本发明涉及微生物领域，具体涉及一株高效新型正己烷降解菌——樊庆生红球菌(rhodococcus qingshengii)scj-1及其在微生物降解正己烷中的应用。
背景技术：
1、正己烷(n-hexane，c6h14)是一种无色、无味、易挥发的液体，属于烷烃类有机化合物，其分子式为c6h14。在室温下，正己烷呈液态，具有相对较低的密度约为0.660g/cm3(在20℃下)。它的沸点较低，约为690℃，易于挥发成为气体。正己烷主要溶解于非极性有机溶剂，如乙醚和苯，而在水中溶解性较差。
2、正己烷是一种广泛应用于工业生产的化学溶剂，其用途包括但不限于丙烯等烯烃的聚合、食用植物油的提取、橡胶和涂料的生产以及颜料的稀释。然而，尽管其重要性，正己烷同时也伴随着潜在的健康和环境风险。这种化学物质具有一定的毒性，可以通过呼吸道、皮肤吸收等途径进入人体，长期或大量接触可能导致慢性中毒症状，包括头痛、头晕、乏力、四肢麻木等。严重的中毒情况甚至可能威胁生命安全。
3、由于正己烷在工业生产的广泛应用以及员工长期吸入正己烷会导致慢性中毒乃至威胁生命安全，现有的正己烷处理和降解方法存在一系列局限性，包括降解效率低、降解速率慢、经济成本高等问题。因此，迫切需要一种新的方法来高效、安全、经济地降解正己烷，以减少其对人体健康和环境的不良影响。微生物种类繁多，其繁殖速度快，适应性强，且拥有强大的代谢能力。正己烷的生物降解已被证明是可行的，如利用生物滴滤器和生物转鼓反应器处理高负荷正己烷废气。尽管如此，目前国内对正己烷的单一菌株降解研究较少，很少有报道筛选出以正己烷为唯一碳源的高效降解菌株。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一株新型高效正己烷降解菌——樊庆生红球菌scj-1及其在微生物降解正己烷中的应用。
2、本发明采用的技术方案是：
3、(一)一株樊庆生红球菌scj-1
4、所述樊庆生红球菌scj-1的命名为樊庆生红球菌(rhodococcus qingshengii)scj01，保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏日期为2024年01月12日，保藏编号为cctcc m2024093，地址：中国，武汉，武汉大学，430072。
5、所述樊庆生红球菌scj-1的16s rdna的核苷酸序列如seq id no：1所示。
6、所述樊庆生红球菌scj-1菌株的特征为：菌落呈淡红色，圆形不透明，大而平坦，表面光滑、湿润。它生长最适ph值为7.0，最适温度为35℃。
7、所述樊庆生红球菌scj-1菌株属于好氧非发酵型、革兰氏染色阳性菌。该菌能够在纯培养条件下以正己烷为唯一碳源进行繁殖，并将该底物完全矿化成二氧化碳(co2)和水(h2o)。在ph值为5.0～9.0的范围内，该菌具有降解正己烷的能力。此外，在温度为20～33℃的条件下，该菌株表现出较强的环境适应能力。
8、(二)一种含菌悬液
9、所述含菌悬液是所述樊庆生红球菌scj-1经斜面培养、种子培养后获得的。
10、(三)一种含菌悬液的制备方法
11、所述含菌悬液的培养过程具体包括以下步骤：
12、s1)斜面培养：将樊庆生红球菌scj-1接种至斜面培养基，在20℃～40℃、160～300rpm培养7天，获得菌体斜面。
13、所述斜面培养基包括水和如下浓度的组分：na2hpo4·12h2o 4.5g/l、kh2po41.0g/l、(nh4)2so4 2.5g/l、mgso4·7h2o 0.2g/l、cacl2 0.2g/l，微量元素母液(v/v)1.0vol％，琼脂20g/l，正己烷(v/v)0.05vol‰，即5μl/100ml，所述斜面培养基的ph为7.0。
14、s2)种子培养：从所述菌体斜面上挑取菌落接种至lb培养基，在20℃～40℃、160～300rpm培养16h，获得种子液体，用无机盐培养液洗涤三次，得到含菌悬液。
15、所述步骤s2)中，所述无机盐培养液的终浓度组成包括去离子水和如下浓度的组分：na2hpo4·12h2o 4.5g/l、kh2po4 1.0g/l、(nh4)2so4 2.5g/l、mgso4·7h2o0.2g/l、cacl20.2g/l，微量元素母液(v/v)1.0vol％，即1ml/100ml。
16、所述的微量元素母液包括去离子水和如下浓度的组分：feso4·7h2o 0.05g/l、h3bo3 0.014g/l、mnso4·4h2o 0.10g/l、na2moo4·2h2o 0.02g/l、cocl2·6h2o0.02g/l、叶酸0.00089g/l、d-泛酸(维生素b5)0.0035g/l、维生素b2 0.0023g/l、烟酸0.0023g/l、生物素(维生素h)0.0023g/l。
17、所述lb培养基包括水和如下浓度的组分：nacl 10g/l，酵母浸粉5g/l，蛋白胨10g/l，所述lb培养基的ph为7.0。
18、(四)上述樊庆生红球菌scj-1或者上述含菌悬液或者上述制备方法得到的含菌悬液在生物降解正己烷中的应用。
19、(五)一种生物降解正己烷的方法
20、将包含上述樊庆生红球菌scj-1的菌剂或者上述含菌悬液或者上述制备方法得到的含菌悬液接种至包含所需降解的正己烷的环境中，在25～33℃、ph＝5.0～9.0的条件下降解正己烷。
21、所述的环境可以为液体或气体或者两者的混合，液体中溶解存在正己烷，气体中混有正己烷。
22、进一步地，优选在ph＝7.0、30℃、160rpm的条件下降解正己烷。在本发明的一种示例方案中，将樊庆生红球菌scj-1经种子培养基培养所获得的菌液作为酶源，接种于以正已烷为底物的无机盐培养液中。在ph＝5～9、20℃～40℃、160rpm条件下进行降解反应，对正己烷的降解率可以达到77.2％。
23、在包含所需降解的正己烷的环境中，所述含菌悬液的接种od600为0.8～1.0，所述含菌悬液的体积接种量为1～4％。接种后，菌种在环境中的初始od600为0.01～0.03。
24、在所述的包含所需降解的正己烷的环境中，所述正己烷的浓度为50～800mg/l。
25、优选地，所述含菌悬液的体积接种量为2％。
26、(五)一种生物填料
27、所述生物填料用于处理含正己烷的废气或废水。所述生物填料包括上述樊庆生红球菌scj-1或者上述含菌悬液或者上述制备方法得到的含菌悬液。
28、具体地，所述生物填料的ph优选为5.0～9.0，所述生物填料的温度优选为25～33℃。
29、与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：
30、(1)本发明提供了一株具有正己烷降解性能的樊庆生红球菌scj-1，该菌株在48h内能对初始浓度为100mg/l的正己烷降解率达到77％，该降解菌对工业废气中正己烷的处理具有重要意义。
31、(2)本发明提供的菌株是从长期运行降解正己烷的生物转鼓反应器中筛选得到的，该菌株能适应生物转鼓反应器的环境，为含该正己烷污染物的废水和废气的生物净化工程应用奠定了基础。
32、(3)本发明提供的菌株将正己烷转化为无害于人类和环境的物质，这将对维护人类的健康和生态安全产生重大影响。
1.一株樊庆生红球菌scj-1，其特征在于：所述樊庆生红球菌scj-1的命名为樊庆生红球菌(rhodococcus qingshengii)scj-1，保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏日期为2024年01月12日，保藏编号为cctcc m 2024093。
2.根据权利要求1所述的一株樊庆生红球菌scj-1，其特征在于：所述樊庆生红球菌scj-1的16s rdna的核苷酸序列如seq id no：1所示。
3.一种含菌悬液，所述含菌悬液的活性成分包含如权利要求1或2任一所述的樊庆生红球菌scj-1，其特征在于：所述含菌悬液是所述樊庆生红球菌scj-1经斜面培养、种子培养后获得的。
4.一种如权利要求3所述的含菌悬液的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种含菌悬液的制备方法，其特征在于：所述步骤s2)中，所述无机盐培养液包括去离子水和如下浓度的组分：na2hpo4·12h2o4.5g/l、kh2po4 1.0g/l、(nh4)2so4 2.5g/l、mgso4·7h2o 0.2g/l、cacl2 0.2g/l，微量元素母液1.0vol％；所述的微量元素母液包括去离子水和如下浓度的组分：feso4·7h2o 0.05g/l、h3bo3 0.014g/l、mnso4·4h2o 0.10g/l、na2moo4·2h2o0.02g/l、cocl2·6h2o 0.02g/l、叶酸0.00089g/l、d-泛酸0.0035g/l、维生素b20.0023g/l、烟酸0.0023g/l、生物素0.0023g/l；所述lb培养基包括水和如下浓度的组分：nacl 10g/l，酵母浸粉5g/l，蛋白胨10g/l，所述lb培养基的ph为7.0。
6.一种如权利要求1或2任一所述的樊庆生红球菌scj-1或者如权利要求3所述的含菌悬液或者如权利要求4或5任一所述的制备方法获得的含菌悬液在生物降解正己烷中的应用。
7.一种生物降解正己烷的方法，其特征在于：将权利要求3所述的含菌悬液或者如权利要求4或5任一所述的制备方法获得的含菌悬液接种至包含所需降解的正己烷的环境中，在25～33℃、ph＝5.0～9.0的条件下降解正己烷。
8.根据权利要求7所述的一种生物降解正己烷的方法，其特征在于：所述含菌悬液的接种od600为0.8～1.0，所述含菌悬液的体积接种量为1～4％。
9.根据权利要求7所述的一种生物降解正己烷的方法，其特征在于：在所述的包含所需降解的正己烷的环境中，所述正己烷的浓度为50～800mg/l。
10.一种生物填料，用于处理含正己烷的废气或废水，其特征在于：所述生物填料包括如权利要求1或2任一所述的一株樊庆生红球菌scj-1或者如权利要求3所述的含菌悬液或者如权利要求4或5任一所述的制备方法获得的含菌悬液；所述生物填料的ph为5.0～9.0，所述生物填料的温度为25～33℃。
