CN101805720A

CN101805720A - 一种提高硝化细菌氨氧化能力的培养方法

Info

Publication number: CN101805720A
Application number: CN 201010126442
Authority: CN
Inventors: 林炜铁; 罗剑飞
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2010-03-15
Filing date: 2010-03-15
Publication date: 2010-08-18

Abstract

本发明一种提高硝化细菌氨氧化能力的培养方法，在每1000mL水中溶解碳酸氢钠1.0-4.0g、硫酸铵0.5-1.2g、碳酸钠0.3-0.8g、氯化钠0.1-0.5g、磷酸二氢钾0.1-0.5g、硫酸镁0.1-0.5g、硫酸亚铁0.01-0.05g和微量元素0.1-1.0mL，以质量百分比0.5％-5％的比例投加电气石到培养基中；将硝化细菌按照体积百分比为10～15％的接种量接种至加有电气石的培养基中，在温度28-34℃、溶氧≥2.0mg/L的条件下培育7～10天；本发明使硝化细菌的生长代谢速度显著加快，平均降解能力比常规培养基提高了50％-120％，具有简单、重复性好、效果显著的特点。

Description

一种提高硝化细菌氨氧化能力的培养方法

技术领域

本发明涉及一种硝化细菌的培养方法，特别涉及一种可以提高硝化细菌氨氧化能力的培养基和培养条件。

背景技术

由于经济社会的不断发展，人们对水产品的需求量越来越大，促使高密度水产养殖的迅速推广，导致养殖水环境和周边水域的恶化。水体微生态环境的严重破坏加剧了大面积氨和亚硝酸盐过度积累和水产生物中毒事件频繁爆发，直接或间接造成了我国经济的巨大损失。

针对上述问题，目前采用的治理方法多为化学和物理处理法，但这些方法存在效率低，二次污染大等缺点，生物治理法因其绿色环保，效率高，效用时间长的特点将成为水产养殖领域中有效方法。然而，我国市面上硝化细菌产品极其匮乏，大多为其他种类低效混合微生物的替代产品，如光合细菌、芽孢杆菌等，尤其以专门针对富营养化水体中氨降解的微生态菌剂的缺失。因此，具有高效氨氧化能力的硝化细菌菌剂的开发和研究显得尤为重要。硝化细菌能在好氧的条件下将氨氧化为亚硝酸盐，最后转化为植物的无机营养硝酸盐，其中硝化细菌催化的亚硝化过程是硝化作用的限速步骤，因而具有高效氨氧化能力的硝化细菌在自然界氮素循环中起着重要的作用。

硝化细菌是一种化能无机自养型细菌，只能利用无机培养基进行生长繁殖，存在生长缓慢、需氧量大、环境因素影响大等缺点，使硝化细菌培养的困难加大。

发明内容

本发明的目的在于针对以上所述硝化细菌培养过程中存在的问题，提出了一种可以促进硝化细菌生长，并同时提高其氨氧化能力的培养基及其培养条件。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种提高硝化细菌氨氧化能力的培养方法，在每1000mL水中溶解碳酸氢钠1.0-4.0g、硫酸铵0.5-1.2g、碳酸钠0.3-0.8g、氯化钠0.1-0.5g、磷酸二氢钾0.1-0.5g、硫酸镁0.1-0.5g、硫酸亚铁0.01-0.05g和微量元素0.1-1.0mL，组成培养基；然后调节培养基pH至6.8-8.0，以质量百分比0.5％-5％的比例投加电气石到培养基中；将硝化细菌按照体积百分比为10～15％的接种量接种至加有电气石的培养基中，在温度28℃-34℃、溶氧≥2.0mg/L的条件下培育7～10天；

所述微量元素在培养基中配方组成为：FeCl₃·6H₂O 1.5g/L，H₃BO₃ 0.15g/L，CuSO₄·5H₂O0.03g/L，KI 0.18g/L，MnCl₂·4H₂O 0.12g/L，Na₂MoO₄·2H₂O 0.06g/L，ZnSO₄·7H2O 0.12g/L，CoCl₆·H₂O 0.15g/L和EDTA二钠10g/L。

为进一步实现本发明目的，所述的pH通过盐酸调节。

所述的电气石的粒径为0.1～10μm。

相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：

(1)优化得到的培养方法可使硝化细菌菌体量提高20％以上，氨氧化能力甚至可提高120％，说明本发明有利于促进硝化细菌的生长繁殖和硝化细菌氨氧化能力的提高；

(2)本发明利用电气石增加硝化细菌细胞膜的通透性，培养基中添加电气石有助于增强细胞的活力，促进细菌的快速增殖，同时电气石可稳定硝化细菌培养过程中的pH值，有益于硝化细菌的生长；

(3)本发明培养基是全无机培养基，不含有机物；硫酸铵是唯一氮源，碳酸钠和碳酸氢钠提供唯一碳源；整个培养过程是一个全无机培养的过程，解决了有机物对硝化细菌生长抑制的问题；

(4)不需要对培养基进行灭菌，节省了能源。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不局限于实施例的范围。

本发明原始的硝化细菌培养基组成是按1000mL水中溶解碳酸氢钠6.0g、硫酸铵2.0g、碳酸钠1.0g、氯化钠0.6g、磷酸二氢钾0.8g、硫酸镁0.6g、硫酸亚铁0.1g；用0.1M HCl调节pH至7.0，30℃下以10％的接种量和2.0mg/L的溶解氧进行培养，7d后收获硝化细菌菌体，检测硝化细菌菌悬液的OD₆₀₀和硝化细菌氨氧化能力，其ΔOD₆₀₀(培养前后OD₆₀₀的增加量)＝0.530，氨氧化能力为420mgNH₄ ⁺-N/gMLSS·d(MLSS＝1.21×OD₆₀₀)。

下面实施例中，电气石是一种以含硼为特征的铝、钠、铁、钙、镁的环状硅酸盐晶体矿物，其化学结构通式可表示为XY₃Z₆[T₆O₁₈][BO₃]V₃W，X＝Ca、Na、K或空位，Y＝Mg²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Al、Cr³⁺、V³⁺、Fe³⁺、Ti⁴⁺，Z＝Mg、Al、Fe³⁺、V³⁺、Cr³⁺，T＝Si、Al，B＝B、空位，V＝OH、O-[O(3)]，W＝OH、F；属于三方C_3v ⁵-R3m晶系，为异极性矿物，Mohs硬度7～7.5，密度2.9～3.2g/cm³。其中电气石含量不低于40％，平均粒径为0.1～10μm，主要分布在我国新疆、云南、广西、内蒙古等地。

实施例中的硝化细菌购自中山市百皓生物工程有限公司，硝化细菌商品名为“硝化宝”，其菌体OD₆₀₀为20左右，活菌数为10⁹CFU/ml，该产品用于水产养殖环境中氨氮和亚硝酸盐的生物降解。

实施例1：

按1000mL水中溶解碳酸氢钠1.0g、硫酸铵0.5g、碳酸钠0.3g、氯化钠0.1g、磷酸二氢钾0.1g、硫酸镁0.1g、硫酸亚铁0.01g和0.1mL微量元素(FeCl₃·6H₂O 1.5g/L，H₃BO₃ 0.15g/L，CuSO₄·5H₂O 0.03g/L，KI 0.18g/L，MnCl₂·4H₂O 0.12g/L，Na₂MoO₄·2H₂O 0.06g/L，ZnSO₄·7H2O 0.12g/L，CoCl₆·H₂O 0.15g/L和EDTA二钠10g/L。)的配方制成硝化细菌的培养基，用0.1M HCl调节pH至6.8，并以0.5％的质量比投加粒径为0.1μm的电气石到培养基中。将硝化细菌以体积比10％(OD₆₀₀ 0.5左右)的接种量接种到培养基中，于28℃、溶解氧为4.0mg/L的条件下进行培养7d。7d后对硝化细菌的菌体量和氨氧化能力进行检测，并将结果与没有优化前，原始培养方法培养得到的硝化细菌的菌体量和氨氧化能力进行对比，发现硝化细菌菌悬液ΔOD₆₀₀＝0.640，菌体量增加了20％，氨氧化能力为680mgNH₄ ⁺-N/gMLSS·d，提高了62％。本实施例与未经优化的结果相比，硝化细菌菌体量和氨氧化能力均有较大的提高，特别是氨氧化能力，说明本发明的硝化细菌培养方法有利于硝化细菌生长繁殖的促进和氨氧化能力的提高。

实施例2：

按1000mL水中溶解碳酸氢钠4.0g、硫酸铵1.2g、碳酸钠0.8g、氯化钠0.5g、磷酸二氢钾0.5g、硫酸镁0.5g、硫酸亚铁0.05g和1.0mL微量元素(FeCl₃·6H₂O 1.5g/L，H₃BO₃ 0.15g/L，CuSO₄·5H₂O 0.03g/L，KI 0.18g/L，MnCl₂·4H₂O 0.12g/L，Na₂MoO₄·2H₂O 0.06g/L，ZnSO₄·7H2O 0.12g/L，CoCl₆·H₂O 0.15g/L和EDTA二钠10g/L。)的配方制成硝化细菌的培养基，用0.1M HCl调节pH至8.0，并以5％的质量比投加粒径为0.5μm的电气石到培养基中。将硝化细菌以体积比15％(OD₆₀₀ 0.5左右)的接种量接种到培养基中，于34℃、溶解氧4.0mg/L的条件下进行培养7d。7d后对硝化细菌的菌体量和氨氧化能力进行检测，并将结果与没有优化前，原始培养方法培养得到的硝化细菌的菌体量和氨氧化能力进行对比，，发现硝化细菌菌悬液ΔOD₆₀₀＝0.680，菌体量增加了28％，氨氧化能力为785mgNH₄ ⁺-N/gMLSS·d，提高了87％。

实施例3：

按1000mL水中溶解碳酸氢钠2.0g、硫酸铵1.0g、碳酸钠0.4g、氯化钠0.3g、磷酸二氢钾0.3g、硫酸镁0.3g、硫酸亚铁0.03g和0.5mL微量元素(FeCl₃·6H₂O 1.5g/L，H₃BO₃ 0.15g/L，CuSO₄·5H₂O 0.03g/L，KI 0.18g/L，MnCl₂·4H₂O 0.12g/L，Na₂MoO₄·2H₂O 0.06g/L，ZnSO₄·7H2O 0.12g/L，CoCl₆·H₂O 0.15g/L和EDTA二钠10g/L。)的配方制成硝化细菌的培养基，用0.1M HCl调节pH至7.4，并以2％的质量比投加粒径为0.8μm的电气石到培养基中。将硝化细菌以体积比12％(OD₆₀₀ 0.5左右)，于30℃、溶解氧4.0mg/L的条件下进行培养7d。7d后对硝化细菌的菌体量和氨氧化能力进行检测，并将结果与没有优化前，原始培养方法培养得到的硝化细菌的菌体量和氨氧化能力进行对比，，发现硝化细菌菌悬液ΔOD₆₀₀＝0.710，菌体量增加了34％，氨氧化能力为950mgNH₄ ⁺-N/gMLSS·d，提高了127％。

实施例4：

按1000mL水中溶解碳酸氢钠3.0g、硫酸铵0.8g、碳酸钠0.6g、氯化钠0.3g、磷酸二氢钾0.2g、硫酸镁0.3g、硫酸亚铁0.03g和0.4mL微量元素(FeCl₃·6H₂O 1.5g/L，H₃BO₃ 0.15g/L，CuSO₄·5H₂O 0.03g/L，KI 0.18g/L，MnCl₂·4H₂O 0.12g/L，Na₂MoO₄·2H₂O 0.06g/L，ZnSO₄·7H2O 0.12g/L，CoCl₆·H₂O 0.15g/L和EDTA二钠10g/L。)的配方制成硝化细菌的培养基，用0.1M HCl调节pH至7.0，并以1％的质量比投加粒径为0.5μm的电气石到培养基中。将硝化细菌以体积比12％(OD₆₀₀ 0.5左右)，于30℃、溶解氧4.0mg/L的条件下进行培养7d。7d后对硝化细菌的菌体量和氨氧化能力进行检测，并将结果与没有优化前，原始培养方法培养得到的硝化细菌的菌体量和氨氧化能力进行对比，，发现硝化细菌菌悬液ΔOD₆₀₀＝0.690，菌体量增加了30％，氨氧化能力为857mgNH₄ ⁺-N/gMLSS.d，提高了104％。

实施例5：

按1000mL水中溶解碳酸氢钠2.5g、硫酸铵0.6g、碳酸钠0.5g、氯化钠0.3g、磷酸二氢钾0.3g、硫酸镁0.2g、硫酸亚铁0.02g和0.6mL微量元素(FeCl₃·6H₂O 1.5g/L，H₃BO₃ 0.15g/L，CuSO₄·5H₂O 0.03g/L，KI 0.18g/L，MnCl₂·4H₂O 0.12g/L，Na₂MoO₄·2H₂O 0.06g/L，ZnSO₄·7H2O 0.12g/L，CoCl₆·H₂O 0.15g/L和EDTA二钠10g/L。)的配方制成硝化细菌的培养基，用0.1M HCl调节pH至7.6，并以3％的质量比投加粒径为1.0μm的电气石到培养基中。将硝化细菌以体积比10％(OD₆₀₀ 0.5左右)，于32℃、溶解氧4.0mg/L的条件下进行培养7d。7d后对硝化细菌的菌体量和氨氧化能力进行检测，并将结果与没有优化前，原始培养方法培养得到的硝化细菌的菌体量和氨氧化能力进行对比，，发现硝化细菌菌悬液ΔOD₆₀₀＝0.700，菌体量增加了32％，氨氧化能力为890mgNH₄ ⁺-N/gMLSS·d，提高了112％。

Claims

1.一种提高硝化细菌氨氧化能力的培养方法，其特征在于：在每1000mL水中溶解碳酸氢钠1.0-4.0g、硫酸铵0.5-1.2g、碳酸钠0.3-0.8g、氯化钠0.1-0.5g、磷酸二氢钾0.1-0.5g、硫酸镁0.1-0.5g、硫酸亚铁0.01-0.05g和微量元素0.1-1.0mL，组成培养基；然后调节培养基pH至6.8-8.0，以质量百分比0.5％-5％的比例投加电气石到培养基中；将硝化细菌按照体积百分比为10～15％的接种量接种至加有电气石的培养基中，在温度28℃-34℃、溶氧≥2.0mg/L的条件下培育7～10天；

2.根据权利要求1所述的提高硝化细菌氨氧化能力的培养方法，其特征在于，所述的pH通过盐酸调节。

3.根据权利要求1所述的提高硝化细菌氨氧化能力的培养方法，其特征在于，所述的电气石的粒径为0.1～10μm。