一株产耐高温酸性α-淀粉酶的地衣芽孢杆菌UTM118 及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及城乡有机固体废弃物治理领域，涉及一种产耐高温酸性α -淀粉酶的 地衣芽孢杆菌UTMl 18菌株及其在有机固体废弃物处理中的应用。
【背景技术】
[0002] 污泥是污水处理过程所产生的固体沉淀物质，由有机物残渣、细菌菌体、无机颗 粒、胶体等组成的极其复杂的有机混合体。污泥的主要特性是含水率尚（可尚达80%以 上），有机物含量高，容易腐化发臭。并且含有大量的絮凝剂，污泥颗粒较细，比重较小，呈胶 状液态，很难通过沉降进行固液分离。中国每年污泥产量大于8000万吨，并以5%的速度增 长。污泥的处理方式目以脱水后填埋为主，在消耗大量能源的同时占用大量的土地，并可能 会造成周边环境与地下水源的二次污染。
[0003] 餐厨垃圾是居民在生活消费过程中形成的生活废物，极易腐烂变质，散发恶臭，传 播细菌和病毒，是环境污染的重要源。餐厨垃圾主要成分包括米和面粉类食物残余、蔬菜、 动植物油、肉骨等。从化学组成上，有淀粉、纤维素、蛋白质、脂类和无机盐。
[0004] 高温腐熟堆肥是目前公认的处理有机固废物的有效方法。好氧堆肥发酵通过微生 物菌群将有机固废物中的有机物转化成可有效再利用物质的过程，是微生物菌群所产生的 多种酶通过多种生物氧化及其他生物转化方式将有机大分子变成更小更简单分子过程。一 般认为，加快堆肥进程、缩短堆肥时间可通过①改变堆肥底物的物理和化学特性，如水分、 酸碱度、碳氮比等；②添加微生物菌剂。外源微生物的接入有明显的促进堆肥腐熟的功能， 其关键是接入的外源微生物的数量及功能特性如能否在底物中形成优势群落等。微生物处 理有机固废弃物成本低、易推广，被认为是有机固废物再利用的绿色技术。
[0005] 地衣芽孢杆菌（Bacillus Iicheniformis)是一种常见的土壤微生物类群，能分泌 多种酶并运用于生化反应过程中。将地衣芽孢杆菌应用于有机固体废弃物的处理，具有良 好的应用前景。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种产耐高温酸性α -淀粉酶地衣芽孢杆菌UTMl 18菌株 及其应用。
[0007] 本发明将采自云南腾冲温泉的底泥，利用驯化培养基（牛肉膏5g、酵母提取物5g、 蛋白胨l〇g、氯化钠5g、可溶性淀粉15g、蒸馏水1000ml)在40°C下，经多代富集驯化、定向 筛选出UTMl 18菌株。菌株UTMl 18已于2014年9月18日保藏在中国微生物菌种保藏管理 委员会普通微生物中心（简称CGMCC，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学 院微生物研宄所，邮编100101)，分类命名为地衣芽孢杆菌Bacillus licheniformis，保藏 号为 CGMCC No. 9681。
[0008] 在本发明提供的UTM118菌株为革兰氏阳性、细胞0. 8X(2. 0?3. 5) μπκ直杆状、 单生、产生近中生椭圆形芽孢、孢囊膨大；在含葡萄糖蛋白胨琼脂培养基（葡萄糖l〇g、蛋白 胨10g、酵母膏5g、氯化钠5g、琼脂15g、蒸馏水1000ml，pH7. 0)上菌落光滑正园、微突、蛋壳 黄色、生长迅速，40?50°C培养24小时后菌落直径约2?3mm，适量生长温度40?70°C ; VP实验阳性、接触酶阳性、氧化酶阳性。
[0009] 利用引物为（27f) :5' -AGA GTT TGA TCC TGG CTC AG-3'和（1492r) :5' -GGT TAC CTT GTT ACG ACT T-3'经PCR扩增该菌株的16S rRNA基因，测序后的基因序列见序 列表SEQ ID No: 1，将获得序列提交到EzTaxon数据库进行比对，结果显示UTM118菌株的该 基因与Bacillus Iicheniformis的相似性最高，为99. 3%，此序列是鉴定该菌株的主要特 征依据。
[0010] 利用通用引物UP-1S:5'-GAA GTC ATC ATG ACC GTT CTG CA-3'和UP-2Sr:5'-AGC AGG GTA CGG ATG TGC GAG CC-3'经PCR扩增该菌株的gyrB基因，测序后的基因序列见序 列表SEQ ID No: 2,获得的序列提交到NCBI GeneBank数据库运用Blast程序进行序列比 对，结果显示UTM118菌株的gyrB基因序列与Bacillus Iicheniformis相似性最高，结合 所述菌株的形态及生理生化特性为鉴别该菌株的次要特征。确定该菌株为地衣芽孢杆菌 Bacillus Iicheniformis0
[0011] 本发明提供了一种地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis)菌株UTM118,其保 藏编号为 CGMCC No. 9681。
[0012] 本发明提供的地衣芽孢杆菌UTM118具有耐高温酸性α-淀粉酶、脂肪酶、纤维二 糖酶、β-葡聚糖内切酶、β_(1，4)-木糖苷酶活性，其编码基因见序列表SEQ ID Ν〇:3? SEQ ID No:7〇
[0013] 本发明提供了含有地衣芽孢杆菌UTM118的菌剂。
[0014] 本发明提供了地衣芽孢杆菌UTM118或其菌剂在有机固体废弃物的生物降解过程 中的应用，以及地衣芽孢杆菌UTMl 18或其菌剂在有机固体废弃物堆肥发酵中的应用。
[0015] 本发明还提供一种制备含地衣芽孢杆菌UTM118的堆肥接种剂的方法，包括以下 步骤：
[0016] (1)制备发酵液：将地衣芽孢杆菌菌株UTM118接种于LB液体培养基中，进行发 酵；
[0017] (2)发酵液经脱水干燥得到粉末状菌剂。
[0018] 上述方法中，步骤（1)是将菌株UTMl 18接种至LB液体培养基的中，35?45°C，摇 床转速100?250转/分钟，培养1?2天，为摇瓶种子液；
[0019] 将摇瓶种子液按0. 2?1%接种量接种于含有LB培养基的种子罐中。培养温度 35?45°C，通气量为1:0. 2?0. 6 (v/v)，搅拌速度为60?300转/分钟，为种子罐种子液；
[0020] 将种子罐种子液按0. 2?1 %接种量接种至含有LB培养基的发酵罐中，培养温度 35?45 °C，通气量为1:0. 2?0.6 (v/v)，搅拌速度为60?300转/分钟。当0D6(I(I> 1.8 时停止培养，此为发酵菌液。
[0021] 本发明提供了地衣芽孢杆菌菌株UTMl 18或含有其的菌剂在有机固体废弃物堆肥 中的应用。
[0022] 所述有机固体废弃物为下水污泥、生活垃圾、作物秸杆、动物尸体或畜禽粪便中的 一种或多种。
[0023] 用地衣芽孢杆菌菌株UTM118或含有其的菌剂对有机固体废弃物进行堆肥的方 法，包括以下步骤：
[0024] (1)将相当于总物料湿重0. 1%?1%的UTM118菌种或其菌剂接种于有机固体废 弃物中，混合拌匀，进行堆肥好氧发酵；所述有机固体废弃物物按碳氮比为12?50 :1，含水 率为45 %?65 %，保持氧气含量为8 %?15 %，进行堆肥发酵，间隔4?5天翻抛1次；
[0025] (2)堆肥12-20天，发酵终止。
[0026] 上述堆肥方法中，步骤（2)经12-20天的好氧发酵物料水分降至28?35%，废弃 物中的大部分有机物被分解，终止发酵。剩余物或被填埋或被焚烧或过筛分装得生物肥料。
[0027] 本发明从温泉的底泥中分离到一株具有耐高温酸性α -淀粉酶、脂肪酶、纤维二 糖酶、β-葡聚糖内切酶、β_(1，4)-木糖苷酶等活性的菌株，为高温环境下有机固体废弃 物的处理或利用其制备生物肥料提供了一种有用微生物。本发明菌株UTM118在一定条件 下能在有机固态物料中迅速增殖，与发酵物料形成稳定的菌落系统。其降解效率快、减量化 程度高、堆肥发酵周期短等优点。
【附图说明】
[0028] 图1菌株UTMl 18系统进化树。
[0029] 图2菌株UTMl 18的显微镜下照片。
【具体实施方式】
[0030] 以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。在不背离本发明精神 和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。
[0031] 若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
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