一种组合物，包括芽孢杆菌培养物和真菌纤维素酶。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用真菌和细菌酶对纤维素的降解作用。酶的结合使用对特别是在化粪池中进行的污水处理是有用的。
技术介绍
用微生物处理污水是现有技术中公知的。许多污水处理中心和单独的化粪池可以采用微生物降解污水。通常，污水中含有水、有机废物(包含碳水化合物、脂肪和蛋白质)以及来源于纸制品的纤维素，纤维素可多达原(未处理的)污水的固形物的约15％。典型地，污水中的有机、非纤维素废物成分比纤维素成分更易降解。组成有机废物的碳水化合物、脂肪和蛋白质可被释放到选用细菌的细胞外的胞外酶很容易地消化。然而纤维素的降解始终是许多污水处理形式中的一个问题。纤维素降解成葡萄糖是一逐步过程，首先，纤维素被一种沿纤维素的无定形区断裂键的内切葡聚糖酶作用而水解，这一酶反应断裂β(1＞4)键产生纤维二糖，纤维二糖由β(1＞4)外切葡聚糖酶作用离开分子的非还原端，此后，纤维二糖由β(1＞4)葡糖苷酶水解成葡萄糖。因此，纤维素降解成葡萄糖涉及酶的复合体，据信天然细菌不能产生足够量的这些酶，这种缺乏足够酶活的现象在化粪池中尤为显著，在化粪池中纤维素的沉降是一个问题。需要降低原污水中纤维素沉降的新方法。专利技术概述上述问题已通过发现一种污水处理组合物而得以解决，该组合物包括与真菌纤维素酶结合的芽孢杆菌培养物。芽孢杆菌培养物产生的胞外酶与真菌纤维素酶的结合产生一种降解纤维素的协同效应。当含有纤维素的污水与本专利技术的组合物接触时，结果显示作为纤维素降解的结果的葡萄糖的产量明显增加。本专利技术组合物是一广泛基础的体系，除具有增强的纤维素降解作用外，其还能降解碳水化合物、脂肪和蛋白质。因为本专利技术组合物含有从微生物天然发生的酶，所以其特别适用作化粪池添加剂。本专利技术还提供了一种使用芽孢杆菌培养物和真菌纤维素酶降解碳水化合物、蛋白质、脂肪、纤维素和其混合物的新方法。优选实施方案的详细描述由The Williams and Wilkins Co.，1986出版的伯杰氏细菌学鉴定手册第8版第1105-1139页可知芽孢杆菌是公知的天然发生的细菌。优选的芽孢杆菌菌种包枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌及其混合物。更优选地，所述的细菌培养物是枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌的混合物。如本领域技术人员公知的，细菌培养物可以制备成孢子以延长培养物的储存时间。优选地，为储存方便，芽孢杆菌培养物以孢子的形式存在于组合物中。当暴露于营养素如污水中时，孢子变成产酶生物体。当暴露于污水中时，孢子萌发成产生胞外酶的细菌，该细菌能特别有效地降解碳水化合物、脂肪和蛋白质。组合物中采用的芽孢杆菌孢子数可以有很大变化，其取决于待处理的污水的类型、污水处理装置的大小、用组合物处理污水的频率等等。如本文中所使用的，组合物的活性成分部分是细菌培养物和真菌酶。作为典型的化粪池添加剂而制备的组合物中采用的细菌培养物的浓度范围优选为至少104孢子/g组合物(活性成分)，孢子浓度的上限通常仅由成本而限制。组合物中更优选采用至少106孢子/g组合物(活性成分)，最优选采用106-108孢子/g组合物(活性成分)。纤维素酶由真菌黑曲霉中分离，该酶可通过任何已知的方法从真菌培养物中提取，并可从例如Novo Nordisk，Ct.；Sigma Chemical，St.Louis，Mo.；George A.Jeffrey′s Company，Salem，Va.购得。由于真菌是需氧的，而污水处理通常处于浸没的厌氧环境，所以优选的是本专利技术采用从真菌中分离出的纤维素酶。芽孢杆菌是兼性厌氧的，因此可在污水处理的典型厌氧条件下生存。与采用的细菌孢子数一样，组合物中采用的真菌纤维素酶的比活和量也可在很宽范围内变化，并可根据采用组合物的体系的酶需要而变化。例如，对于具有特别高含量的纤维素的废物体系，优选大量的纤维素酶。对于用作化粪池添加剂，采用的真菌酶的活性优选至少为1000CU/g组合物活性成分部分(酶浓度的上限通常仅由成本限制)。为经济原因，在配制化粪池添加剂时酶的范围更优选为1500-2500CU/g、最优选为1500-2000CU/g组合物活性成分部分。细菌培养物与真菌酶的比例可有很大变化，优选地，活性成分细菌培养物与真菌酶的重量比为10∶90-99.99∶0.01。如本领域技术人员公知的，该比例可以根据待处理的物质类型、孢子数和原污水的比活等而加以调整。组合物还可以包括任选的填充剂和添加剂以促进贮存或促进孢子和真菌酶输入处理装置。可选用的填充剂包括但不限于碱金属盐(如NaCl、NaSO4、CaCO3、其混合物等)、惰性制剂(如沟污肥)、其混合物等。组合物可采用本领域技术人员公知的任何方法制成液态或粉末状。如上所述，本专利技术组合物中采用的酶是由天然发生的生物体产生的，因此，该组合物可用于许多希望广泛降解污水的典型成分(如碳水化合物、蛋白质、脂肪和纤维素)的工业应用中。如下述实施例部分所示，发现芽孢杆菌酶与真菌纤维素酶的结合有协同效应，较少量的细菌和真菌酶结合应用发现比单纯应用较多量的真菌酶更能有效地降解纤维素。本专利技术的独创性的结合应用提供了一种广泛基础的污水处理系统以及一种从纤维素生产葡萄糖的方法，其特别适用于纤维素是废品的工业应用中。本专利技术的酶反应可在宽pH范围内发生，优选地，待处理的基质的pH范围落入4-10，更优选地，pH值为6-8。待处理的基质的温度范围可以有很大变化，但最佳酶反应优选在10-45℃温度范围内发生，更优选在20-35℃温度范围内发生。纤维素的降解也可以由分离自芽孢杆菌并与源自真菌(与真菌分离或未分离)的纤维素酶结合的酶的作用而进行。如本领域技术人员公知的，真菌是需氧微生物而芽孢杆菌是兼性厌氧微生物，因此在制备组合物时必须考虑基质环境的氧含量。如本领域技术人员公知的，组合物的活性成分部分的用量、使用频率和浓度是互相依赖的变量，并且也是根据待处理的环境、待降解的颗粒的浓度以及微生物的前期使用等在很宽范围内变化。可通过本领域技术人员公知的通用程序对这些变量进行调整。例如，对于用作化粪池添加剂(化粪池典型容积为约1000加仑)，组合物的活性成分部分的有效量为至少约10克，更优选为约至少100克(用量的上限主要由成本限制)，最优选为150-1000克。以下将通过实施例进一步描述本专利技术，但不限制本专利技术。实施例如Aibba，S.，K.Kitai，and T.Imanaka，Applied EnvironmentalMicrobiology，Vol.46，pp.1059-1065(1983)所述，通过二硝基水杨酸程序(DNS)确定葡萄糖产量来测定纤维素降解。实施例中所述的组合物使用分离自枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌的孢子以及分离自黑曲霉的真菌纤维素酶，孢子和纤维素酶均得自George A.Jeffreys Company。培养物的孢子数为108/克组合物活性成分部分，纤维素酶的比活为1600CU/克组合物活性成分部分(从提供商得到的实际纤维素酶活力约128,000CU/克)。沟污肥购自Milwaukee MetropolitanSewage District，Milwaukee，WI.实施例1和2及比较例1和2合成污水由5％蛋白质、5％脂肪、5％纤维素及余量的蒸馏水制成。合成废本文档来自技高网...
【技术保护点】
1、一种组合物，包括芽孢杆菌培养物和真菌纤维素酶。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：路易斯·希门尼斯，爱德华·M·库尼，
申请(专利权)人：雷基特科尔曼公司，
类型：发明
国别省市：
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