一种用于处理餐厨垃圾油脂的复合菌群的制作方法

本发明属于餐厨垃圾油脂降解技术领域，具体涉及一种用于处理餐厨垃圾油脂的复合菌群。

背景技术：

餐厨垃圾是指在食品的生产、加工、运输和使用过程中所产生的废弃物。餐厨垃圾油脂是指居民在日常生活生产以及工厂、学校等在食品加工、饮食服务、单位供餐等活动中产生的不可再食用的动植物油脂和各类油水的混合物。随着我国经济的发展和人口的增加，餐厨垃圾的产量在近几年有了明显的提升。同时餐厨垃圾含量占城市总垃圾含量的比列也在不断的升高，在一些大城市当中往往能达到70％左右，餐厨油脂含量也随之升高。

据统计，北京、天津、上海三大城市的餐厨垃圾日产量为1300吨、800吨、1300吨。餐厨垃圾的大量积累对城市环境安全和城市垃圾处理来说都是巨大的挑战和压力。在城市中餐厨垃圾的主要来源是大中型饭店，高校和企事业单位食堂、生活小区，其中不同来源的餐厨垃圾在成分组成上也有所差异：酒店、企业机关单位食堂来源的餐厨来及一般数量稳定、质量较好，同时也易于管理收集；高校由于对食物浪费的管理和宣传工作较为到位，平均餐厨垃圾量相对较少；家庭餐厨垃圾产量虽然较高校又有大幅度降低，但因其分布广泛、组成复杂，造成的收集利用的困难。

餐厨垃圾在为环境污染物的同时也具有蕴含有巨大资源潜质，所以对餐厨垃圾的管理是否合理直接决定了餐厨垃圾对人们的作用。国家对餐厨垃圾的收集和处理利用也较为重视。就天津市而言近年来也发布了一些关于餐厨垃圾管理的相关法规，如《天津市生活废弃物管理规定》中，对餐厨垃圾废物的处理和管理作出了明确规定。市容园林委结合全市餐厨垃圾废弃物管理的实际情况也相继出台了《天津市餐饮废弃物管理实施细则》、《餐饮废弃物处置企业运行运行监管内容和程序》、《餐饮废弃物行业管理部门和餐饮废弃物收运处置企业运行监管内容和程序》、《餐饮废弃物产生量测算办法》、《餐饮废弃物管理监督检查办法》等一系列文件。天津市食品药品监督管理局和天津市卫生局联合下发了《关于进一步加强天津市餐厨垃圾废弃物管理的有关工作的通知》，要求天津市餐饮废弃物的管理实行申报制度、备案制度、台账制度、招投标制度、特许经营制度、分类收集制度、定时定点密闭收运制度等。国家对餐厨垃圾的严格管理也显示出了国家对餐厨垃圾处理问题的紧迫性和必要性。

餐厨垃圾的非资源化处理即仅仅消除了餐厨垃圾的危害性，却没有开发餐厨垃圾资源性的处理技术，其中主要包括焚烧和卫生填埋等。

(1)焚烧法是将餐厨垃圾放置在1000℃以上的特制焚烧炉中进行高温焚烧，以让垃圾中的有机成分彻底氧化分解的一种处理技术。但是由于餐厨垃圾有高含水率的特点，所以在进行焚烧时会消耗大量的能源；同时焚烧也会产生大量的有害气体，直接进行排放会进一步造成环境的污染，危害人类的健康安全。

(2)卫生填埋是将餐厨垃圾集中填埋在地下，利用地下微生物来对垃圾中的有机质进行降解的一种处理技术。填埋法主要的问题再与处理效率地下，填埋的垃圾在地下分解缓慢，同时又会占用大量土地，对一些土地较为紧张的地区极不适用。另外餐厨垃圾中含有较高的水分，如果在填埋前不做相应的处理，这些水分很容易渗入地下从而造成地下水的污染，威胁人类饮水安全。

在这餐厨垃圾中，餐厨垃圾的油脂是处理餐厨垃圾极其重要的一个方面。餐厨垃圾油脂直接会影响城市排污系统的运行。一方面会因为其影响水体的复氧及其自然净化过程，危害水体生态系统，严重污染周围的环境；另一方面也容易造成排污渠道堵塞而引起其他负效应。

其次，从卫生防疫角度上来说，餐厨垃圾油脂经过一些地下作坊的露天提炼制成“地沟油”，根本无法出去餐厨垃圾油脂中的细菌等有害的成分，流入市场后严重危害人们的身心健康。因为发明和开发处理餐厨垃圾油脂的技术，对于保护人类的身体健康和社会的和谐发展具有十分重要的发明和现实意义。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于处理餐厨垃圾油脂的复合菌群，能够高效的降解餐厨垃圾油脂，从而弥补现有技术的不足。

本发明首先提供一种复合菌群，包含有荧光假单胞菌和嗜热芽孢杆菌；

其中荧光假单胞菌优选为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心的保藏号为1.3990的荧光假单胞菌；

所述的嗜热芽孢杆菌，优选为XS2-450(Geobacillus pallidus)菌株，已于2014年7月9日保藏于位于北京市朝阳区北辰西路1号院3号的中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为：CGMCC No.9430。

上述的复合菌群中，荧光假单胞菌和嗜热芽孢杆菌的数量比优选为2～3：2～3；

本发明另一个方面是提供一种用于扩大培养上述复合菌群的培养基，包含有如下的质量比组分：标准油脂2％，硫酸铵0.5％，磷酸氢二钾0.2％，磷酸二氢钾0.2％，磷酸氢二钠0.2％，氯化钠0.2％，蒸馏水加至1L,调节pH值7.2。

所述的标准油脂，是将分拣后的餐厨垃圾压碎，搅拌混合均匀；取上层的漂浮物用石油醚从中萃取出油相，再将石油醚层在水浴相内加热至70℃，加热除尽残余的石油醚，得到标准油脂。

本发明针对于微生物高效处理餐厨垃圾油脂的开发和应用，不但对保护环境和人类身心健康具有重要的意义，而且还符合当今社会的发展政策，实现资源的循环利用。因此，利用微生物处理餐厨垃圾油脂的方法具有十分重要的理论和实际意义。

通过本发明发现添加菌剂XS2-450对于餐厨垃圾油脂的降解具有积极的影响，可以大大的提高荧光假单胞菌1.3990对油脂的降解能力，从60％提高到92％。这对后续的实际生产具有重要的现实指导意义。

附图说明

图1不同处理组针对餐厨垃圾油脂降解的实验静止30min后观察比较图。

图2餐厨垃圾油脂在吸光度224nm下标准曲线。

图3不同处理组针对餐厨垃圾油脂降解率的变化情况比较。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的菌株、配方及餐厨垃圾降解进行详细的描述。

实施例1：

餐厨垃圾油脂在水中分布的四种形态：第一，浮油：这种油在水分中分散颗粒较大，油粒直径一般大于100um，静止后能很快上浮，以连续相的油膜漂浮在水面。第二，分散油；油脂在水中分散直径在10-100um，以微小油珠悬浮于水中，不稳定，静止一定的时间后往往形成浮油。第三，乳化油：油株直径小于10um，一般为0.1-2.0um，往往因水中含有表明活性剂使油株形成稳定的乳化液。乳化油的稳定性取决于废水的性质及油滴在水中的分散度，分散度越大越稳定。第四，溶解油：油以分子状态或化学方式分散于水体中，形成稳定的均相体系，直径一般小于几微米。所以，根据餐厨垃圾油脂在水中的分布形态，采用了菌株XS2-450，来与菌株1.3990进行对比。

具体方法如下：

主要培养基

Luria-Bertani(LB)培养基：氯化钠10.0g，胰蛋白胨10.0g，酵母萃取5.0g，蒸馏水加至1L,调节其pH值至7.2。

油脂降解培养基：标准油脂2％，硫酸铵0.5％，磷酸氢二钾0.2％，磷酸二氢钾0.2％，磷酸氢二钠0.2％，氯化钠0.2％，蒸馏水加至1L,调节pH值7.2。

标准油脂的制备：采集到的餐厨垃圾，往往固液混杂、颗粒大小悬殊、组成也不均匀，无法直接进行试验的分析使用。因此在实验室使用之前，需要对原始的餐厨垃圾进行均一化处理，人工将餐厨垃圾中的骨头、塑料袋、纸巾等物体先行去除。将分拣后的餐厨垃圾压碎，搅拌混合均匀。取上层的漂浮物用石油醚从中萃取出油相，将下层水相去除，石油醚层在水浴相内加热至70摄氏度，用吹风机加热除尽残余的石油醚，以得到本发明试验需要的标准油脂。

本发明中，培养基除了特别说明之外，均采用120℃高压蒸汽灭菌20min。

餐厨垃圾油脂标准曲线的制作：研究发现餐厨垃圾油脂最大的吸收峰为224nm，所以取6个50ml的容量瓶，以石油醚为溶剂，以先前所得的标准油脂为溶质。准确的配制浓度依次为0.0、5.0、10.0、15.0、20.0、25.0mg/L的系列样品。用紫外分光光度计，在224nm的入射波长，用1cm的石英比色皿，依次测定上述系列浓度的样品吸光度。每个浓度有三个重复样品，据此方法得到以标准油浓度为横坐标，以吸光度OD₂₂₄为纵坐标，做出针对餐厨垃圾油脂的标准曲线。

餐厨垃圾油脂降解试验设计：以摇瓶实验为基础，在100ml的三角瓶中装培养基80ml，标准油脂的初始含量为20ml/L，种子液接种量为1％。将活化菌剂荧光假单胞菌1.3990和菌剂XS2-450接种到油脂培养基中，在37℃的培养箱中，180rpm/min，开始72小时的油脂试验并且每6个小时取样，萃取，检测油脂浓度试验。实验共有四个试验处理组依次为：CK组、1.3990组、XS2-45组、1.3990+XS2-450四个处理组，每个处理组设有三个重复。在添加处理菌剂之前对这两株菌进行细胞计数，以稀释到统一浓度，将这两株菌剂稀释到统一的浓度10⁸cfu/mL，将试验的一致性保证。将稀释好的菌剂接种到油脂培养基中，接种量为1％。CK不添加菌剂作为空白对照组，1.3990+XS2-450处理组的添加量为各0.5％，1.3990和XS2-450处理组的接种量分别为1％。取不同时间段的液体培养样品，在5，000r/m的速度下室温离心10min，上清液移入分液漏斗，加入等体积的石油醚，充分震荡3min，静止使其分层，将水层弃掉。将石油醚移入离心管内，检测其吸光度数值。在224nm下分别测定其吸光值，在整个实验周期结束后计算出油脂浓度，最后计算出油脂的降解率。

数据统计

统计学处理所有统计学分析应用SPSS 19.0统计软件包进行。计量数据采用均数±标准差(x±s)表示。所有资料进行方差齐性及正态分布检验，两组间比较用t检验，两变量之间相关性用Pearson相关分析。设定α＝0.05。若P≤0.05为差异有统计学意义。

试验结果

1.不同处理组处理过程中形态观察

将这些吸光度的数值，在等整个油脂的完成之后(72小时)，进行数据处理分析，按照油脂降解的标准曲线进行计算，换算出油脂的降解，在最后72小时候计算出降解率的试验。在餐厨垃圾油脂降解的过程中，观察发现(提前静止半个小时后)，试验结果发现在处理24小时(A)，36小时(B)，72小时(C)之后，添加菌剂组液相比较均一，CK与1.3990菌剂处理组油层水层分层现象很明显，XS2-450和混合使用菌剂组分层不明显。但是与CK对照组相比，1.3990处理组油层较薄。通过对比不同处理组观察可初步得到添加两种菌剂的1.3990+XS2-450降解结果很好，油层降解较多，油层比较稀薄。在静止半个小时之后，混合菌剂1.3990+XS2-450处理组油层分散，成分比较均一，处理效果较好。

在处理24小时后，XS2-450处理组在静止30分钟之后，上层还有油脂漂浮在上面，在36小时后，体系已经变的较为均一。混合使用菌剂1.3990+XS2-450组，在24小时时，已经变得体系均匀，油脂分散。

2.餐厨垃圾油脂标准曲线

通过先前收集的油脂，根据文献中查的油脂在波长224nm处有最大吸光度值。这次以标准油脂为溶质，以石油醚为溶剂，准确的配制浓度依次为0.0,5.0，10.0，15.0，20.0,25.0ml/L的系列样品，用分光光度计，在224nm入射波长处，用1cm的石英比色皿，以石油醚为空白，依次测定上述系列样品的吸光值，每个浓度三个重复，取其平均值。以油浓度为横坐标，以OD₂₂₄为纵坐标，做出标准曲线。

根据配制的不同浓度的餐厨油脂的石油醚溶液，得到相应的吸光度，以餐厨油脂浓度为横坐标，以吸光度为纵坐标，做餐厨油脂的标准曲线。为准确反应相应样品浓度与吸光值之间的关系，采用“最小二乘法”对实验数据进行回归分析，得到一条对各数据点的误差最小、最准确的工作曲线，从而使测定结果更接近真实值。根据所得的数据，计算出回归方程的系数和常数项，建立回归方程。做出来工作曲线，如下图2。

通过图2可以得到针对餐厨垃圾油脂在224nm吸光度的标准曲线方程为Y＝0.0982X+0.08533，R²＝0.9995，线性关系很好。

3.不同处理组餐厨垃圾油脂降解率变化情况

对餐厨垃圾的油脂降解试验中，四个处理组就在0-72小时取样，萃取和通过分光光度计检测其浓度的结果进行整理，根据先前构建的油脂降解的标准曲线，计算出降解度，从而计算出四个处理在72小时内每六个小时的降解速率。如下图3所示。

由图3得出的结论，混合使用菌剂1.3990和XS2-450的处理组，油脂降解率最高，速率最快。在37℃的情况下，单独使用1.3990对餐厨油脂的降解率要优于单独使用XS2-450的处理效果。对于餐厨油脂的降解，这两株菌的最快时间段在12小时到66小时之间。在6小时内餐厨油脂降解率很低，在12小时之后，菌剂对餐厨垃圾油脂的降解速率逐渐的加快，在48小时的时候，已经超过了50％。在66小时之后，降解速率逐渐的降低。在72小时，混合使用菌剂1.3990和XS2-450的处理组对餐厨油脂的降解率达到92％。

上述结果表明本发明的复合菌群在处理餐厨油脂时取得了意料不到的效果，具有很好的应用推广价值。