一種米曲霉降解廢水中蒽醌類化合物工藝技術的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種米曲霉降解廢水中蒽醌類化合物工藝技術，涉及生物工程領域。即利用米曲霉作為出發菌株，通過液體搖瓶培養、液體菌種擴大培養、菌液轉接到含有蒽醌類化合物廢水并補充一定的營養物質，進行發酵培養。采用此工藝蒽醌類化合物去除率可以達到60～100%，同時可以獲得用作飼料添加劑的菌體和活性分子。
【專利說明】一種米曲霉降解廢水中蒽醌類化合物工藝技術
【技術領域】
[0001]本發明涉及生物工程【技術領域】，特指利用米曲霉降解含有蒽醌類化合物的廢水。將原廢水濃縮或稀釋至蒽醌類化合物含量在I~50克/升后，補充培養基成分，接入米曲霉菌種降解廢水中的蒽醌類化合物。米曲霉降解后，蒽醌類化合物的去除率可達到60~100%, BOD去除率達到90~99%，同時降解后的廢水可以提取出菌絲體和活性成分用作飼料添加劑。
[0002]
【背景技術】
[0003]蒽醌化合物種類繁多，是重要的化工原料和中間體，顏色鮮艷，范圍廣，因而在紡織、印染等行業中廣泛應用，不僅可用于滌綸及混紡織物的印染，還可用于錦綸、腈綸、丙綸、醋纖、羊毛、絲綢的印染。同時隨著環保要求的日益提升，偶氮染料禁用范圍擴大，也使得蒽醌染料的重要性更為突出，使其在印染工業中的應用越來越廣泛。但是蒽醌類化合物不僅生產廢水水量大，而且該化合物色度高，溶解度低！熔點高！性質穩定！難以生物降解，又具有較高的親脂性，直接排放的污水中蒽醌通過沉降！食物鏈富集等作用可長期滯留于水體！ 土壤！沉積物和空氣中。因此探索有效降解蒽醌類化合物的技術，對于社會的和諧與發展具有十分重要的意義。
[0004]目前關于含有蒽醌類化合物廢水的處理專利有幾項，但是主要方法是蒽醌的回收利用、微生物降解以及氧化去除。如專利“1，4- 二羥基蒽醌生產廢水的治理和資源回收方法”(申請號00112386.6)公開了利用大孔樹脂吸附，再用氫氧化鈉解析回收利用1，4 一二羥基蒽醌生產廢水中的蒽醌類化合物的方法；專利“一種1，4_ 二羥基蒽醌工藝廢水的回收方法”(申請號200410 013484.X)公開了利用濃縮、冷卻、結晶、分離和干燥等技術回收利用蒽醌的方法。專利“鞘氨醇單胞菌屬菌株及其在蒽醌染料廢水脫色中的應用”(申請號200410020832.6)公開了鞘氨醇單胞菌菌株，在蒽醌染料廢水脫色中應用，該菌脫色能力強，降解速度快，但是只能適合于低濃度蒽醌廢水；還有采用電化學氧化(專利號200910029887.6)和光催化氧化(200710011629.6)，這兩種方法還需要進一步處理。與這些方法相關論文也有不少報道。另外一些博士和碩士學位論文報道了黃孢原毛平革菌吸附降解蒽醌類化合物機制進行了研究，但是未涉及其工藝技術。
[0005]本發明人經過深入的研究,摸索出一種以米曲霉orjzae)作為出發菌株，降解含有蒽醌類化合物廢水的方法。該方法不同于過去的方法在于所使用的菌種是被美國食品藥物管理局(FDA)和美國飼料公定協會(AAFCO)、我國農業部認定的可以直接飼喂動物的飼料級微生物添加劑的米曲霉菌種，降解廢水中蒽醌類化合物，同時得到菌體蛋白和含有一種或幾種酶制劑(糖化酶、蛋白酶、植酸酶、脂肪酶)等發酵液的活性成分。這些菌體和活性成分可以作為飼料添加劑。

【發明內容】
[0006]本發明提供的是米曲霉降解廢水中蒽醌類化合物的生物技術。廢水經過米曲霉降解后，其蒽醌類化合物去除率可到達60-100%。
[0007]本發明一種米曲霉降解蒽醌類化合物工藝技術，按照下述步驟進行:以米曲霉為出發菌株，進行試管擴大培養、液體搖瓶培養、菌體液體擴大培養，離心收集菌體，然后通過發酵降解廢水中蒽醌類化合物。降解后的廢水經過離心獲得的米曲霉菌絲體，濾液經過分子截留獲得多種生物活性分子，這些菌絲體和生物活性分子可以用在飼料添加劑中。
[0008]本發明所用的菌種是米曲霉任何一種菌種，如中國普通微生物菌種保藏管理中心(CCGMC)、中國農業微生物菌種保藏管理中心(ACCC)、中國工業微生物菌種保藏管理中心(CICC)、中國醫學微生物菌種保藏管理中心(CMCC)、國家獸醫微生物菌種保藏中心(CVCC)和抗生素菌種保藏管理中心等等保藏的菌種。
[0009]本發明所適用的廢水是任意一種含蒽醌類化合物的廢水，如發酵法生產蒽醌類化合物的廢液、從植物中提取蒽醌類化合物的廢液或者以蒽醌類化合物為原料合成其他產品的廢液。
[0010]其中所述的試管擴大培養中的試管擴大培養基為馬鈴薯蔗糖培養基(諸葛健、王正祥主編的“工業微生物實驗技術手冊”，1994，367頁。
[0011]其中所述的液體搖瓶培養中和菌體液體擴大培養中的液體搖瓶培養基和液體菌種培養基均為:葡萄糖5~30克/升，蛋白胨O~5克/升，酵母膏O~5克/升，硫酸鎂0.2~I克/升，吐溫80 0.5~10克/升，磷酸二氫鉀2~9克/升，ρΗ5~8，120~140°C滅菌20~40分鐘；其中所述的搖瓶培養工藝條件為，接種一環米曲霉試管斜面孢子(IX IO6)于裝有40~120 mL培養基的250mL三角瓶中，在轉速:150轉/分，25~35°C，培養24~72小時；其中所述的一級種子培養工藝為，按I~20% (體積比)的接種量將搖瓶培養種子液接種到一級種子培養基中，在溫度25~35°C，攪拌轉速50~200轉/分，通氣量0.2~2:1體積/體積/分鐘(通氣氣體體積/發酵液體積/分鐘),培養18~72小時；
本發明所述的降解含有蒽醌類化合物的廢水工藝為，含有蒽醌類化合物的廢水經過濃縮或稀釋使蒽醌類化合物濃度達到I~50克/升廢水1000L，葡萄糖5~30千克，黃豆餅粉0.5~2千克；硫酸銅5~15克，硫酸亞鐵5~15克，硫酸錳5~20克，該培養基各成分可以按此比例放大；其中所述的降解工藝為:按2~20% (種子液體積/廢水體積)接種一級液體菌種，在溫度25~35°C，攪拌轉速50~200轉/分，通氣量0.2~2:1體積/體積/分鐘(通氣氣體體積/發酵液體積/分鐘)，培養36~168小時。
[0012]使用該工藝廢水降解后，蒽醌類化合物去除率可達到60-100%。
[0013]根據本發明所述的發酵培養工藝，結合本領域的基本知識，可以根據生產需要，增加二級、三級甚至四級種子罐，進一步擴大生產規模，以進行工業化生產。二級、三級甚至四級種子罐米用的培養基與搖瓶培養基和一級種子培養基相同，接種量為5~20%,培養條件同于液體菌種擴大培養條件，
本發明的另一目的是提供一種以降解廢水的米曲霉和發酵液中分子截留獲得的活性成分作為飼料添加劑，其特征是將上述的米曲霉降解的酒廠廢水，3000~6000rpm離心5~20分鐘，獲得菌絲體，菌絲體烘干，保存。濾液，通過分子量5000~10000的膜截留濃縮
50~100倍，-20°C冷凍干燥，得到大分子的活性成分。由于許多文獻(刑來君，普通真菌學，1999年)已經報道，米曲霉能夠分泌蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、果膠酶、植酸酶、糖化酶等多種酶類，因此推測該活性成分含有以下一種或幾種酶:如糖化酶、蛋白酶、植酸酶、脂肪酶。~100倍，-20°C冷凍干燥，每升廢液可以得到2-5克菌絲體和活性分子。這些菌絲體和活性分子可以用作飼料添加劑。
【具體實施方式】
[0014]根據此工藝采用的蒽醌類化合物測定方法為:精密吸取1，8_ 二羥基蒽醌對照品溶液(0.522 mg/ml) 1、3、5、8、10、15 ml，分別置25ml容量瓶中，揮去甲醇，殘渣用0.5%醋酸鎂乙醇溶液溶解并稀釋至刻度，搖勻，于425 nm處，以0.5%醋酸鎂乙醇溶液作參比測定吸收度。以1，8_ 二羥基蒽醌含量(y)對吸收度(X)進行線性回歸分析，得線性回歸方程。精密吸取樣品溶液重復上述操作測定吸收度，利用線性回歸方程計算各樣品中總蒽醌的含量。
[0015]蒽醌類化合物去除率Re按下列公式(I)計算:
【權利要求】
1.一種米曲霉降解蒽醌類化合物廢水工藝技術，其特征在于按照下述步驟進行:以米曲霉為出發菌株，進行試管擴大培養、液體搖瓶培養、菌體液體擴大培養，液體發酵去除廢水中蒽醌類化合物，蒽醌類化合物去除率可以達到60~100%， 同時可以獲得用作飼料添加劑的菌體和活性分子。
2.根據權利要求1所述的一種米曲霉降解蒽醌類化合物廢水工藝技術，其特征在所用的菌種是米曲霉的任意一株菌種。
3.根據權利要求1所述的一種米曲霉降解蒽醌類化合物工藝技術，其特征在所適用的廢水是任意一種含蒽醌類化合物的廢水，如發酵法生產蒽醌類化合物的廢液、從植物中提取蒽醌類化合物的廢液或者以蒽醌類化合物為原料合成其他產品的廢液。
4.根據權利要求1所述的一種米曲霉降解蒽醌類化合物工藝技術，其特征在其中所述的試管擴大培養中的擴大培養基為馬鈴薯蔗糖培養基。
5.根據權利要求1所述的一種米曲霉降解蒽醌類化合物工藝技術，其特征在其中所述的液體搖瓶培養中和菌體液體擴大培養中的液體搖瓶培養基和液體菌體培養基均為:葡萄糖5~30克/升，蛋白胨O~5克/升，酵母膏O~5克/升，硫酸鎂0.2~I克/升，吐溫-80 0.5~10克/升，磷酸二氫鉀2~9克/升，pH5~8，120~140°C滅菌20~40分鐘。
6.根據權利要求1所述的一種米曲霉降解蒽醌類化合物工藝技術，其特征在其中所述的搖瓶培養工藝條件為，接種3-5塊米曲霉試管斜面菌體(5X5mm)于裝有40~120 mL培養基的250mL三角瓶中，在轉速:150轉/分，25~35°C，培養24~72小時。
7.根據權利要求1所述的一種 米曲霉降解蒽醌類化合物工藝技術，其特征在其中所述的菌體培養工藝為，按I~20% (體積比)的接種量將搖瓶培養種子液接種到液體菌體擴大培養中，在溫度25~35°C，攪拌轉速50~200轉/分，通氣量0.2~2:1體積/體積/分鐘(通氣氣體體積/發酵液體積/分鐘),培養18~72小時。
8.根據權利要求1所述的一種米曲霉降解蒽醌類化合物廢水工藝技術，其特征在所述的含有蒽醌類化合物廢水培養基為:含有蒽醌類化合物的廢水經過濃縮或稀釋使蒽醌類化合物濃度達到I~50克/升廢水1000L，葡萄糖5~30千克，黃豆餅粉0.5~2千克；硫酸銅5~15克，硫酸亞鐵5~15克，硫酸錳5~20克，該培養基各成分可以按此比例放大。
9.根據權利要求1所述的一種米曲霉降解蒽醌類化合物廢水工藝技術，其特征在其中所述的降解廢水工藝為:按2~20% (種子液體積/廢水體積)接種一級液體菌種，在溫度25~35°C，攪拌轉速50~200轉/分，通氣量0.2~2:1體積/體積/分鐘(通氣氣體體積/發酵液體積/分鐘)，培養36~168小時，即可降解蒽醌類化合物。
10.根據權利要求書I獲得的降解廢水經過3000~6000rpm離心5~20分鐘，得到米曲霉菌絲體，菌絲體烘干，保存， 濾液經過分子量5000~10000膜截留濃縮50~100倍，_20°C冷凍干燥，每升廢液可以得到2-5克菌絲體和活性分子。
【文檔編號】C12R1/69GK103466808SQ201310405928
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月9日 優先權日:2013年9月9日
【發明者】張志才, 施德富 申請人:江蘇大學