具有聚苯乙烯塑料降解活性的微生物及利用其降解塑料的方法技术

本发明专利技术提供了一种具有聚苯乙烯塑料降解活性的微生物及利用其降解塑料的方法。该微生物菌种经序列鉴定为蜡样芽孢杆菌属，命名为Baci//us cereusCH6。该菌株为具有世代时间短、活性高、底物利用快的特点。在孵育50天后，Baci//us cereus CH6对0.50g聚苯乙烯蜡状芽孢杆菌降解量达到10.70％。此外，聚苯乙烯平均降解率达到0.97mg/d。利用扫描电子显微镜观察到塑料表面出现裂痕，孔隙。傅里叶变换红外光谱和热重分析发现塑料降解后发生了化学结构变化。此外，从生物指标变化的角度，发现聚苯乙烯颗粒降解过程中细菌蛋白浓度和酯酶活性出现由低到高的浓度变化。本发明专利技术有望为聚苯乙烯降解提供新思路。降解提供新思路。降解提供新思路。

【技术实现步骤摘要】
具有聚苯乙烯塑料降解活性的微生物及利用其降解塑料的方法


[0001]本专利技术公开了一种具有聚苯乙烯塑料颗粒降解活性的微生物及其用途。更详细地，本专利技术公开了一种从湖底沉积物中分离的可以部分或者整体降解聚苯乙烯塑料的微生物，及用其降解聚苯乙烯塑料的方法。

技术介绍

[0002]塑料污染已成为一个全球性的问题，因为塑料具有许多特性，如抗氧化、耐火降解和耐腐蚀。2017年，全球塑料累计产量达到83亿吨。到2050年，这一数字预计将增加到340亿公吨。2015年和2017年，全球塑料产量分别达到6.3和8.3亿吨，但只有9％的塑料被回收或焚烧，其余的则被风化分解成细小的碎片，还有很大一部分的碎片已转化为
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微塑料
″
(直径＜5mm)。微塑料被多种生物体消耗，导致虚假饱食、病理压力和生殖并发症。简而言之，塑料的最终命运已成为越来越受关注的问题。
[0003]据不完全统计，2017年聚苯乙烯占世界塑料产量的6％左右，也是塑料污染最典型的贡献者之一。然而，聚苯乙烯具有线性碳主链，并且交替的主链原子连接到苯基部分。微生物分泌的酶较难将其转化为单体并降解。在探索降解聚苯乙烯方法的过程中，研究人员发现，虽然聚苯乙烯可以在环境中持久存在并抵抗降解，但它们可以被昆虫、真菌和细菌等降解。在所有降解生物中，细菌占据主导地位。因为细菌具有适应几乎所有环境的固有能力，并有可能降解各种化合物，包括聚苯乙烯。
[0004]一些研究人员已经筛选了聚苯乙烯降解细菌并成功研究了其降解特性。例如，Chauhan等报道称，菌株DR11和DR14可以在聚苯乙烯表面生成牢固的生物膜，并且还可以利用聚苯乙烯作为碳源。两种菌株对聚苯乙烯的降解率约为4％。Yang等研究了粉虫肠道细菌在聚苯乙烯降解中的作用。菌株YT2的悬浮培养物能够在60天的潜伏期内降解7.40
±
0.40％的聚苯乙烯片。这些结果有力地证明了细菌具有降解聚苯乙烯的能力。同时，没有更多的功能性微生物被分离出来，细菌和塑料之间的相互作用还有待阐明。关于降解过程中聚苯乙烯表面的物理和化学分析的信息还没有大量报道。因此，塑料降解过程中的物理、化学和生物指标需要进一步研究。
[0005]因此，需要更多种类的微生物更有效地分解聚苯乙烯。在本专利中，分离出一种能够降解聚苯乙烯颗粒的蜡状芽孢杆菌。检查了菌株的生长特性及其降解聚苯乙烯的能力。同时，使用扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱和热重分析进一步证实了生物降解的变化。所有结果表明Bacillus cereus CH6可以定殖、降解和利用聚苯乙烯。研究结果可为微塑料污染土壤或水体的微生物修复提供理论参考。这可能会丰富微生物菌种库，为聚苯乙烯的降解提供新的途径。

技术实现思路

[0006]针对目前微生物降解塑料种类的缺少及降解方法缺失，本专利技术的首要目的是提供
一种可高效降解塑料
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聚苯乙烯的功能菌株，具有塑料降解活性。
[0007]本专利技术的第二个目的是提供一种可降解塑料
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聚苯乙烯的微生物分离纯化及培养方法。
[0008]本专利技术的第三个目的是提供一种塑料降解方法，其特征在于包含将含有聚苯乙烯塑料薄片与具有降解活性的微生物一同培养的步骤。
[0009]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0010]本专利技术从湖底沉积物中分离的微生物为纯培养物，形貌一致。本专利技术所述的菌种，属于蜡样芽孢杆菌属。菌落直径2
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4mm左右，菌落呈乳白色凸状不透明，边缘规则，粘稠；革兰氏染色阳性。最佳生长温度为25～30℃，pH为6.0～8.0。
[0011]本专利技术所述的蜡样芽孢杆菌可耐受贫营养条件，具有有机物利用能力强、碳源利用率高的特点；能够在好氧条件下，以聚苯乙烯为唯一碳源，将其转化和降解。本专利技术所述的蜡样芽孢杆菌可应用于实际环境的塑料降解处理中。
[0012]本专利技术所述的蜡样芽孢杆菌，本申请中命名为蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus CH6，是从湖底沉积物中分离得到的，菌株DNA的测序委托大连宝生物公司完成。通过对该菌株进行的一系列生理生化以及工艺优化试验表明，本专利技术提供的蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus CH6，具有高效降解聚苯乙烯颗粒的性能。主要优点如下：
[0013](1)蜡样芽孢杆菌Bacillus Cereus CH6可以聚苯乙烯塑料为碳源进行生长繁殖，具有世代周期短、生长繁殖快、培养成本低等优点。
[0014](2)蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus CH6具有耐受贫营养条件的能力，对于培养基的营养条件要求较低。
[0015](3)蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus CH6具有高效降解聚苯乙烯塑料的能力，具有较高的降解速率。
[0016](4)蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus CH6扩大培养操作简便，成分价格低，可用于聚苯乙烯污染的土壤治理。
[0017]由于采用上述方案，本专利技术的有益效果是：
[0018]本专利技术提供了一种具有聚苯乙烯塑料颗粒降解活性的微生物，该微生物在适当的培养条件下培养时可将聚苯乙烯颗粒降解，并转换成低分子物质，如二氧化碳等。本专利技术所提供的具有聚苯乙烯塑料降解活性的微生物可通过分泌不同蛋白及具有降解作用的酯酶等物质利用和转化聚苯乙烯颗粒，可适用于不同种类的聚苯乙烯塑料降解或适用于聚苯乙烯塑料的再生或预处理过程中。
[0019]为让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
[0020]图1为蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus CH6的系统发育分析；
[0021]图2为蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus CH6以聚苯乙烯塑料为碳源时的生长曲线和细胞浓度；
[0022]图3为蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus CH6降解聚苯乙烯塑料颗粒过程的重量损失图。
[0023]图4为蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus CH6降解聚苯乙烯塑料颗粒的SEM变化图。
[0024]图5为蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus CH6降解聚苯乙烯塑料颗粒过程中蛋白含量及酯酶浓度变化图。
具体实施方式
[0025]下面结合实施例对本专利技术作进一步的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0026]第一部分 本专利技术微生物的来源
[0027]本专利技术所分离的具有聚苯乙烯塑料降解活性的微生物来源于江苏苏州太湖湖底沉积物。
[0028]分离获得的方法过程为：
[0029]步骤1，降解菌种培养基的配制：首先配制可将湖底沉积物中细菌富集的营养培养基，接着配制富集细菌所需的无机盐培养基，为细菌提供所需的无机盐。最后调节培养基的pH至中性，为降解细菌提供适宜的生长条件；
[0030]步骤2，降解菌种的富集：将湖底沉积物上清液接种于富集培养基中，充本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微生物，其特征在于，该微生物菌种经序列鉴定为蜡样芽孢杆菌属，命名为Bacillus cereus CH6。2.根据权利要求1所述的微生物，其特征在于，从湖底沉积物分离，具有塑料降解活性，能以塑料颗粒为唯一碳源进行生长代谢；上述塑料为聚苯乙烯，类型为聚苯乙烯颗粒状。3.一种聚苯乙烯塑料降解方法，其特征在于，包括将含有聚苯乙烯塑料颗粒与具有其降解活性的微生物一同培养的步骤，具有聚苯乙烯降解活性的上述微生物从湖底沉积物中分...

【专利技术属性】
技术研发人员：马杰，袁建华，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：