用。
10.优选地，所述应用为：将蜡状芽孢杆菌wtxj1-16的菌悬液加入废水中，使废水中初始菌含量为1
×
10
9-9
×
109个/ml，在ph值6.0-8.0、培养温度32-36℃、转速180r/min条件下培养24-28h。
11.优选地，所述菌悬液包括无机盐液体培养基，所述无机盐液体培养基的组成为k2hpo4·
3h2o 13.755g/l、nah2po44.5g/l、(nh4)2so41g/l，ph 7.0或k2hpo410.5g/l、nah2po44.5g/l、(nh4)2so41g/l，ph 7.0。
12.优选地，所述废水中包含有cr(vi)和邻、间、对三种混合二氯苯，其中，cr(vi)的浓度不高于40mg/l；邻二氯苯、间二氯苯和对二氯苯的浓度均不高于100mg/l，且邻二氯苯、间二氯苯和对二氯苯的浓度比为1：1：1。
13.优选地，初始菌含量为5
×
10
9-9
×
109个/ml。
14.优选地，ph值为7.5。
15.优选地，培养温度为34℃。
16.本发明的有益效果：
17.本发明公开了一种蜡状芽孢杆菌wtxj1-16除铬降氯特性及其应用，该菌株为有机氯优势降解菌，能以二氯苯为碳源，在降解二氯苯的同时，还能将cr(vi)还原为cr(iii)，具有对二氯苯和cr(vi)混合废水的去除特性。本发明为处理二氯苯和cr(vi)混合废水找到了一种新思路和新方法，有望助力以废治废、节能减排的目标。
附图说明
18.附图用来提供对本发明的进一步解释，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
19.图1为蜡状芽孢杆菌wtxj1-16对废水中六价铬的降解效果；
20.图2为蜡状芽孢杆菌wtxj1-16对废水中二氯苯的降解效果，图中，1为邻二氯苯、2为间二氯苯，3为对二氯苯；
21.图3为蜡状芽孢杆菌wtxj1-16在不同邻、间、对三种混合二氯苯浓度条件下六价铬(a)和二氯苯(b)的降解效果；
22.图4为蜡状芽孢杆菌wtxj1-16在不同cr(vi)浓度条件下六价铬(c)和二氯苯(d)的降解效果；
23.图5为蜡状芽孢杆菌wtxj1-16在不同初始菌含量下六价铬(e)和二氯苯(f)的降解效果；
24.图6为蜡状芽孢杆菌wtxj1-16在不同ph下六价铬(g)和二氯苯(h)的降解效果；
25.图7为蜡状芽孢杆菌wtxj1-16在不同培养温度下六价铬(i)和二氯苯(j)的降解效果。
具体实施方式
26.下面结合本发明的具体内容，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
27.一、菌株的保藏
28.蜡状芽孢杆菌wtxj1-16于2015年6月12日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为cgmcc no.10979。
29.二、蜡状芽孢杆菌wtxj1-16的活化与种子液制备
30.菌种活化：取实验室-70℃保藏的蜡状芽孢杆菌wtxj1-16株1管，立即放置38℃-40℃水浴中快速复苏并适当快速摇动，直到内部结冰全部溶解为止。取少量冻存管菌液，移至lb固体培养基上连续转接两次活化。
31.种子液制备：将活化的菌株分别转接到200ml的lb液体培养基中，于37℃培养约20-24小时，制成种子液(od
600nm
＝0.4-0.6，或初始菌浓度为3-5
×
109cfu/ml)。
32.三、蜡状芽孢杆菌wtxj1-16在废水中除铬降氯实验
33.实施例1
34.配制邻、对、间3种二氯苯混合物(1:1:1)和重铬酸钾的混合废水，3种二氯苯的浓度均为50mg/l，初始cr(vi)浓度为30mg/l，蜡状芽孢杆菌wtxj1-16的初始菌含量为5
×
109个/ml，在ph为7.0，培养温度为34℃，转速180r/mi n条件下培养28h。蜡状芽孢杆菌wtxj1-16对六价铬和二氯苯的降解效果如图1和2所示。
35.由图1和图2可见，说明蜡状芽孢杆菌wtxj1-16有降解cr(vi)和混合二氯苯的能力。
36.四、蜡状芽孢杆菌wtxj1-16对二氯苯和cr(vi)混合废水去除单因素实验
37.实施例2
38.将蜡状芽孢杆菌wtxj1-16接种到无机盐液体培养基(k2hpo4·
3h2o13.755g/l、nah2po44.5g/l、(nh4)2so41g/l，ph 7.0)中，制成菌含量为5
×
10
10-10
×
10
10
个/ml的菌悬液，于4℃保藏备用。在不同发酵条件下(接种量、培养温度、ph、3种二氯苯浓度、初始cr(vi)浓度)，进行单因素试验，以获得蜡状芽孢杆菌wtxj1-16适宜发酵特性和发酵能力。
39.取适量蜡状芽孢杆菌wtxj1-16的菌悬液使体系中菌密度为1
×
10
9-9
×
109个/ml，加入含有cr(vi)和邻、间、对三种混合二氯苯的富营养废水中，在ph6.0-8.0、降解温度32-36℃、邻、间、对三种混合二氯苯浓度为0-100mg/l(邻、间、对三种二氯苯1：1：1，各0-100mg/l)、cr(vi)浓度为0-40mg/l，转速180r/mi n条件下培养28h，探索蜡状芽孢杆菌wtxj1-16在富营养废水中去除cr(vi)和混合二氯苯污染物的的单因素适宜条件。预设的各单因素的中心值分别如下：ph7.0、培养温度34℃、初始菌含量5
×
109个/ml，邻、间、对三种二氯苯1：1：1，各50mg/l，cr(vi)浓度为20mg/l。
40.(1)在其他单因素中心值不变的情况下，改变邻、间、对三种二氯苯(1：1：1)浓度分别为0mg/l、25mg/l、50mg/l、75mg/l、100mg/l，结果如图3中a、b所示；
41.(2)在其他单因素中心值不变的情况下，改变cr(vi)浓度分别为0mg/l、10mg/l、20mg/l、30mg/l、40mg/l，结果如图4中c、d所示；
42.(3)在其他单因素中心值不变的情况下，改变初始菌含量分别为1.0
×
109个/ml、3.0
×
109个/ml、5.0
×
109个/ml、7.0
×
109个/ml、9.0
×
109个/ml，结果如图5中e、f所示；
43.(4)在其他单因素中心值不变的情况下，改变ph分别为ph6.0、ph6.5、ph7.0、ph7.5和ph8.0，结果如图6中g、h所示；
44.(5)在其他单因素中心值不变的情况下，改变培养温度分别为32℃、33℃、34℃、35℃和36℃，结果如图7中i、j所示。
45.图3中a、b表明，适宜的初始混合二氯苯浓度为50mg/l。
46.图4中c、d表明，适宜的初始为cr(vi)为20-30mg/l。
47.图5中e、f表明，适宜的初始菌含量范围为5
×
10
9-9
×
109个/ml。
48.图6中g、h表明，适宜的初始ph为7.5。
49.图7中i、j表明，适宜的培养温度为34℃。
50.由图3-7可知，蜡状芽孢杆菌wtxj1-16在无机盐液体培养基中、转速180r/mi n、培养28h，降解cr(vi)和邻、对、间3种二氯苯混合物(1:1:1)的适宜培养条件分别为：初始ph为7.5，培养温度34℃，邻、间、对三种二氯苯各50mg/l，cr(vi)浓度为20-30mg/l，初始菌含量的范围为5
×
10
9-9
×
109个/ml。
51.最后应说明的是：以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，并不用以限制本发明创造，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种具备除铬降氯特性的蜡状芽孢杆菌wtxj1-16，其特征在于，其分类命名为蜡状芽孢杆菌(bacilluscereus)，该菌株已于2015年6月12日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为cgmccno.10979。2.一种具备除铬降氯特性的蜡状芽孢杆菌wtxj1-16在废水中除铬降氯的应用。3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述应用为：将蜡状芽孢杆菌wtxj1-16的菌悬液加入废水中，使废水中初始菌含量为1
×
10
9-9
×
109个/ml，在ph值6.0-8.0、培养温度32-36℃、转速180r/min条件下培养24-28h。4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述菌悬液包括无机盐液体培养基，所述无机盐液体培养基的组成为k2hpo4·
3h2o13.755g/l、nah2po44.5g/l、(nh4)2so41g/l，ph7.0或k2hpo410.5g/l、nah2po44.5g/l、(nh4)2so41g/l，ph7.0。5.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述废水中包含有cr(vi)和邻、间、对三种混合二氯苯，其中，cr(vi)的浓度不高于40mg/l；邻二氯苯、间二氯苯和对二氯苯的浓度均不高于100mg/l，且邻二氯苯、间二氯苯和对二氯苯的浓度比为1：1：1。6.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，初始菌含量为5
×
10
9-9
×
109个/ml。7.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，ph值为7.5。8.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，培养温度为34℃。

技术总结
本发明公开了一种具备除铬降氯特性的蜡状芽孢杆菌WTXJ1-16及其应用，属于微生物技术领域。蜡状芽孢杆菌WTXJ1-16已于2015年6月12日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCCNo.10979。蜡状芽孢杆菌WTXJ1-16能以二氯苯为碳源，在降解二氯苯的同时，还能将Cr(VI)还原为Cr(III)，具有对二氯苯和Cr(VI)混合废水的去除特性。二氯苯和Cr(VI)混合废水的去除特性。二氯苯和Cr(VI)混合废水的去除特性。


技术研发人员：李朝霞 季林丽 王袁 于云江 丁成 孙飞 马卫星 陈天明
受保护的技术使用者：盐城工学院技术转移中心有限公司 江苏易因特环境科技有限公司
技术研发日：2023.05.11
技术公布日：2023/9/20