本發(fā)明屬于水質(zhì)監(jiān)測領域，尤其涉及一種用于BOD生物傳感器的工程菌。
背景技術：
生化需氧量(Biochemical Oxygen Demand，BOD)是監(jiān)測水體中的有機物，特別是可生物降解的有機物含量的一個重要參數(shù)，是目前最常用的水體有機污染綜合指標之一。BOD的標準測定方法為五日法，即樣品在20±1℃的溫度中培養(yǎng)5天,分別測定培養(yǎng)前后的溶解氧,二者之差即為5天的生化需氧量,以BOD5表示。但該方法操作較復雜，耗時長，結(jié)果準確度及重現(xiàn)性差，無法滿足當前環(huán)境監(jiān)測中快速測定的要求。
快速、準確測定各種復雜水體BOD值是生化需氧量研究的主要方向，因此要求傳感器對水樣中各種可生物降解的有機物具有響應，同時要與常規(guī)BOD測試方法具有可比性。但基于上述檢測方法的缺點，使得如何集中研究熱點于生物敏感材料的優(yōu)良選取以及高效微生物膜的研制，使其能夠快速、準確測定水體中BOD值，實現(xiàn)在線連續(xù)測定，適應于現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測和管理的要求將是本領域研究的重要課題。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提出了一種用于BOD生物傳感器的工程菌，適應面較寬、活性高、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性好，能夠滿足不同種類的水樣檢測需求。
為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：
本發(fā)明提供了一種用于BOD生物傳感器的工程菌，由納豆芽孢桿菌Bacillus natto和假單胞菌Pseudomonas sp.以重量比2:1混合而成。
作為優(yōu)選技術方案，所述納豆芽孢桿菌Bacillus natto選用靜止期細胞，所述假單胞菌Pseudomonas sp.選用對數(shù)期細胞。
作為優(yōu)選技術方案，所述納豆芽孢桿菌Bacillus natto的培養(yǎng)溫度為33℃，所述假單胞菌Pseudomonas sp.的培養(yǎng)溫度為25℃。
本發(fā)明還提供了一種用于BOD生物傳感器的微生物膜，采用如上述任一項技術方案所述的用于BOD生物傳感器的工程菌作為菌種。
作為優(yōu)選技術方案，還包括包埋劑，所述包埋劑與所述工程菌的重量比為1:1。
作為優(yōu)選技術方案，所述包埋劑為海藻酸鈉。
本發(fā)明還提供了一種用于BOD生物傳感器的微生物固定化顆粒，采用如上述任一項技術方案用于BOD生物傳感器的工程菌作為填料。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果在于：
本發(fā)明所提供的用于BOD生物傳感器的工程菌為混合菌種，而非單一菌種或者直接使用活性污泥，這不僅解決了單一菌種只能適應單一水質(zhì)的缺陷，還可避免使用活性污泥作為敏感材料時測定的不穩(wěn)定性和不確定性。該混合菌種適應面較寬、活性高、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性好，不僅可適用測定標準BOD樣品，還可滿足不同種類的有機物以及廢水類型的檢測需求。將上述混合菌種用于BOD生物傳感器中可以極大的提高檢測速度，可在8-30分鐘內(nèi)完成相關檢測。
具體實施方式
下面將對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
本發(fā)明實施例提供了一種用于BOD生物傳感器的工程菌，由納豆芽孢桿菌Bacillus natto和假單胞菌Pseudomonas sp.以重量比2:1混合而成。
上述實施例提供了一種工程菌，該工程菌為上述二者菌種的混合菌種，使用混合菌種作為工程菌，不僅可避免單一菌種出現(xiàn)的只能適應單一水質(zhì)的缺陷，還可呈現(xiàn)出適應面較寬、活性高、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性好，以及可滿足不同種類的有機物以及廢水類型的檢測需求的優(yōu)勢。在本實施例中，具體限定了二者的重量比，這里主要是考慮到在本發(fā)明實施例所提供的工程菌是用于BOD生物傳感器快速測定的工程菌，其在檢測時使用量少而又少(干細胞使用是mg級)，但需要在滿足不同水質(zhì)的檢測需求的同時，達到極高的檢測精準度要求。因此，為了達到上述預期效果，本發(fā)明實施例還優(yōu)化了菌種的選擇以及二者的配比關系?？梢岳斫獾氖?，上述菌種的選擇也可分別擴充為兩菌種的同源或同系列菌種，但經(jīng)試驗發(fā)現(xiàn)，由同源或同系列菌種混合而成的工程菌由于環(huán)狀DNA和代謝機制的相似性較高，其降解類型差異很小，不同程度的存在多方面缺陷，并不能有效達到預期效果。
在一優(yōu)選實施例中，所述納豆芽孢桿菌Bacillus natto選用靜止期細胞，所述假單胞菌Pseudomonas sp.選用對數(shù)期細胞。在本實施例中，優(yōu)選了不同時期的菌種細胞，這主要是考慮到二者的生長穩(wěn)定性以及混合后的穩(wěn)定性，以使該混合菌種的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性均較好。
在一優(yōu)選實施例中，所述納豆芽孢桿菌Bacillus natto的培養(yǎng)溫度為33℃，所述假單胞菌Pseudomonas sp.的培養(yǎng)溫度為25℃。在本實施例中，進一步優(yōu)化了特定培養(yǎng)溫度下的上述兩種菌種，這主要也是考慮到了菌種的性能發(fā)揮。將上述培養(yǎng)溫度下的菌種混合制成工程菌，更有利于該混合菌種的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。
本發(fā)明實施例還提供了一種用于BOD生物傳感器的微生物膜，采用如上述任一項實施例所述的用于BOD生物傳感器的工程菌作為菌種。本發(fā)明實施例提供微生物膜由于所采用的工程菌為上述實施例提供的混合菌種，因此可解決現(xiàn)有BOD生物傳感器用微生物膜適應性較窄、性能不穩(wěn)定、生物固定性差等缺點。
在一可選實施例中，還包括包埋劑，所述包埋劑與所述工程菌的重量比為1:1。在本實施例中列舉了微生物膜中部分組成，可以理解的是，微生物膜的組成并不限于上述的包埋劑，在一種可選的微生物膜中，還可包括透氣膜等。為了達到良好的透氣效果，透氣膜的孔徑可為0.2-0.7μm，可為醋酸纖維膜、硝酸纖維膜、GF-C膜中的任意一種。在一可選的制備過程中，可將透氣膜粘合于雙面膠的兩側(cè)，通過在雙面膠上打孔，然后將工程菌和包埋劑混合均勻并涂布在雙面膠的圓孔所對應的透氣膜上制得微生物膜。為了達到良好的包埋效果，包埋劑與工程菌的重量比可為1:1。在一可選實施例中，所述包埋劑為海藻酸鈉?？梢岳斫獾氖?，本實施例中的包埋劑并不限于海藻酸鈉，但以海藻酸鈉與本實施例提供的工程菌配合所達到的包埋效果最好。
本發(fā)明實施例還提供了一種用于BOD生物傳感器的微生物固定化顆粒，采用如上述任一項實施例用于BOD生物傳感器的工程菌作為填料。本發(fā)明實施例提供的微生物固定化顆粒由于所采用的填料為上述實施例提供的混合菌種，因此不但適應性強、性能穩(wěn)定、生物固定性好，而且可以使用微量進樣器進樣，應用面較寬，并且由于每個固定化顆粒中的微生物含量是可控的，因而還能夠使BOD生物傳感器測量較為穩(wěn)定。
為了更清楚詳細地介紹本發(fā)明實施例所提供的用于BOD生物傳感器的工程菌，下面將結(jié)合具體實施例進行描述。
實施例1
一種用于BOD生物傳感器的微生物膜，所述微生物膜包括透氣膜、工程菌、包埋劑、雙面膠等，其中：
透氣膜的孔徑為0.2-0.7μm(優(yōu)選0.45μm)，為醋酸纖維膜、硝酸纖維膜、GF-C膜中的任意一種；
工程菌由納豆芽孢桿菌Bacillus natto和假單胞菌Pseudomonas sp.以重量比2:1混合而成；
包埋劑為海藻酸鈉，其與工程菌的重量比為1:1；
雙面膠上每隔4cm打孔，孔徑(0.5-0.8cm，優(yōu)選0.6cm)，透氣膜粘合于所述雙面膠的兩側(cè)，將工程菌和包埋劑混合均勻后涂布在所述雙面膠的圓孔所對應的透氣膜上。
工程菌制備方法如下：
實驗儀器：電子天平、燒杯、玻璃棒、錐形瓶、三角燒瓶、電爐、高壓滅菌鍋、試管、接種環(huán)、酒精燈、無菌操作臺、生化培養(yǎng)箱、搖床，離心機、離心管(10ml)、移液槍
實驗材料：污水樣(來源于不同污水處理廠及土壤)、0.8％生理鹽水，
基礎培養(yǎng)基：牛肉膏0.75g、蛋白胨1.5g、氯化鈉0.75g、瓊脂3g，
磷酸鹽緩沖溶液：稱取(Na2HPO4·12H2O)磷酸氫二鈉1.79克，稱取(KH2PO4)磷酸二氫鉀0.68克，定容于1000ml蒸餾水中即得0.005mol·L-1磷酸鹽緩沖溶液，其pH＝7.0，
純菌株用液體培養(yǎng)基進行擴大培養(yǎng)，震蕩48h(按所需溫度33℃或25℃，140rpm)，之后離心(4000rpm，6min)得到工程菌菌體，用0.8％生理鹽水洗脫三次，震蕩24h(30℃，140rpm)，離心得到工程菌。
性能測試
將實施例1由混合菌種制備得到的微生物膜用于不同水樣的實際測定中。進一步，與由單一菌種(國家行業(yè)標準(HJ/T86-2002)推薦使用的皮狀絲孢酵母)和活性污泥處理得到的微生物膜進行對比，結(jié)合傳統(tǒng)5日法結(jié)果評價如下，具體參見表1。
表1評價結(jié)果
注：表內(nèi)偏差值為微生物膜測定法與5日法對比差異
結(jié)果表明：由本發(fā)明實施例所提供的混合菌種制備得到的生物膜不僅性能穩(wěn)定性、重現(xiàn)性好，而且還可滿足不同種類的有機物以及廢水類型的檢測需求。相比于由單一菌種和活性污泥處理得到的微生物膜以及傳統(tǒng)5日法結(jié)果而言，相對偏差均小于5％，對于不同污染物具有良好的降解性。