一种富集培养同型产乙酸菌的方法

文档序号:400788阅读:2531来源:国知局
专利名称:一种富集培养同型产乙酸菌的方法
技术领域
本发明涉及一种经济高效的富集培养同型产乙酸菌的方法,特别是一种采用甲酸钠逐步替代葡萄糖碳源,并投加适量BES以抑制产甲烷生长的方式,在厌氧污泥中,中温定向富集同型产乙酸菌的方法。
背景技术
同型产乙酸菌是一类能够利用厌氧乙酰CoA途径将C02/C0和吐还原为乙酸的厌氧微生物,最显著的特点在于将1分子葡萄糖生成3分子乙酸,理论产量达100%。同型产乙酸菌是一种分布极广、形态差异极大的微生物,既可以自养生活又可以异养生活,在厌氧污泥中占总微生物量的3 11% ;至今为止,已在各种厌氧生境中分离到近20个属,超过 100种不同生理特性的同型乙酸菌,生存条件各不相同。它每年大约生成1013kg乙酸,占整个厌氧产乙酸体系的10 %,因此同型产乙酸菌在全球碳循环过程中占据一个非常重要的地位,也具有应用于工业的巨大潜力。同型产乙酸菌具有诸多工业化的优势如代谢产物广(乙酸、丙酮酸、乙醇、乳酸等),都是有用的基本有机化工原料;对生存条件要求不是很高,适于厌氧生长但又能耐受一定的氧分压;在异养生长的同时能利用厌氧乙酰辅酶A途径还原部分二氧化碳,使二氧化碳减量化、资源化。因此富集和定向培养污泥中的同型产乙酸菌具有重大的意义。对于同型产乙酸菌的富集已有很多报道,但是大多是纯菌培养。纯菌培养具有成本高、操作困难、培养菌种相对单一等特点。在混菌培养同型产乙酸菌领域中,Ryan P(Ryan P, Forbes C, McHugh S.Enrichment of acetogenic bacteria in high rate anaerobic reactors under mesophilicand thermophilic conditions. Water research,2010,44 4261-4269)等利用蔗糖、乙酸、香草酸钠和甲酸钠对厌氧污泥在中温和高温条件下富集同型产乙酸菌,并比较两种条件下的富集效果,此实验是在未抑制甲烷菌活性条件下进行的, 整个培养过程经过588天完成,对富集效率和数量方面未作具体说明。因此在抑制产甲烷条件、简化培养手段、缩短培养时方面需要做进一步研究。

发明内容
本发明的目的是提供一种在抑制产甲烷条件下,利用甲酸钠的投加,选择性地富集培养厌氧污泥中同型产乙酸菌的方法。其理论基础是同型产乙酸菌可通过乙酰辅酶A途径对甲酸钠进行优先利用,在混菌培养过程中,具有竞争优势。技术方案首先驯化厌氧污泥,是产酸微生物占主要地位,然后加热污泥,杀灭产甲烷菌,再将污泥活化,最后在添加BES抑制产甲烷菌活性的条件下,通过葡萄糖为碳源的扩大培养和甲酸钠为碳源的选择性富集培养逐步完成对同型产乙酸菌的富集。本发明的有益效果本发明采用在反应器中投加甲酸钠,使同型产乙酸菌逐步得到富集。此方法一方面可以使厌氧污泥中的同型产乙酸菌比例增加,为同型产乙酸菌产生具有各种经济价值的终产物提供有利条件;另一方面,对混菌培养微生物提供了一种方法;同时,可以利用培养的污泥吸收(X)2减少温室气体排放,使其资源化。


图1甲酸钠利用率A.第一阶段 B.第二阶段 C.第三阶段
具体实施例方式下面通过具体实施例对本发明做进一步说明,但本发明并不局限于此。实施例1 利用甲酸钠进行同型产乙酸菌的选择性培养将取自无锡卢村污水处理厂脱水污泥进行驯化,使产酸菌作为主要菌群。具体驯化条件为在UASB反应器中接种厌氧污泥,以IOgAX6H12O6,0. 5g/L NH4CUO. 3g/L MgCl2, 0. 25g/LK2HP04、0. 25g/L KH2PO4,和含有 0. 025g/LFeCl3、0. 016g/LNiS04、0. 025mg/LCaCl2、 0. 0115g/LZnCl2、0. 0105g/LCoCl、0. 005g/LCuCl2 和 0. 015g/LMnCl2 混合作为培养液,进行驯化。混合作为营养液,用于驯化污泥(HRT = lh,35°C,pH定期监控)至出水pH = 4士0. 2, 并稳定两天。驯化后的污泥置于烘箱经105°C加热2h,杀灭产甲烷菌,然后在有效容积为 IOL的UASB反应器中35°C活化48h。在此过程中利用的的培养液与驯化污泥过程中的培养液相同。取4gVS/L的活化后的污泥接种到有效体积为5L的UASB反应器中,在进水pH = 7,HRT= ld,中温静置培养条件下开始选择性培养。首先在第一阶段利用4g/L葡萄糖配置的营养液(其他成分与驯化污泥所用到的相同),扩大培养10天。进入第二阶段添加1. 3g/ L的甲酸钠进入培养液,同时逐渐减少培养液中葡萄糖添加量直至为Og/L,培养10d。利用定量PCR方法测这两阶段结束后的污泥,结果表明,通过此方法的培养,污泥中的fhs基因数目比最初的增加约3倍,实现了同型产乙酸菌数量的增加。表1为驯化过程中,同型产乙酸菌数量及总菌数。表3为驯化的碳源浓度参数。表 权利要求
1.一种富集培养同型产乙酸菌的方法,其特征是利用甲酸钠作为碳源,利用产甲烷菌抑制剂二溴乙酸磺酸钠BES作为抑制产甲烷菌的药剂,对经酸化驯化后的厌氧污泥在厌氧反应器中进行选择性培养,当接种污泥VS为3-10g/L,甲酸钠投加量为2-8g/L时,实现了同型产乙酸菌的定向富集。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征所述BES浓度为30 50mmol/L。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征是BES的添加方式为在初始发酵阶段添加一次 BES,在发酵过程中有甲烷气体产生再次添加剩余BES。
全文摘要
本发明公开了一种富集培养同型产乙酸菌的方法,在抑制产甲烷条件下,以甲酸钠为碳源,对厌氧污泥中同型产乙酸细菌进行选择性培养,通过调整甲酸钠浓度,可实现厌氧污泥中同型产乙酸菌的富集。本发明以甲酸钠为碳源,以BES为产甲烷抑制剂,在UASB反应器中,对经过酸化驯化的厌氧污泥进行中温厌氧选择性培养。当甲酸钠投加量为1.3g/L~13g/L,BES投加量为30~50mmol/L,初始pH为7±0.5,经过一段时间的连续培养,同型产乙酸菌数目扩大了两个数量级。此结论对研究同型产乙酸菌的培养有重要作用,并为混菌条件下培养某种共同特质的微生物提供了参考。
文档编号C12N1/20GK102433278SQ20111041629
公开日2012年5月2日 申请日期2011年12月13日 优先权日2011年12月13日
发明者刘和, 刘宏波, 符波, 马琳 申请人:江南大学
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