一种锰氧化菌及其筛选方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种锰氧化菌，其分类学命名为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)ZM‑1，其保藏编号为：CCTCC NO：M2017851。本发明专利技术还提供了所述锰氧化菌的制备方法以及其在去除污染物重金属中的应用。本发明专利技术还提供了一种用于去除污染物重金属的锰氧化物，即用上述锰氧化菌进行发酵获得的发酵液，或经喷雾干燥获得的干粉菌剂。所筛选得到的锰氧化菌具有较高的锰氧化能力，同时锰氧化菌产生的锰氧化物具有对重金属铜、锌、铬、砷的去除能力；相对于物理化学法成本低、对不同污染水体适应性强且无二次污染。

A Manganese Oxidizing Bacterium and its screening method and Application

The invention provides a Manganese Oxidizing bacteria, which is taxonomically named Bacillus amyloliquefaciens ZM_1, and its preservation number is CCTCC NO: M2017851. The invention also provides a preparation method of the Manganese Oxidizing Bacteria and an application thereof in removing heavy metals from pollutants. The invention also provides a manganese oxide for removing heavy metals from pollutants, i.e. a fermentation broth obtained by fermentation with the manganese oxidizing bacteria or a dry powder microbial agent obtained by spray drying. The selected manganese oxidizing bacteria have high manganese oxidizing capacity, and the manganese oxides produced by the manganese oxidizing bacteria have the ability to remove copper, zinc, chromium and arsenic. Compared with the physical and chemical method, the manganese oxidizing bacteria have low cost, strong adaptability to different polluted water bodies and no secondary pollution.

【技术实现步骤摘要】
一种锰氧化菌及其筛选方法与应用
本专利技术涉及环境微生物
，尤其涉及一种锰氧化菌及其筛选方法与应用。
技术介绍
锰是地壳中含量丰富的金属元素，Mn2+是机体必需的微量元素之一，但是长期饮用含锰过量的水会造成人体生理上的疾病。对锰矿的大量开采，不可避免地在这个环节产生大量Mn2+的排放和污染，因而造成水中Mn2+的污染。鉴于含锰水的普遍性、危害性，从保障饮用水卫生、安全、提高生活质量出发，研究饮用水除锰技术是必要的。我国的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)和2001年卫生部正式公布的《生活饮用水卫生规范》中规定锰的含量最高不超过0.1mg/L。鉴于水中锰的普遍存在；水中除锰技术的理论和应用经历了不同的发展阶段:从传统的化学除锰技术，到氯接触氧化过滤除锰、碱化除锰、光化学氧化除锰和高锰酸钾接触氧化除锰法，再到现在的生物除锰法。锰氧化微生物可以利用酶促反应催化氧化Mn2+，生成不溶于水的锰氧化物，从而从水中除掉；锰氧化微生物将土壤中的可溶性有毒的Mn(II)转化成为不溶性无毒的Mn(III)和Mn(IV)，降低重金属锰如Mn(II)在土壤中的环境污染。生物法是是目前该领域的最新发展方向，使强化锰氧化微生物成为水质净化工艺中新兴的研究热点。畜牧业中，为了促进牲畜生长，在配合饲料中添加高于动物的需求量的Cu、Fe、Zn、Cr、As等金属、类金属元素在世界各国较为普遍，这势必导致畜禽排泄物中含有大量的Cu、Zn、Cr、As等重金属。这部分牲畜粪便一旦进入沼气工程，经厌氧发酵后就会导致沼液沼渣的重金属超标风险，而在农用过程中可能导致土壤重金属超标。研究认为，施用沼液有重金属积累现象，尤其是Cu和Zn含量在部分研究土壤中增高明显且在高施灌水平下存在重金属含量接近标准限值的现象。对比文件1：申请号为“CN200710175525.9”，专利名称为“锰氧化细菌芽孢杆菌菌株WH4及其应用”中公开了一种锰氧化细菌在生物合成二氧化锰(MnO2)中的应用，但该锰氧化细菌在锰氧化时，在20mmol/L的MnCl2浓度下生成的MnO2的浓度最高达2mmol/L；锰氧化能力尚有提高的空间；且该锰氧化细菌的发酵液并不同时具备去除污染物重金属包括锰、铜、锌、铬和砷的能力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种锰氧化菌、利用该锰氧化菌在去除污染物重金属中的应用以及一种用于去除污染物重金属的锰氧化物。所筛选得到的锰氧化菌具有较高的锰氧化能力，同时锰氧化菌产生的锰氧化物具有对污水重金属对铜、锌、铬、砷的去除能力；相对于物理化学法成本低、对不同污染水体适应性强且无二次污染。本专利技术的目的之一在于提供一种锰氧化菌，该锰氧化菌的分类学命名为解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)ZM-1，该锰氧化菌已于2018年1月15日保藏在中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCCNO：M2017851，地址：中国，武汉，武汉大学。本专利技术人筛选到一株细菌ZM-1，证明该株细菌ZM-1具有锰氧化能力，该细菌经形态鉴定、生化鉴定及测序分析为解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)ZM-1，其中菌落的革兰氏染色结果如附图1，革兰氏鉴定结果见实施例2。本专利技术的目的之二在于提供所述锰氧化菌在锰氧化菌在去除污染物重金属中的应用。本专利技术的目的之三在于提供一种锰氧化菌的筛选方法，包括如下步骤：步骤1、含锰培养基的配制：配制LB培养基进行灭菌，待冷却后，加入适量过滤除菌MnCl2溶液和生物缓冲液HEPES(pH7.0)；步骤2、锰氧化菌的初筛：按1％的接种量分别接种生长对数期的多种待筛菌株的菌液于上述步骤1的含锰液体培养基，于30℃、180rpm的恒温摇床上震荡培养48h后，采用原子吸收光谱法测定溶液中剩余锰浓度，并测定培养液的pH值。以不接菌的液体培养基为对照，筛选锰去除率较高的菌株；步骤3、将初筛得到的菌株接种到含锰液体培养基中，培养4～6d取样，LBB比色法定性检测锰氧化物，筛选具有锰氧化活性的菌株，即权利要求1所述的锰氧化菌。本专利技术的目的之四在于提供一种重金属污染物的去除方法，将所述锰氧化菌按如下方法用于去除污染物重金属：将斜面保存的所述锰氧化菌活化，接种于活化培养基上，放入恒温培养箱中，在30℃条件下恒温培养12h；挑取活化培养基上的菌种，接种于已灭菌含锰液体培养基中，30℃下180rpm振荡培养10d，得发酵液用于去除污染物重金属，或者将发酵液进行干燥处理得到干燥物用于去除污染物重金属。本专利技术的目的之五在于提供一种用于去除污染物重金属的锰氧化物，该锰氧化物为将所述锰氧化菌进行发酵获得的发酵液或所述发酵液经喷雾干燥获得的干粉菌剂。本专利技术的有益效果是：所筛选得到的锰氧化菌具有较高的锰氧化能力，同时锰氧化菌产生的锰氧化物具有对污水重金属对铜、锌、铬、砷的去除能力；相对于物理化学法成本低、对不同污染水体适应性强且无二次污染。其中，本专利技术的菌株的保藏日期为2017年12月29日，保藏编号为CCTCCNO：M2017851。其分类命名为解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)ZM-1，保藏单位名称为中国典型培养物保藏中心，地址为中国武汉市武汉大学，邮编：430072。附图说明图1为本专利技术实施例2提供的锰氧化菌革兰氏鉴定结果；图2为本专利技术实施例3提供的锰氧化菌的锰氧化能力测定结果；图3为本专利技术实施例5提供的锰氧化菌产生的锰氧化物对废水重金属铜、锌、铬的去除效果；图4为本专利技术实施例6提供的锰氧化菌产生的锰氧化物对重金属As的去除效果。具体实施方式实施例1：锰氧化菌的筛选本专利技术所述的锰氧化菌的筛选方法有如下步骤：(1)含锰培养基的配制：酵母提取物5g，胰蛋白胨10g，氯化钠10g，蒸馏水1000mL，调节pH为7，分装于250mL三角瓶中，每瓶100mL，于灭菌锅中经121℃高温蒸汽灭菌20min，待冷却后，加入适量过滤除菌的1mol/LMnCl2溶液和生物缓冲液1mol/LHEPES(pH7.0)，使培养基Mn(II)和HEPES的最终浓度分别为1mmol/L和20mmol/L。(2)锰氧化菌的初筛：按1％的接种量分别接种生长对数期的多种待筛菌株的菌液于上述步骤S1的含锰液体培养基，于30℃、180rpm的恒温摇床上震荡培养48h后，采用原子吸收光谱法测定溶液中剩余锰浓度，并测定培养液的pH值。以不接菌的液体培养基为对照，筛选锰去除率较高的菌株，结果如表1所示，初筛阶段ZM-1菌对锰去除率最大，初始锰浓度为1mmol/L时培养2d对锰的去除率可达32.1％。表1不同待筛菌株对锰的去除效果(3)锰氧化菌的复筛：将初筛得到的菌株接种到含锰液体培养基中，培养一定时间后取样，LBB比色定性检测锰氧化物。结果显示ZM-1菌在不同培养时间的产物与LBB试剂的显色情况，LBB试剂由淡蓝色变为深蓝色，说明该菌能够生成锰氧化物。将具有锰氧化活性的菌株，即为本专利技术筛选获得的锰氧化菌ZM-1接种在甘油管中，置于-80℃冰箱保存。通过上述分离路线得到一株编号为ZM-1的菌株，证明该株细菌具有锰氧化的能力。实施例2：锰氧化菌的鉴定对上述获得的一株编号为ZM-1的菌株经形态鉴定、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锰氧化菌，其特征在于，该锰氧化菌的分类学命名为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)ZM‑1，其保藏编号为：CCTCC NO：M2017851。

【技术特征摘要】
1.一种锰氧化菌，其特征在于，该锰氧化菌的分类学命名为解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)ZM-1，其保藏编号为：CCTCCNO：M2017851。2.一种权利要求1所述的锰氧化菌在去除污染物重金属中的应用。3.一种锰氧化菌的筛选方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、含锰培养基的配制：配制LB培养基进行灭菌，待冷却后，加入适量过滤除菌MnCl2溶液和生物缓冲液HEPES(pH7.0)；步骤2、锰氧化菌的初筛：按1％的接种量分别接种生长对数期的多种待筛菌株的菌液于上述步骤1的含锰液体培养基，于30℃、180rpm的恒温摇床上震荡培养48h后，采用原子吸收光谱法测定溶液中剩余锰浓度，并测定培养液的pH值。以不接菌的液体培养基为对照，筛选锰去除率较高的菌株；步骤3、将初筛得到的菌株接种到含锰液体培养基中，培养4～6d取样，LBB比色法定性检测锰氧化物，筛选具有锰氧化活性的菌株，即权利要求1所述的锰氧化菌。4.如权利要求3所述的锰氧化菌的筛选方法，其特征在于，所述LB培养基为：酵母提取物5g，胰蛋白胨10g，氯化钠10g，蒸馏水1000mL，调节pH...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖乃东，叶欣，周文兵，朱端卫，蔡建波，胡金龙，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42