申请日2004.12.28
公开(公告)日2012.02.01
IPC分类号C12N1/20; C12R1/01; C02F103/32; C02F3/34
摘要
本发明提供了一种通过在印度分离的细菌菌株微小杆菌来中和饮料工业废水的方法，该菌株能够在1-1.5小时内将废水的pH从12.00降低到7.00单位。
权利要求书
1.一种细菌分离株微小杆菌MTCC5183，其特征在于能够在pH 10-12下生长并且能够将饮料工业废水从高pH12.0-11.5中和到中性pH 7.5-7.0，其中所述细菌分离株是革兰氏阳性的、非能动的、棒形和氧化酶 阴性的，能够水解淀粉，能够从甘油，纤维二糖，D-甘露糖，甘露醇，甲 基α-D-葡糖苷，苦杏苷和熊果苷中产生酸。
2.一种使用权利要求1的细菌分离株微小杆菌(Exiguobacterium sp.)MTCC5183中和pH在12.0-11.5范围的饮料工业的碱性废水的方法， 所述细菌分离株保藏在布达佩斯条约认可的国际保藏机构IMTECH，39A 区，昌迪加尔，印度，其特征在于所述方法包括以下步骤：
a)通过提供在碱性杆菌培养基中的淤泥提取物，富集被细菌污染的活 性淤泥;
b)培养细菌;
c)在达到所需生长后，通过离心获自步骤(b)的培养物来分离细菌， 以获得细菌细胞的沉淀;
d)将获自步骤(c)的沉淀溶解在磷酸盐缓冲液中;
e)通过加入从步骤(d)中获得的细菌沉淀来中和pH在12.0-11.5范围 内的饮料工业碱性废水。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于其中以1∶5-1∶10的活性淤 泥：培养基的比率在100-120rpm，33-35℃下进行40-48小时的淤泥富集。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于其中在碱性杆菌培养基 中，pH为11.0-12.0和37-34℃下进行细菌的培养。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于其中在达到通过光密度为 1.5-2.0所证实的生长后，通过离心获自步骤(b)的培养物来分离细菌。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于其中通过取5-7g高压灭 菌瓶中的新鲜活性淤泥进行淤泥的富集，所述高压灭菌瓶中含有 100-110ml的淤泥提取物，100ml碱性杆菌培养基和加入的50μl用于抗真 菌的Candid B。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于其中通过在约4000rpm 下离心无菌的淤泥混和物约20分钟来制备淤泥提取物。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于其中通过将活性淤泥以 1∶5-1∶10的比率溶解在蒸馏水中，并在约15psi下高压灭菌约1小时来制备 灭菌的淤泥混合物。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于其中碱性杆菌培养基包含 比率约为1.0∶0.5∶1.0∶0.1∶1.0重量/重量的蛋白胨，酵母提取物，葡萄糖， K2HPO4和Na2CO3。
10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于其中淤泥提取物和碱性 杆菌培养基的比率是1∶5-1∶10。
11.根据权利要求2所述的方法，其特征在于其中在培养基、温度、 pH和碳源确定的条件下培养所述细菌分离株。
12.根据权利要求2所述的方法，其特征在于其中在使用碱性杆菌培 养基，接着在32-37℃/80-120rpm下温育8小时的确定的条件下培养所述 细菌，用于中和饮料工业碱性废水。
13.根据权利要求2所述的方法，其特征在于其中在达到通过光密度 为2-2.5而证实的大量生长后离心生长的培养物。
14.根据权利要求2所述的方法，其特征在于其中将细菌微小杆菌用 作全细胞。
说明书
中和碱性饮料工业废水的生物技术方法
技术发明领域：
本发明涉及细菌分离株-微小杆菌(Exiguobacterium sp.)(MTCC 5183)，其保藏在布达佩斯条约认可的国际保藏机构IMTECH，39A区，昌迪加尔，印度。更具体地，本发明涉及制备用于中和来自饮料业的高碱性废水的细菌分离株-微小杆菌的方法，该菌株保藏在布达佩斯条约认可的国际保藏机构IMTECH，39A区，昌迪加尔，印度。
背景技术
背景和现有技术
严格的法律和权威机构频繁的检查反映了目前社会对环境的关注。因此，例如，目前，当排除到接收水道或污水系统中时，最低限度仅允许工业如饮料工业废水的pH偏离中性点。取决于应用，可获得各种化学品来中和的饮料工业高碱性废水。在多数情形中，使用硫酸(H2SO4)。终端使用者必须考虑使用的浓度，必须仔细分析涉及的所有化学反应，必须阅读制造商的警示和说明，并且必须考虑关于危险液体的公共安全措施。
处理废水的方法包括用化学品处理，所述化学品可以是酸性或碱性，加入废水中时能够形成酸或碱。取决于应用，可获得各种化学品用于工业中和，不论是中和酸性溶液或碱性溶液。
用于酸性或碱性中和的最常使用的中和化学品是98%硫酸和50%氢氧化钠。在很多情形中，它们是非常好的选择，然而，在选择化学品时需要进行许多考虑，并且它们可能并非常常是最佳选择。
选择用于中和酸或碱的化学品常常与设计中和体系一样重要。下面列出了一些选择化学品考虑的重点：
·健康和安全性。
·成本和便利性。
·中和化学品的物理性能。
·存储环境。
化学品选择标准的一个说明如下：
健康和安全性：混合化学品可导致极度的危险或有害反应。例如，向具有氰化物的溶液中添加任何的酸导致释放致死的HCN气体。
成本和便利性：大多数酸和碱在多数应用中发挥作用。例如，硫酸(H2SO4)是低成本的，并且比硝酸更有效。在评估成本时浓度也是一个重要的考虑因素。例如，可以接近0%-98%的浓度范围来购买硫酸。浓度越高，通常花费越小。
物理性能：必须仔细考虑所选择试剂的物理性能。例如，50%氢氧化钠(NaOH)在低于60°F的温度下开始结冰。将浓度降低至25%完全消除了这一顾虑。例如，盐酸(HCl)严重除气(out gasses)。该气体非常具有腐蚀性，并且侵蚀所有金属物品。因此，如果使用HCl，必须是适当通风，或在气体可容易消散的室外使用。
存储环境：关注存储问题如罐的类型和可利用的次级污染，操作者对处理危险化学品的熟练度，再填满存储容器或从大容积罐中转移程序的危险性。
最常使用的中和化学品如下：
·酸：硫酸，盐酸，硝酸，磷酸和在水中形成碳酸的二氧化碳。
·碱：氢氧化钠(苛性钠)，氢氧化钙，碳酸钙(石灰或石灰石)和氢氧化铵。
用酸中和
世界上最广泛使用和生产的化学品是硫酸。可获得的浓度范围是0%-98%，在所有普遍用于中和反应的酸中，其是最经济的。它比使用HCl或HNO3更容易和安全，并且除磷酸以外，它比其它酸更有效。硫酸的典型使用浓度范围是25%-96%。然而，通常推荐使用30%-50%浓度的硫酸。
盐酸(HCl)，也已知为muriatic acid，是在工业上第二个最常使用的酸(硫酸是第二个最常使用的酸)。它非常有效，相对廉价。在最大可获得浓度37%时，HCl的有效性约是硫酸的1/3，因此使得它使用起来相对更昂贵。取决于温度和搅拌，10%浓度以上的HCl变为氯化氢蒸气，其与空气中存在的水蒸汽结合。由此形成的气体具有高度的腐蚀性，并且侵蚀所有 的金属物品，包括建筑物结构，喷头，铜线，不锈钢等。因此，必须是适当通风，或在气体可容易消散的室外使用。
硝酸(HNO3)，尽管是在很多工业中广泛使用的化学品，它仍然不如盐酸或硫酸普及，原因在于它使用起来比两者更昂贵。硝酸与空气中存在的水蒸汽结合变为有害气体。该气体是高度腐蚀性的，并侵蚀所有金属物品，包括建筑物结构，喷头，铜线，不锈钢等。因此，必须是适当通风，或在气体可容易消散的室外使用。
磷酸(H3PO4)，非常广泛用于农业肥料和洗涤产品的生产，它是相对廉价的酸。然而，它仍然不能与硫酸和盐酸充分竞争，原因在于它是弱酸，并且在正常浓度时在水中不能完全解离。这赋于它在使用时比硫酸或盐酸更安全，并且它较少变体气体。它倾向于缓冲中和反应，这使得它用于较慢的容易控制的反应。由于它的成本(与硫酸相比较)和可用性，磷酸不常用于中和体系中。
二氧化碳(CO2)是在地球大气中发现的第三个最浓的气体，CO2本身不是酸。当溶解于水中时，它形成碳酸(H2CO3);就是这种碳酸在溶液中产生碱的中和。CO2最吸引人的特征是它不将水的pH降低在7.0以下(对于所有的实际应用而言)。另外，CO2不具有腐蚀性;然而，由于它比空气更重，因此，一种危险是引起窒息。由于必须将二氧化碳溶解在溶液中使用，因此难于使用该气体，并且它的应用受到限制。这需要使用碳酸化器，或一些方法，以将该气体溶解在溶液中。还发生显著的出气，这不成问题，除非方法还需要固体沉淀。在灌注水泥的操作中，产生大量的碱性废水。对于这类应用而言是极好的选择，原因在于位点是临时的，气体是无危险的，假设考虑保留和混和，可以平行(in-line)使用，并且该气体是自身缓冲的，因此不考虑剂量，它将不会将pH降低到低于7.5-7.0。
嗜碱菌(alkaliphiles)
取决于生长条件，特别是营养，金属离子和温度，对于生长而言，几种微生物显示出多于一种适宜pH。术语“嗜碱菌”用于表示在pH超过9的条件下最适生长或生长良好的微生物。第一篇涉及嗜碱性微生物的碱性酶的报道公开于1971年。在过去的二十年中，我们的研究已经集中在嗜碱 性微生物的酶学，生理学，生态学，分类学，分子生物学和遗传学。这些微生物的工业应用也已经被广泛研究，一些酶如碱性蛋白酶，碱性淀粉酶和碱性纤维素酶已经用于工业规模(Horikoshi.K.(1971)Production of alkaline enzymes by alkalophilic microorganisms.Part 1.Alkaline protease produced by杆菌No，221.Agric.Biol.Chem.36，.1407-1414.，Horikoshi，K.and Akiba，T.(1982)Alkalophilic Microorganisms：A New Microbial World.Springer-Verlag，Heidelberg，Tokyo.)。
随后，很多微生物学家在各种领域发表了许多关于嗜碱性微生物的文章。在pH 10-13的碱性环境中，嗜碱菌的细胞表面可以维持细胞内的pH处于中性。在1995年，通过利用嗜碱性杆菌C-125突变体开发了新的宿主载体系统，该突变体对碱性敏感，并且已经研究了负责嗜碱性(alkaliphily)的基因(Horikoshi，K.(1991)Microorganisms in Alkaline Environments，Kodansha-VCH，Tokyo，Weinheim，New York，Cambridge，Basel.，Kudo，T.，Hino，M.，Kitada，M.and Horikoshi，K.(1990)DNA sequences required for the alkalophily of杆菌sp.strain C-125are located close together on its chromosomal DNA.J.Bacteriol.172，7282-7283.)。
尽管已经将嗜碱菌用于许多工业应用，但没有关于利用它们来中和饮料工业废水的研究报道。一些关于在存在糖的条件下通过细菌的混和物来进行生物中和的工作已经考虑寻求专利的保护，并公开在美国专利申请号09/160422中，题目是“Microbial Composition and a Process Useful for the Neutralization of Alkaline Waste-Water”。
发明内容
发明目的
本发明的主要目的是提供细菌分离株-微小杆菌(MTCC 5183)，其保藏在布达佩斯条约认可的国际保藏机构IMTECH，39A区，昌迪加尔，印度。
本发明的另一个目的是提供制备细菌分离株-微小杆菌(MTCC 5183)的方法，该菌株保藏在布达佩斯条约认可的国际保藏机构IMTECH，39A区，昌迪加尔，印度。
本发明的另一个目的是分离细菌-微小杆菌(MTCC 5183)，其保藏在布达佩斯条约认可的国际保藏机构IMTECH，39A区，昌迪加尔，印度，用于 中和饮料工业的高碱性废水。
