[发明专利]一株类芽孢杆菌及其产生的微生物胞外多糖絮凝剂及应用

说明书

（一）技术领域

本发明涉及一株类芽孢杆菌（Paenibacillus sp.）ZD01，以及由其发酵产生的微生物胞外多糖絮凝剂及其应用。

（二）背景技术

随着我国工业迅猛发展，含重金属离子、色素及其他悬浮颗粒等污染物的工业废水及生活污水大量排放，对环境造成的污染日益严重。絮凝法是废水处理的重要方法之一，该技术己被广泛用于给排水、废水处理和污泥脱水等多个领域。其目的是使污水中悬浮物颗粒、色素、重金属离子等污染物凝聚为大的絮凝体，以便从水中分离出来，因此絮凝剂的好坏直接影响水质净化的效果。根据絮凝剂的组成，将其分为：无机絮凝剂如铝盐、铁盐和无机高分子絮凝剂；人工合成的高分子有机絮凝剂如聚丙烯酰胺和聚乙烯亚胺等;天然的生物絮凝剂如海藻酸钠和其他微生物絮凝剂等。

目前为止已报道的微生物絮凝剂的成分有多糖、蛋白质、糖蛋白和核酸等，其中以多糖居多。微生物胞外多糖（exopolysaccharide，EPS）是指微生物细胞在生长过程中合成并分泌到胞外的一类由多个单糖失水缩合连接起来的长链高分子聚合物。其中部分多糖能具有使废水中难降解的固体悬浮颗粒、菌体碎片及其他胶体粒子等杂质凝集、沉淀的絮凝特性，可成为新型的微生物絮凝剂。这类絮凝剂与传统的无机絮凝剂及人工合成的高分子絮凝剂相比，具有对人类和环境无毒无害，安全、高效，生物可降解无二次污染等独特优点，在城市生活污水、工业废水方面具有较大的应用潜力。

（三）发明内容

本发明的目的是提供一株类芽孢杆菌（Paenibacillus sp.）ZD01及其所产的胞外多糖絮凝剂PE-1，并进一步提供了该絮凝剂在废水处理中固体悬浮物的沉淀、染料色素的脱色及重金属离子的去除等方面的应用。

本发明采用的技术方案是：

一株类芽孢杆菌（Paenibacillus sp.）ZD01，保藏于中国典型培养物保藏中心，地址：中国，武汉，武汉大学，邮编430072，提议的分类命名为Paenibacillus sp. ZD01，保藏日期：2012年11月20日，保藏编号CCTCC No：M 2012463。

本发明提供的菌株类芽抱杆菌（Paenibacillus sp. ）ZD01从多地多生境采集土样，采用平板稀释法分离，经鉴定具有产生物多糖絮凝剂的性能。

本发明提供的菌株在营养肉汤平板上培养24h 后菌落呈圆形，边缘整齐，表面光滑湿润，无色不透明，培养5-7 天后表面突起褶皱。

本发明提供的菌株革兰氏染色可变，好氧，杆状，长2. 8 ~ 4.8μm ，宽0.3 ~1. 11 m ，具有周生鞭毛，能产端生椭圆形芽胞；有氧化酶、接触酶活性，且硝酸还原反应为阳性。不产生硫化氢，能水解干酪素、明胶。

所述的类芽孢杆菌ZD01在制备微生物胞外多糖絮凝剂中的应用。

本发明还涉及由所述类芽孢杆菌ZD01发酵产生的微生物胞外多糖絮凝剂PE-1，是由菌株经好氧发酵分泌到胞外产生的一种微生物多糖，其骨架由葡萄糖、葡萄糖醛酸、甘露糖、木糖、鼠李糖组成，其摩尔比为1：1：2：2：0.1，分子量7×10⁶道尔顿。

所述微生物胞外多糖絮凝剂PE-1由如下方法制得：类芽孢杆菌CCTCC No：M 2012463接种至发酵培养基，28～32℃，100 ~ 200rpm 旋涡振荡培养3~4 天，得到含所述微生物胞外多糖絮凝剂PE-1的发酵液；所述发酵培养基组成如下：蔗糖30~60g/L；酵母提取物0.1~1.0g/ L；蛋白胨5~8g/ L；磷酸二氢钾1~5g/ L；硫酸镁0.1~1.0g/ L；氯化铁0.01~0.05g/ L；氯化锰0.01~0.05g/ L，溶剂为蒸馏水，pH7.0~7.5。

在发酵培养之前通常还需要进行种子扩大培养，种子培养基可为常规的营养肉汤培养基，具体方法可如下：

（1）种子培养：制作常规的营养肉汤培养基，接种菌株（Paenibacillus sp.）ZD01，30℃，200rpm培养24h，获得种子液；

（2）发酵：种子液以5～10%（v/v）的接种量转接至发酵培养基，28～32℃，100 ~ 200rpm 旋涡振荡培养3~4 天，得到含絮凝剂的发酵液。发酵培养基的组成:蔗糖50g/ L；酵母提取物0.5g/ L；蛋白胨6.5g/ L；磷酸二氢钾2g/ L；硫酸镁0.5g/ L；氯化铁0.02g/ L；氯化锰0.02g/ L，溶剂为蒸馏水，pH7.2。

通过上述步骤，本发明的絮凝剂产量在25g/L以上。