高效利用丙酸盐的裂殖壶菌、应用和处理丙酸盐废水并积累高价值DHA的方法技术

本发明专利技术公开了一株高效利用丙酸盐的裂殖壶菌、应用和处理丙酸盐废水并积累高价值DHA的方法，所述裂殖壶菌是通过丙酸盐废水为基础，利用丙酸钠梯度配制2g/L、4g/L、6g/L、8 g/L的丙酸盐废水，使用该丙酸盐废水作为溶剂配制完全取代培养基对裂殖壶菌进行适应性驯化获得的。本发明专利技术在裂殖壶菌培养的基础上，采用适应性实验室进化手段，获得了一株高耐受丙酸盐废水的裂殖壶菌菌株，该菌株能够高效利用丙酸盐，且获得的菌株具有多次传代的稳定性。且获得的菌株具有多次传代的稳定性。且获得的菌株具有多次传代的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
高效利用丙酸盐的裂殖壶菌、应用和处理丙酸盐废水并积累高价值DHA的方法


[0001]本专利技术属于生物化工
，尤其是一株高效利用丙酸盐的裂殖壶菌、应用和处理丙酸盐废水并积累高价值DHA的方法。

技术介绍

[0002]丙酸（propanoic acid），又称初油酸，是一种短链饱和脂肪酸，化学式CH3CH2COOH，其分解途径与脂肪酸的β
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氧化路径一样，通常需要与辅酶A结合形成丙酰
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CoA才能被生物体利用。由于丙酰
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CoA的主体含有3个碳原子，不能直接参与β
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氧化过程，也不能直接进入三羧酸循环。丙酸能改变膜的通透性，从而使微生物失活，对霉菌、细菌有很好的抑制作用，因此在食品加工过程中常采用丙酸作为防腐剂，然而大量使用会导致过量丙酸/丙酸盐废水外排。此外，为了节约能源和控制温室气体排放，将煤气化为天然气成为了当下的流行趋势，包括中国和欧盟，都开展了广泛的煤炭产业布局。然而，1吨煤气化会产生3吨废水，虽然废水中的CO2，H2S和酚类物质都有了解决方案，但是废水中的丙酸却缺乏解决方案。
[0003]煤气化废水的直接排放，不仅会严重污染环境，还会造成水资源的极大浪费。丙酸属于弱电解质（Ka＝1.34
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‑5），其水溶液呈弱酸性，腐蚀性强，其蒸汽对皮肤和呼吸道有刺激性，丙酸废水对环境有危害，对水体可造成污染；吸入丙酸蒸汽对呼吸道有强烈刺激性，可引发人体肺水肿，且对人眼有强烈的刺激性。
[0004]丙酸/丙酸盐的大量生产与使用，会加剧其向土壤、水体等环境的排放。目前，国内处理丙酸废水的方法主要有：铁碳微电解，混凝沉淀，UASB，二沉池处理工艺及Fenton法，絮凝沉淀预处理和生化工艺等。虽然关于丙酸废水处理的技术逐步完善，但是丙酸废水中的丙酸盐难以回收利用。微生物及动物体内存在完善的偶数碳代谢途径，但是丙酸盐摄入体内会产生丙酰辅酶A，大多数微生物及动物无法代谢，会对其生长和发育产生严重的影响。
[0005]裂殖壶菌是一种DHA（二十二碳六烯酸）含量高的异养海洋原生生物，因其生长速度快、DHA含量丰富、安全认证、易于培养等特点，被广泛应用于科研和商业生产。裂殖壶菌具有独特的代谢途径代谢利用丙酰辅酶A，并且其本身对丙酸盐具有耐受性，在一定的丙酸盐浓度下，裂殖壶菌仍能保持较高的生物量。因此，选用裂殖壶菌进行丙酸盐的利用研究，不仅有助于改善环境，还可以产出各种高价值产物。然而，裂殖壶菌对丙酸盐的利用能力还有待提高。
[0006]通过检索，尚未发现与本专利技术专利申请相关的专利公开文献。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服现有技术上存在的问题，提供一株高效利用丙酸盐的裂殖壶菌、应用和处理丙酸盐废水并积累高价值DHA的方法。
[0008]本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是：
[0009]一株高效利用丙酸盐的裂殖壶菌，所述裂殖壶菌是通过丙酸盐废水为基础，利用
丙酸钠梯度配制2g/L、4g/L、6g/L、8g/L的丙酸盐废水，使用该丙酸盐废水作为溶剂配制完全取代培养基对裂殖壶菌进行适应性驯化获得的。
[0010]进一步地，驯化的方法包括如下步骤：
[0011]取冻存在20%甘油管中的裂殖壶菌菌株1ml，加入正常的裂殖壶菌种子液的种子培养基即清水作为溶剂的种子培养基中，连续培养3代，每代培养24h，然后按1%的接种量比例加入到2g/L丙酸盐废水作为溶剂的种子培养基中驯化，驯化30代，然后继续按1%的接种量比例加入到4g/L丙酸盐废水作为溶剂的种子培养基中驯化，驯化30代，然后继续按1%的接种量比例加入到6g/L丙酸盐废水作为溶剂的种子培养基中驯化，驯化30代，然后继续按1%的接种量比例加入到8g/L丙酸盐废水作为溶剂的种子培养基中驯化，驯化30代；同时，分别取2g/L、4g/L、6g/L、8g/L的丙酸盐废水驯化结束后的种子液分别进行生物量测定；
[0012]驯化成功后，最终得到丙酸耐受能力达到6g/L的高效利用丙酸盐的裂殖壶菌。
[0013]进一步地，所述裂殖壶菌在丙酸盐浓度超过6g/L后，裂殖壶菌不能生长；
[0014]或者，所述丙酸盐废水来自面包房生产废水，该面包使用丙酸钠做防腐剂，所述废水中含有丙酸钠，浓度为2.4g/L；
[0015]或者，所述冻存在20%甘油管中的裂殖壶菌菌株为裂殖壶菌（Schizochytriumsp.）HX
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308（该菌株为现有技术中的公知菌侏，例如在专利公开号CN104974944A中已经公开，该菌侏已保藏于中国典型培养物保藏中心(CCTCC)，其保藏编号为CCTCCNo.M209059）。
[0016]进一步地，所述正常的裂殖壶菌种子液的种子培养基为：培养基的pH为6.4，且包括：葡萄糖50g/L，酵母浸粉5g/L，硫酸钠5g/L，硫酸镁2g/L，硫酸铵6g/L，氯化钾1g/L，氯化钙0.1g/L，硫酸钾0.6g/L，磷酸二氢钾1g/L，谷氨酸钠10g/L，七水合硫酸锌3mg/L，六水合氯化钴0.05mg/L，五水合硫酸铜5mg/L，六水合硫酸镍1mg/L，七水合硫酸铁10mg/L，泛酸钙4mg/L，四水合氯化锰5mg/L，二水合钼酸钠0.04mg/L；溶剂使用清水配制；
[0017]2g/L丙酸盐废水作为溶剂的培养基为：培养基的pH为6.4，且包括：葡萄糖50g/L，酵母浸粉5g/L，硫酸钠5g/L，硫酸镁2g/L，硫酸铵6g/L，氯化钾1g/L，氯化钙0.1g/L，硫酸钾0.6g/L，磷酸二氢钾1g/L，谷氨酸钠10g/L，七水合硫酸锌3mg/L，六水合氯化钴0.05mg/L，五水合硫酸铜5mg/L，六水合硫酸镍1mg/L，七水合硫酸铁10mg/L，泛酸钙4mg/L，四水合氯化锰5mg/L，二水合钼酸钠0.04mg/L；溶剂使用2g/L丙酸盐废水完全取代清水配制；
[0018]4g/L丙酸盐废水作为溶剂的培养基为：培养基的pH为6.4，且包括：葡萄糖50g/L，酵母浸粉5g/L，硫酸钠5g/L，硫酸镁2g/L，硫酸铵6g/L，氯化钾1g/L，氯化钙0.1g/L，硫酸钾0.6g/L，磷酸二氢钾1g/L，谷氨酸钠10g/L，七水合硫酸锌3mg/L，六水合氯化钴0.05mg/L，五水合硫酸铜5mg/L，六水合硫酸镍1mg/L，七水合硫酸铁10mg/L，泛酸钙4mg/L，四水合氯化锰5mg/L，二水合钼酸钠0.04mg/L；溶剂使用4g/L丙酸盐废水完全取代清水配制；
[0019]6g/L丙酸盐废水作为溶剂的培养基为：培养基的pH为6.4，且包括：葡萄糖50g/L，酵母浸粉5g/L，硫酸钠5g/L，硫酸镁2g/L，硫酸铵6g/L，氯化钾1g/L，氯化钙0.1g/L，硫酸钾0.6g/L，磷酸二氢钾1g/L，谷氨酸钠10g/L，七水合硫酸锌3mg/L，六水合氯化钴0.05mg/L，五水合硫酸铜5mg/L，六水合硫酸镍1mg/L，七水合硫酸铁10mg/L，泛酸钙4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一株高效利用丙酸盐的裂殖壶菌，其特征在于：所述裂殖壶菌是通过丙酸盐废水为基础，利用丙酸钠梯度配制2g/L、4g/L、6g/L、8 g/L的丙酸盐废水，使用该丙酸盐废水作为溶剂配制完全取代培养基对裂殖壶菌进行适应性驯化获得的。2.根据权利要求1所述的高效利用丙酸盐的裂殖壶菌，其特征在于：驯化的方法包括如下步骤：取冻存在20%甘油管中的裂殖壶菌菌株1ml，加入正常的裂殖壶菌种子液的种子培养基中，连续培养3代，每代培养24h，然后按1%的接种量比例加入到2g/L丙酸盐废水作为溶剂的种子培养基中驯化，驯化30代，然后继续按1%的接种量比例加入到4g/L丙酸盐废水作为溶剂的种子培养基中驯化，驯化30代，然后继续按1%的接种量比例加入到6g/L丙酸盐废水作为溶剂的种子培养基中驯化，驯化30代，然后继续按1%的接种量比例加入到8g/L丙酸盐废水作为溶剂的种子培养基中驯化，驯化30代；同时，分别取2g/L、4g/L、6g/L、8 g/L的丙酸盐废水驯化结束后的种子液分别进行生物量测定；驯化成功后，最终得到丙酸耐受能力达到6 g/L的高效利用丙酸盐的裂殖壶菌。3.根据权利要求1所述的高效利用丙酸盐的裂殖壶菌，其特征在于：所述裂殖壶菌在丙酸盐浓度超过6 g/L后，裂殖壶菌不能生长；或者，所述丙酸盐废水来自面包房生产废水，该面包使用丙酸钠做防腐剂，所述废水中含有丙酸钠，浓度为2.4 g/L；或者，所述冻存在20%甘油管中的裂殖壶菌菌株为裂殖壶菌（Schizochytrium sp.）HX
‑
308。4.根据权利要求1至3任一项所述的高效利用丙酸盐的裂殖壶菌，其特征在于：所述正常的裂殖壶菌种子液的种子培养基为：培养基的pH为6.4，且包括：葡萄糖50g/L，酵母浸粉5 g/L，硫酸钠 5g/L，硫酸镁2 g/L，硫酸铵6 g/L，氯化钾1 g/L，氯化钙0.1 g/L，硫酸钾0.6 g/L，磷酸二氢钾1 g/L，谷氨酸钠 10g/L，七水合硫酸锌3 mg/L，六水合氯化钴0.05mg/L，五水合硫酸铜5mg/L，六水合硫酸镍1 mg/L，七水合硫酸铁10mg/L，泛酸钙4 mg/L，四水合氯化锰5 mg/L，二水合钼酸钠0.04mg/L；溶剂使用清水配制；2g/L丙酸盐废水作为溶剂的培养基为：培养基的pH为6.4，且包括：葡萄糖50g/L，酵母浸粉5 g/L，硫酸钠 5g/L，硫酸镁2 g/L，硫酸铵6 g/L，氯化钾1 g/L，氯化钙0.1 g/L，硫酸钾0.6 g/L，磷酸二氢钾1 g/L，谷氨酸钠 10g/L，七水合硫酸锌3 mg/L，六水合氯化钴0.05mg/L，五水合硫酸铜5mg/L，六水合硫酸镍1 mg/L，七水合硫酸铁10mg/L，泛酸钙4 mg/L，四水合氯化锰5 mg/L，二水合钼酸钠0.04mg/L；溶剂使用2g/L丙酸盐废水完全取代清水配制；4g/L丙酸盐废水作为溶剂的培养基为：培养基的pH为6.4，且包括：葡萄糖50g/L，酵母浸粉5 g/L，硫酸钠 5g/L，硫酸镁2 g/L，硫酸铵6 g/L，氯化钾1 g/L，氯化钙0.1 g/L，硫酸钾0.6 g/L，磷酸二氢钾1 g/L，谷氨酸钠 10g/L，七水合硫酸锌3 mg/L，六水合氯化钴0.05mg/L，五水合硫酸铜5mg/L，六水合硫酸镍1 mg/L，七水合硫酸铁10mg/L，泛酸钙4 mg/L，四水合氯化锰5 mg/L，二水合钼酸钠0.04mg/L；溶剂使用4g/L丙酸盐废水完全取代清水配制；6g/L丙酸盐废水作为溶剂的培养基为：培养基的pH为6.4，且包括：葡萄糖50g/L，酵母浸粉5 g/L，硫酸钠 5g/L，硫酸镁2 g/L，硫酸铵6 g/L，氯化钾1 g/L，氯化钙0.1 g/L，硫酸
钾0.6 g/L，磷酸二氢钾1 g/L，谷氨酸钠 10g/L，七水合硫酸锌3 mg/L，六水合氯化钴0.05mg/L，五水合硫酸铜5mg/L，六水合硫酸镍1 mg/L，七水合硫酸铁10mg/L，泛酸钙4 mg/L，四水合氯化锰5 mg/L，二水合钼酸钠0.04mg/L；溶剂使用6g/L丙酸盐废水完全取代清水配制；8g/L丙酸盐废水作为溶剂的培养基为：培养基的pH为6.4，且包括：葡萄糖50g/L，酵母浸粉5 g/L，硫酸钠 5g/L，硫酸镁2 g/L，硫酸铵6 g/L，氯化钾1 g/L，氯化钙0.1 g/L，硫酸钾0.6 g/L，磷酸二氢钾1 g/L，谷氨酸钠 10g/L，七水合硫酸锌3 mg/L，六水合氯化钴0.05mg/L，五水合硫酸铜5mg/L，六水合硫酸镍1 mg/L，七水合硫酸铁10mg/L，泛酸钙4 mg/L，四水合氯化锰5 mg/L，二水合钼酸钠0.04mg/L；溶剂使用8g/L丙酸盐废水完全取代清水配制。5.如权利要求1至4任一项所述的高效利用丙酸盐的裂殖壶菌在丙酸盐废水处理并同时制备DHA方面中的应用。6.利用如权利要求1至4任一项所述的高效利用丙酸盐的裂殖壶菌处理丙酸盐废水并积累高价值DHA的方法，其特征在于：包括如下步骤：将高效利用丙酸盐的裂殖壶菌菌株接种于种子培养基活化后，获得发酵用菌种；将发酵用菌种接种于发酵培养基中进行发酵培养；收集菌体提取油脂，得到DHA。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述发酵培养的整个周期能够达到60h；或者，所述培养的条件为25～30℃，150～250r/min振摇培养；或者，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙小曼，张自夷，马旺，郭东升，李颖风，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：