一种极端嗜高温菌及其在高温堆肥发酵中的应用制造技术

本发明专利技术涉及微生物技术和环境工程领域，公开了一种极端嗜高温菌及其在高温堆肥发酵中的应用，所述极端嗜高温菌命名为GW‑2，其保藏编号为CGMCC 18012，微生物分类命名为

An extremely thermophilic bacterium and its application in high temperature compost fermentation

【技术实现步骤摘要】
一种极端嗜高温菌及其在高温堆肥发酵中的应用
本专利技术涉及微生物技术和环境工程领域，尤其涉及一种极端嗜高温菌及其在高温堆肥发酵中的应用。
技术介绍
人类的活动产生了餐厨等含大量有机物的固体废弃物，如不处理会对环境造成严重污染，近年来逐渐兴起的高温堆肥技术可以有效地将这些固废稳定化。高温堆肥是一种在高温条件下利用微生物生长活动分解有机物使其转变为腐殖质的过程。根据所使用微生物的不同，可分为好养高温堆肥和厌氧高温堆肥，目前国内外普遍采用的是好养高温堆肥技术。相较于厌氧，好氧高温堆肥存在以下几个优点：一、对于同样的有机质，好氧高温堆肥降解更为彻底，即去除率更高。二，在相同时间内，好氧高温堆肥所能降解的有机物的量远大于厌氧高温堆肥，即好氧高温堆肥降解速率更快。三，好氧高温堆肥便于机械操作，在工程上能有效减少人力成本和操作难度。另外，好氧高温堆肥释放的热能不仅能维持反应所需温度，无需外部供热，而且可以有效杀死部分细菌和病毒，减小垃圾的有毒有害性。高温堆肥技术又称发酵技术，传统发酵温度一般维持在60℃左右，且不宜超过70℃，反应时间可持续10天左右。当温度过高时，微生物不耐热会失活大量死亡，导致发酵速度减慢。根据堆体的反应温度可将发酵分为三个阶段：升温阶段，高温阶段，降温阶段，反应主要在高温阶段进行。由上可知，目前高温堆肥技术主要限制于高效的极端嗜热功能微生物的缺乏，导致发酵温度难以达到更高。因此有必要不断筛选出更为理想的极端嗜热功能微生物。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种极端嗜高温菌及其在高温堆肥发酵中的应用本专利技术中所述的菌株GW-2能耐受105℃的高温并保持一定的活性，此外，其也能够在较宽的pH（5-11）和盐度（0-7%）环境中生存并保持较高活性。采用本专利技术可以大幅提高堆肥温度，加速有机固废的腐质化，节省时间成本。本专利技术的具体技术方案为：本专利技术提供了一种极端嗜高温菌，其命名为GW-2，已在2019年6月21日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，其保藏编号为CGMCC18012，微生物分类命名为Chelativoranscomposti；所述GW-2的16s核糖体亚基基因序列如SEQIDNO.1所示。本专利技术菌株为分离自南京汤山温泉高温热泉环境，经测序鉴定，GW-2菌株16s核糖体亚基基因序列最相似菌株为堆肥噬螯合剂菌属Nis3（ChelativoranscompostiNis3）。其特性如下：(1)、使用TM培养基进行筛选、传代。（每升TM培养基中含：Na2HPO4·12H2O0.48g、KH2PO460.0mg、MgCl2·6H2O0.24g、CaSO4·2H2O45.0mg、0.01M柠檬酸铁溶液0.6mL、微量元素溶液1.0mL、氨三乙酸0.12g、胰蛋白胨2.7g、酵母提取物2.7g、琼脂（配固体培养基）18g、pH7.5，其中1000倍的微量元素溶液每升中含：Cocl2·6H2O48.0mg、Na2MoO4·2H2O27.0mg、CuSO4·5H2O27.0mg、H3BO30.54g、ZnSO4·7H2O0.54g、MnSO4·H2O2.4g、Srcl238.0mg、Na2SiO34.2mg、NaF2.5mg、浓硫酸0.6mL）。（2）、菌株GW-2为极端嗜热菌，在TM培养基中的生长条件：温度40-105℃（最适90℃），pH5-11（最适8），盐度0-7%（w/v，最适1.5-3.5%）。（3）、菌株GW-2为革兰氏阳性菌，大小1-3μm。（4）、菌株GW-2在TM培养基中代时为20min。（5）、菌株GW-2为堆肥噬螯合剂菌属，对作物、人和动物无害。传统发酵最高温度一般在60℃，不能超过70℃，否则会造成微生物大量死亡。而本专利技术中所述的菌株GW-2能耐受105℃的高温并保持一定的活性，此外，其也能够在较宽的pH（5-11）和盐度（0-7%）环境中生存并保持较高活性。采用本专利技术可以大幅提高堆肥温度，加速有机固废的腐质化，节省时间成本。作为优选，所述极端嗜高温菌还可以为前述极端嗜高温菌GW-2的培养物或者传代后的培养物。本专利技术还提供了一种极端嗜高温菌的突变体，所述突变体为对前述极端嗜高温菌GW-2进行诱变、驯化、基因重组或者经自然突变而获得的突变体。本专利技术还提供了一种含有上述极端嗜高温菌或含有上述突变体的菌体培养物。本专利技术还提供了一种菌体培养物，所述菌体培养物为菌液、菌剂或活性污泥等。本专利技术还提供了一种含有上述极端嗜高温菌或上述突变体的酶制剂或单细胞蛋白。本专利技术还公开了可将上述极端嗜高温菌或上述突变体应用于污水处理、垃圾处理、堆肥、酶制剂生产、单细胞蛋白生产中。本专利技术还提供了一种高温堆肥发酵方法，包括以下步骤：1）首批物料预处理。2）菌种投放：将权利要求1或2所述极端嗜高温菌或权利要求3所述突变体发酵完成后所得发酵液与木屑充分混合，在60-85℃下烘干形成菌剂，将菌剂投放至首批物料中。3）物料加热。4）高温发酵：发酵温度为70-100℃。5）半连续进料出料。作为优选，步骤1）具体为：将首批物料切割打碎，使之成为半径3-5cm的颗粒状，然后加入占物料质量3-6%的生石灰，所得混合物控制含水率在70-85%；搅拌均匀后向每吨物料中依次投入0.3-1.0g酯酶、0.8-2.0g纤维素酶、0.3-1.0g碱性淀粉酶、0.2-1.2g碱性蛋白酶，再次混合均匀，静置0.5-1h。本专利技术采用特殊的物理切割、加热、化学水解、酶法水解等预处理手段，使肥堆能够快速发热升温至60℃以上，从而快速进入堆肥的高温阶段，使得GW-2菌种快速成为肥堆体系内的绝对优势菌种，并以此为基础，实现可每日补料出料的连续堆肥发酵工艺。在本专利技术预处理中，物理切割的原因是物料粒径越小越容易分解，但是，考虑到在增加物料表面积的同时，还必须保持一定程度的孔隙率，以便于通风而使物料能够获得充足的氧供应，因此此处将有机物料切割粉碎成3-5cm的碎块。物料中加入3-6%的生石灰，可以与物料中多余的水分反应放热，使物料快速升温，同时可以控制物料的含水率在70-85%的最佳反应湿度。物料中投入的酯酶、纤维素酶、碱性淀粉酶、碱性蛋白酶。则可以辅助将物料中的淀粉类、蛋白类、脂类物质提前水解为易于被高温菌种利用的小分子，从而使堆肥快速进入高温阶段。作为优选，步骤2）中，将发酵液与木屑按体积比1:0.8-1.0进行混合，烘干制成的菌剂按首批物料质量的25-35%进行投加。作为优选，步骤3）具体为：将首批物料加热至45℃以上，然后保持加热状态2-4h，直至堆体温度达到60-65℃，停止加热。作为优选，步骤4）具体为：将发酵环境湿度控制在85-90%，若湿度不足则及时补水或垃圾渗沥液；发酵时间持续48-60h。本专利技术菌剂在40℃温度条件下激活后，迅速繁殖并分解有机质，产生大量热量，使得物料温度升高至70-100℃，并可维持该高温直至物料完本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种极端嗜高温菌，其特征在于：所述极端嗜高温菌命名为GW-2，已在2019年6月21日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，其保藏编号为CGMCC 18012，微生物分类命名为

【技术特征摘要】
1.一种极端嗜高温菌，其特征在于：所述极端嗜高温菌命名为GW-2，已在2019年6月21日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，其保藏编号为CGMCC18012，微生物分类命名为Chelativoranscomposti；所述GW-2的16s核糖体亚基基因序列如SEQIDNO.1所示。


2.一种极端嗜高温菌，其特征在于，为权利要求1所述GW-2的培养物或者传代后的培养物。


3.一种极端嗜高温菌的突变体，其特征在于，所述突变体为对权利要求1或2所述极端嗜高温菌进行诱变、驯化、基因重组或者经自然突变而获得的突变体。


4.一种含有如权利要求1或2所述极端嗜高温菌或含有如权利要求3所述突变体的菌体培养物。


5.如权利要求4所述的菌体培养物，其特征在于，所述菌体培养物为菌液、菌剂或活性污泥。


6.一种含有如权利要求1或2所述极端嗜高温菌或含有如权利要求3所述突变体的酶制剂或单细胞蛋白。


7.权利要求1或2所述极端嗜高温菌或权利要求3所述突变体在污水处理、垃圾处理、堆肥、酶制剂生产、单细胞蛋白生产中的应用。


8.一种极端嗜高温菌在高温堆肥发酵中的应用，其特征在于包括以下步骤：
1）首批物料预处理；
2）菌种投放：将权利要求1或2所述极端嗜高温菌或权利要求3所述突变体发酵完成后所得发酵液与...

【专利技术属性】
技术研发人员：王开彬，张文武，秦彦军，王伟，杨宇斯，夏雨，陈红玲，
申请(专利权)人：杭州秀川科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33