[发明专利]利用柠檬酸废水生产类球红细菌微生物肥料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微生物领域，具体地说是一种利用柠檬酸废水生产类球红细菌微生物肥料的方法。

背景技术

柠檬酸作为一种重要的化工原料和食品添加剂被广泛应用，其生产是以薯干或玉米为原料，依次经原料处理、发酵、提取、精制等工序制得产品。柠檬酸废水主要来自发酵和提取工序产生的中和液、洗糖水、洗罐水和洗滤布水，COD浓度多为15000～25000mg/L，属于高浓度有机废水。据统计，每生产1吨柠檬酸，产生高浓度废水7.5～15吨。直接排放会对环境将造成严重污染，处理达标排放费用高昂。

类球红细菌(Rhodobacter sphaeroides)属于细菌域中紫色细菌群的α亚群，具有广泛的代谢方式，可以在多种生长条件下生长。如它具有广泛的能量代谢机制，包括：光合作用、无机营养、好氧和厌氧呼吸等。它还可以固定氮分子，合成重要生物活性物质四吡咯(tetrapyrroles)、叶绿素(chlorophylls)、血红素(heme)、维生素B12等(http://mmg.uth.tmc.edu/sphaeroides/introduction/introduction.html)。

大量研究文献表明，类球红细菌已经成为一种非常有工业化开发潜力的微生物(赵凯，于影，姜丹等.1株类球红细菌及其降解敌敌畏的特性。环境科学，2009，30(4)：1199-1204)。已有多篇文章报道了利用类球红细菌发酵生产5-氨基乙酰丙酸(ALA)；ALA可促进植物叶绿素合成，增强植物抗逆性，促进植物生长。用类球红细菌来生产辅酶Q10的文献也很多；辅酶Q10是人体内具有重要作用的辅酶之一，又称泛醌，它在体内呼吸链中质子移位及电子传递中起重要作用，是细胞呼吸和细胞代谢的激活剂，也是重要的抗氧化剂和非特异性免疫增强剂，已经广泛应用于临床药物、保健品和化妆品。还有文献报道了类球红细菌发酵生产类胡萝卜素、氢气等。我们也发现了类球红细菌促进植物生长的特性。鉴于类球红细菌的巨大应用潜力，美国休斯顿得克萨斯大学健康科学中心微生物学和分子遗传学系的研究人员已经开展了类球红细菌基因组计划研究，测序工作已经于2005年完成，功能基因研究也取得了长足进展。

类球红细菌的培养方法有多种，如：中国专利(专利号：200510132627.3)中公开了一种类球红细菌的生产方法，其培养基以乳酸为主要碳源，添加少量无机盐、微量元素和生长因子，实现了工业化发酵培养规模。中国专利(申请号：200810116206.5)中公开了一种利用类球红细菌生产辅酶Q10的方法，其培养基以葡萄糖、白砂糖和玉米浆为碳源，添加少量无机盐，实现了辅酶Q10的高产率。而以柠檬酸废水为主要培养基原料，培养类球红细菌的方法未见文献报道。

发明内容

本发明的技术任务是针对上述现有技术的不足，提供一种能够资源化利用柠檬酸废水生产类球红细菌微生物肥料的方法。

本发明所使用的菌株是由发明人分离筛选出来的一株高效促进植物生长的类球红细菌(Rhodobacter sphaeroides)菌株，该菌株于2010年4月20日保藏在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.3757，保藏单位地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，邮编：100101。

本发明的技术任务是按以下方式实现的：利用柠檬酸废水生产类球红细菌微生物肥料的方法，其特点是，该方法包括以下步骤：

a、柠檬酸废水预处理：

先用清水稀释柠檬酸废水至COD浓度12000～15000mg/L，再用氢氧化钠水溶液调节柠檬酸废水pH到6.5-7.5，于115～126℃灭菌10～35分钟；

b、液体种子制备：

向装有上述预处理好的柠檬酸废水的三角瓶中接种斜面保藏的类球红细菌，于30～37℃，120～200转/分振荡培养24～48小时，得到液体种子；

c、液态发酵：

以2％～20％的体积比向装有预处理好的柠檬酸废水发酵罐中接种上述液体种子，于25～37℃通无菌空气培养12～48小时，得到发酵液；

d、后处理：

上述培养好的发酵液经分光光度计测定OD660值1.0～1.5或细菌计数达至10⁹～10¹⁰CFU/mL后包装，即得类球红细菌微生物肥料成品。

进一步的：

步骤a中所用清水是指自来水或井水。

步骤b中氢氧化钠水溶液的浓度为12-20N。

本发明的利用柠檬酸废水生产类球红细菌微生物肥料的方法与现有技术相比具有以下突出的有益效果：