[发明专利]造纸废液作底物的特异培养基

说明书

一.技术领域

本发明涉及一种利用造纸废液培养微生物的培养基，属于环境微生物技术领域，涉及微生物学和生物化学等。

二.技术背景

以物质转化为基础的化学加工业是国民生产的重要支柱之一，但传统的化学加工过程是以人造的化学品和化学催化剂为媒介，其过程污染环境和效率低下是最突出的问题。因此，近年利用微生物的生物催化和生物转化功能生产人类需要的物质是研究开发非常活跃的领域，涉及食品加工，维生素，抗菌素的生产，生物新材料如，3-丙二醇，长链二元酸，乳酸等，酶制剂等领域。在酶制剂中，蛋白酶作为工业用酶广泛用在工业加工过程中，如洗涤，制药，食品，制革和丝绸等。其中，洗涤用酶是最主要的工业用酶。由于洗涤条件的特殊性，在碱性环境中能起作用的碱性蛋白酶是最为重要的工业用酶，占了全球酶产量的25％以上。

利用微生物的生物催化和生物转化功能生产人类需要的物质通常有六大营养要素：碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水。常用的人工培养基是由葡萄糖，蛋白胨，酵母提取物，磷酸二氢钾，硫酸镁，硫酸亚铁等组成，再加琼脂使液体培养基固化。目前，碱性蛋白酶的生产可以通过芽孢杆菌发酵制得，研究发现，采用骨胶制成的半固体培养基培养芽胞杆菌生产碱性蛋白酶比传统的液体发酵可显著提高碱性蛋白酶的单位产量。造纸废液中含有大量的碳水化合物，通常具有很高的化学耗氧量和很强的碱性，可以用作培养微生物制备碱性蛋白酶的基本培养基。

我国目前造纸业每年产生的废液超过25亿吨，其中达标排放的仅有3亿吨，其废水排放量居轻工行业之首，占全国工业总排放量的11％，仅次于化学工业及钢铁工业的年排水量，居第三位。由于运行成本高，我国大多数造纸企业都只对中段水以下的废水进行处理，而占总废水排放量20％的黑液基本没有处理，企业或者要么在污水暂存池存放废水，要么偷偷将不合规格的废水直接排入河流和湖泊。造纸废水对环境的污染已严重影响我国公众的身体健康。

微生物处理造纸废水黑液的研究领域被誉为“从根本上降低能耗和消除污染的有效途径”。目前限制微生物处理技术推广应用的关键技术难点在于1)现有的微生物菌株要求废液的pH6-9，化学耗氧量COD值不超过10000mg/升，使微生物处理还不能成为废液处理的主要技术；2)缺乏能促进微生物快速在废液中增殖的培养基。

通过基因工程或改良培养基等现代技术，可以使一些微生物能够在极端环境中生长。如日本采用电极法处理培养基后，细菌Escherichia coli可以在pH大于10.5的强碱性条件下生长并分解残留的有毒化合物。

三.发明内容

要解决的技术问题

本发明的目的是通过改良造纸废液提供一种微生物培养基的配方，这种配方利用造纸废液为原料制成了一种特异培养基，一方面可以废物利用，解决造纸废液处理存在的问题，另一方面可提供一种特殊的价格低廉的微生物培养基，使利用微生物进行的生物转化如碱性蛋白酶的生产更具竞争力。

技术方案

本技术领域的技术人员知道，微生物的生长需要的基本养分通常有六大营养要素：碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水。

造纸废液中含有大量的碳水化合物，无机盐和水等。同时，由于废液中的有机物含量极高，化学耗氧量(COD)和溶液的pH值很高，废液基本不适合微生物生长。前期的一些研究发现在COD值在4028~10000mg/升，pH为7.5-8.5的造纸黑液中，微生物可以生长并部分去除COD。当废液的pH高于9时，微生物基本不能生长。

本发明通过向造纸废液中添加含氮化合物和生长因子提供一种促进细菌在废液中快速增殖的培养基。所述的培养基为造纸废液加含氮化合物和生长因子，造纸废液是造纸过程中产生的造纸黑液或中段水，COD值从10001到350000mg/升，pH从9.1到14。含氮化合物和生长因子是选自一种或多种无机和有机化合物如磷酸二氢钾，尿素，酵母提取粉，海藻糖氨，麦芽提取粉，菇类多糖氨，蛋白质，氨基酸，脂肪胺，芳胺，碳酸氢铵，碳酸铵，硫酸铵，磷酸铵(磷酸一铵，磷酸二铵)，硝酸，亚硝酸，硝酸钙，硝酸铵，氨，氯化铵等。

本发明的实施步骤为：

1)固体培养基：取造纸废液1000毫升，加1克海藻糖氨，20克琼脂，经灭菌消毒后，取未消毒灭菌的造纸废液划线接种，在30℃下培养48小时后，获得了一种周边光滑，中心微凹陷，乳黄色的细菌菌落。

2)菌种制备：取上述培养基上生长的菌落，用步骤1的培养基和培养条件培养48小时，制得菌种。