[發(fā)明專利]一種可在堿性條件下高效降解木質素的沙鏈霉菌及其應用

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• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN104560825A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發(fā)明（設計）人: 袁振宏;周桂雄;莊新姝;王聞;余強;王瓊
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C02F3/34;C12R1/465;C02F103/28
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 朱聰聰;莫瑤江

技術領域：

本發(fā)明屬于環(huán)境與新能源技術領域，具體涉及一種可在堿性條件下高效降解木質素的沙鏈霉菌及其應用。

背景技術：

造紙工業(yè)廢水是迄今為止較難處理的污水，也是一種嚴重的工業(yè)污染源，全世界范圍內，各個國家均將此視為公害重點防范和監(jiān)管。據(jù)聯(lián)合國環(huán)境組織估計，全世界造紙工業(yè)每年所排的廢水超過274億噸以上，我國有7000多家中小型造紙廠，每年排放廢水約21～24億噸，污染物總量為119～136萬噸，對環(huán)境的污染僅次于化工和冶金行業(yè)，約占工業(yè)廢水總排放量的10％，位居第三，對我國人民生活和生態(tài)安全造成嚴重威脅。

造紙廢水對環(huán)境的危害一個主要的原因是廢水中含有高濃度的木質素及其衍生物，對造紙廢水的處理其中一個最主要的問題就是去除這些木質素及其衍生物。目前主要的處理方法有：堿回收法、酸析法、生物法等，其中堿回收法是造紙黑液治理研究中最成熟的處理方式，也是現(xiàn)階段造紙廠實際運行較好的治理技術，但堿回收法在應用時存在著投資大、能耗高、工藝復雜及對備料、黑液提取、除硅要求高等缺點，因此，由于成本問題很難被造紙廠尤其是中小型造紙廠所接收。酸析法操作簡單，通過加酸將造紙廢水中的木質素分離出來，對木質素進行回收，應用方便，但操作過程中需要加入大量無機酸，上清液呈強酸性，后續(xù)處理較難進行，治理成本高和二次污染。相對于目前常用的堿回收法及酸析法等，利用生物法處理造紙廢水去除廢水中的木質素具有成本低、不對環(huán)境造成二次污染等優(yōu)點，因此具有很好的應用前景。

但傳統(tǒng)的生物處理方法降解造紙廢水的木質素也存在著一些缺陷，其中最主要的由于目前的造紙工藝中主要采用的是堿法蒸煮工藝處理原料，因此，造紙廢水的pH很高，在生物法處理這些黑液的時候需要先調低pH值以適應微生物生長，這大大增加了工藝的復雜程度及成本。因此，利用耐堿性的微生物直接處理造紙廢水去除廢水中的木質素，將具有非常重要的應用價值。目前報道過的降解木質素的微生物主要有白腐菌、褐腐菌、軟腐菌等，這些微生物都能在酸性或者中性條件下降解木質素，但都很難在高pH的堿性條件下存活并且降解木質素。

發(fā)明內容：

本發(fā)明的第一個目的是提供一種可在堿性條件下高效降解木質素的新菌種：沙鏈霉菌(Streptomyces?psammoticus)Y-8，該菌于2014年09月02日保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心(CGMCC)，地址：北京市朝陽區(qū)北辰西路1號院3號，中國科學院微生物研究所，保藏編號：CGMCC?No.9635。

對菌株的形態(tài)特征觀察：革蘭氏陽性，菌落分散成地衣狀，菌絲成灰白色，孢子呈橢圓狀，表面光滑。

用細菌DNA提取試劑盒提取沙鏈霉菌(Streptomyces?psammoticus)Y-8的全基因，然后以提取的基因為模板，以通用引物63f：5’-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3’；1387r：5’-ACGGCTACCTTGTTACGACTT-3’進行PCR擴增，Y-8的16S?rDNA序列如SEQ?ID?NO：1所示。將獲得的序列提交NCBI(www.ncbi.nlm.nih.gov)進行Megablast，獲取同源性高的相關序列，用ClustalX軟件進行比對，Mega軟件進行系統(tǒng)發(fā)育分析，采用鄰接法構建系統(tǒng)發(fā)育樹。根據(jù)16S?rDNA序列所作的系統(tǒng)發(fā)育樹如圖1所述。擴增得到1.6kbp的基因序列，在GenBank核酸序列數(shù)據(jù)庫中進行同源序列搜索，Y-8與Streptomyces?psammoticus(AY999862.1)的同源性為99％，Y-8為沙鏈霉菌的新菌株，將其命名為沙鏈霉菌(Streptomyces?psammoticus)Y-8，GenBank接受號為KP208682。

對沙鏈霉菌(Streptomyces?psammoticus)Y-8的研究表明：在堿性條件下，7天內對磺化木質素的降解率達到29.71％，對硫酸鹽木質素的降解率達到26.43％。表明本發(fā)明的沙鏈霉菌(Streptomyces?psammoticus)Y-8在堿性條件下具有較好的木質素降解活性。因此，本發(fā)明的第二個目的是提供沙鏈霉菌(Streptomyces?psammoticus)Y-8在堿性條件下降解木質素的應用。

所述的沙鏈霉菌(Streptomyces?psammoticus)Y-8在堿性條件下降解木質素的應用，具體降解方法包括以下步驟：

(1)、在堿性條件下制備沙鏈霉菌(Streptomyces?psammoticus)Y-8作為降解木質素的接種物；