好氧脱氮制剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供一种好氧脱氮制剂及其制备方法与应用。所述好氧脱氮制剂是将假单胞菌AOB-7接入含有生物可降解材料的培养基中发酵培养，所得发酵产物作为好氧脱氮制剂。菌株AOB-7是一株能利用PHAs作为固体缓释碳源及载体进行高效好氧脱氮的假单胞菌，基于菌株AOB-7开发出以PHA颗粒作为固体缓释碳源和生物膜载体的新型好氧脱氮制剂，这种新型好氧脱氮制剂可以直接添加到低碳氮比水体(如水产养殖池)中而改善水质，在好氧脱氮过程中能产生气态氮产物，将水体中积累的硝酸盐氮转化为气体，实现彻底脱氮。另外，这种新型好氧脱氮制剂在好氧脱氮过程中能产生对水产养殖动物具有免疫调节作用的3-羟基丁酸。羟基丁酸。

【技术实现步骤摘要】
好氧脱氮制剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于环境微生物
，具体地说，涉及一种好氧脱氮制剂及其制备方法与应用，特别是在水产养殖循环水脱氮中的应用。

技术介绍

[0002]近年来，随着经济的发展和人民生活水平的提高，高密度的水产养殖方式在世界各地蓬勃发展。循环水养殖系统(Recirculating aquaculture system,RAS)因其高度集约化，环境友好，节省资源，可控养殖，以及产量高等优势在国内外得到了广泛应用。氨氮是水产养殖动物产生的最主要的代谢废物，当氨氮以分子氨状态存在时，会对水产养殖动物产生很强的神经性毒害，急性氨中毒正是养殖水体中极其严重的危害之一。循环水产养殖系统就是通过生物滤器的硝化过程将氨氮氧化成硝态氮。然而，由于排放的废水较少，加之持续进行的硝化过程，导致循环水养殖系统中硝酸盐氮的积累。与氨氮和亚硝酸盐相比，虽然硝酸盐对养殖物种的暂时应激效应相对较低，但对水产养殖动物的长期威胁仍然存在。因此，硝酸盐去除已成为水产养殖中不可避免的潜在问题。
[0003]RAS中的硝酸盐浓度取决于换水率和微生物的脱氮效率。好氧反硝化脱氮是细菌利用有机碳作为电子供体，利用氮氧化物如硝酸盐作为电子受体，将硝酸盐依次还原为亚硝酸、NO、N2O和氮气。由于水产养殖水为微污染水，水中可利用的碳源浓度低，是好氧反硝化顺利进行的限制因素。因此，循环水养殖系统中好氧反硝化的顺利进行，常常需要补充合适的外加碳源作为电子供体。目前在循环水养殖水处理中常用的外加碳源有：甲醇、乙酸盐、糖类等。
[0004]目前为止，在循环水养殖水处理中常用的外加碳源一般是水溶性的，极易被微生物利用，需要精密控制投加的剂量以防止有毒物质的形成。此外，这类外加碳源自身没有选择性，可以被任何微生物包括病原微生物利用。因此水质和生态平衡可能受到影响或干扰。一个有效的替代方案是应用不溶性固体缓释碳源作为电子供体进行好氧反硝化过程。固体缓释碳源能够缓慢持续地释放或仅被特定的微生物降解，这不仅达到了碳源稳定供应的目的，而且为微生物提供了生长附着的场所，提高了污染物的去除效果。
[0005]聚3-羟基链烷酸酯(PHA)是在许多细菌的不平衡生长期间合成和积累的结构简单的大分子。它们的特征是不溶于水，无毒，并且可被微生物降解。在RAS中使用PHA作为持续释放碳源需要较少的控制，并且可以降低系统运转的管理成本。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种缓释碳源新型好氧脱氮制剂及其制备方法与应用，特别是在水产养殖循环水脱氮中的应用。
[0007]为了实现本专利技术目的，第一方面，本专利技术提供一种假单胞菌(Pseudomonas sp.)AOB-7，其保藏编号为CGMCC No.17900。菌株AOB-7是利用DM-PHAs培养基经过大量初筛、复筛获得的可降解PHAs的一株假单胞菌。
[0008]第二方面，本专利技术提供假单胞菌AOB-7或其菌剂、粗酶液的以下任一应用：
[0009]1)用于低碳氮比水体脱氮处理；
[0010]2)用于制备好氧脱氮制剂；
[0011]3)用于3-羟基丁酸(3-HB)的发酵生产；
[0012]4)用于生物可降解材料的降解；
[0013]其中，所述生物可降解材料包括但不限于PHA，优选PHB、PHBV。
[0014]第三方面，本专利技术提供一种使用PHA(或称PHAs颗粒)作为固体缓释碳源和生物膜载体的新型好氧脱氮制剂，这种新型好氧脱氮制剂可以直接添加到水产养殖池中而改善养殖池水质。该新型好氧脱氮制剂的制备方法包括：将假单胞菌AOB-7接入含有生物可降解材料(PHA)的培养基中发酵培养，所得发酵产物可作为好氧脱氮制剂。
[0015]进一步地，所述好氧脱氮制剂的制备方法包括以下步骤：
[0016]将假单胞菌AOB-7接种于LB液体培养基培养24-36h后，6000-8000g离心10-15min后弃上清，用无菌生理盐水清洗菌体，然后用生理盐水配制OD
600
＝1～1.5的菌悬液，所得菌悬液按照1-2％v/v的接种量接种于含70～140mg/L NO
3--
N的DM-PHA培养基中，于25～30℃、120～160rpm条件下摇床培养60-72h，取出培养体系中的PHA颗粒，所得PHA颗粒即为好氧脱氮制剂，命名为PHAs(AOB-7)。
[0017]优选地，将假单胞菌AOB-7接种于LB液体培养基培养24h后，8000g离心15min后弃上清，用无菌生理盐水清洗菌体，然后用生理盐水配制OD
600
＝1～1.5的菌悬液，所得菌悬液按照1％v/v的接种量接种于含70～140mg/L NO
3--
N的DM-PHA培养基中，于25～30℃、120～160rpm条件下摇床培养2h，取出培养体系中的PHA颗粒，所得PHA颗粒即为好氧脱氮制剂。
[0018]其中，所述含70～140mg/L NO
3--
N的DM-PHAs培养基的组成如下：每升培养基中，KNO
3 0.5～1.0g，PHA 1.5g～3.0g，MgSO4·
7H2O 0.10～0.20g，CaCl
2 0.005～0.01g，KH2PO
4 0.50～0.80g，Na2HPO
4 0.50～0.80g，FeSO
4 0.01～0.02g，NaCl 10.00～30.00g，微量元素1.00-2.00mL，pH 7.0～7.5；所述微量元素组成如下：48.20～57.10g/L EDTA
·
2Na，2.80～3.90g/L ZnSO4·
7H2O，5.00～7.00g/L CaCl2·
2H2O，0.50～1.00g/L MnCl2·
4H2O，3.00～5.00g/L FeSO4·
7H2O，0.75～1.10g/L(NH4)6Mo7O
24
·
4H2O，0.90～1.60g/L CuSO4·
5H2O，0.90～1.60g/L CoCl2·
6H2O，pH 6.0～6.5。
[0019]本专利技术提供的好氧脱氮制剂，其菌含量为3.23
×
108～1.41
×
109CFU/g。
[0020]当DM-PHA培养基中使用的PHA为PHB时，所得好氧脱氮制剂命名为PHB(AOB-7)，即PHB型，其菌含量优选为1.41
×
109CFU/g左右。
[0021]当DM-PHA培养基中使用的PHA为PHBV时，所得好氧脱氮制剂命名为PHBV(AOB-7)，即PHBV型，其菌含量优选为3.23
×
108CFU/g左右。
[0022]第四方面，本专利技术提供所述好氧脱氮制剂在低碳氮比水体脱氮处理中的应用。
[0023]第五方面，本专利技术提供一种低碳氮比水体脱氮处理方法，所述方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.假单胞菌(Pseudomonas sp.)AOB-7，其特征在于，保藏编号为CGMCC No.17900。2.权利要求1所述假单胞菌AOB-7或其菌剂、粗酶液的以下任一应用：1)用于低碳氮比水体脱氮处理；2)用于制备好氧脱氮制剂；3)用于3-羟基丁酸的发酵生产；4)用于生物可降解材料的降解；其中，所述生物可降解材料为PHA，优选PHB、PHBV。3.好氧脱氮制剂的制备方法，其特征在于，将权利要求1所述假单胞菌AOB-7接入含有生物可降解材料的培养基中发酵培养，所得发酵产物即为好氧脱氮制剂；其中，所述生物可降解材料为PHA，优选PHB、PHBV。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：将假单胞菌AOB-7接种于LB液体培养基培养24-36h后，6000-8000g离心10-15min后弃上清，用无菌生理盐水清洗菌体，然后用生理盐水配制OD
600
＝1～1.5的菌悬液，所得菌悬液按照1-2％v/v的接种量接种于含70～140mg/L NO
3--
N的DM-PHA培养基中，于25～30℃、120～160rpm条件下摇床培养60-72h，取出培养体系中的PHA颗粒，所得PHA颗粒即为好氧脱氮制剂；其中，所述含70～140mg/L NO
3--
N的DM-PHA培养基的组成如下：每升培养基中，KNO
3 0.5～1.0g，PHA 1.5g～3.0g，MgSO4·
7H2O 0.10～0.20g，CaCl
2 0.005～0.01g，KH2PO
4 0.50～0.80g，Na2HPO
4 0.50...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志培，高喜燕，刘缨，苗莉莉，
申请(专利权)人：中国科学院微生物研究所，
类型：发明
国别省市：