CN104671432B

CN104671432B - 一种水产养殖水体净化剂及其制备方法

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Publication number: CN104671432B
Application number: CN201510041962.6A
Authority: CN
Inventors: 邵雅璐; 陈立华; 王众; 毛俊祺; 佟润泽; 邵孝侯
Original assignee: Hohai University HHU
Current assignee: Hohai University HHU
Priority date: 2015-01-27
Filing date: 2015-01-27
Publication date: 2016-08-31
Anticipated expiration: 2035-01-27
Also published as: CN104671432A

Abstract

本发明公开了一种水产养殖水体净化剂，该净化剂包括解淀粉芽孢杆菌IAE的发酵液、稻壳粉和碳酸钙粉，其中，发酵液、到可分和碳酸钙粉的质量比为2∶1～2∶1～2，所用的解淀粉芽孢杆菌IAE的菌种保藏号为CCTCC NO：M2013086。所述净化剂中有效净水菌株解淀粉芽孢杆菌IAE数量≥3×10⁸cfu g^‑1，有效絮凝物质含量≥15g kg^‑1干重。试验表明，南美白对虾养殖水体原位喷施该净水剂后第二天测定，COD减少了65.2％，NH₄ ⁺‑N、NO₃ ^‑‑N和NO₂ ^‑‑N分别降低了60.1％、73.7％和78.8％；养殖水体异位净化30天后，水体COD、NH₄ ⁺‑N、NO₃ ^‑‑N和NO₂ ^‑‑N浓度均接近非养殖的自然环境水体，从而可以少换水次数或不换水。

Description

一种水产养殖水体净化剂及其制备方法

技术领域

本发明属于环境生物技术领域，具体地涉及一种水产养殖水体净化剂及其制备方法。

背景技术

目前，我国的水产养殖面积达数百万公顷，由于高密度的养殖，在养殖过程中需要向水体中投加大量的饲料、抗生素。饲料残渣以及养殖生物的代谢物会造成水体COD升高；水体中大量的饲料残渣、粪便等有机物的腐解会造成水体的含氧量降低；而且由于水体中微生物的氨化和硝化作用，投加的饲料中的蛋白质、氨基酸等物质中氮元素会形成NH₄ ⁺-N、NO₃ ^--N和NO₂ ^--N等物质，这就导致养殖水体环境的恶化，影响水生生物健康生长。

我国一般沿湖泊或者河网进行人工水产养殖，养殖水体污染后，常常通过定期和河湖水体进行交换来改善水质。少量的养殖污水进入河湖等水体，经过水体的自净作用，很容易消除污染，但是如果养殖水体中的有机物、NO₃ ^--N和NO₂ ^--N等物质浓度太高，短时间内水体微生物很难降解，大量的养殖污水不经过处理，直接排放会造成河湖水系的污染，如我国的太湖、滇池、巢湖等水系的污染部分是由于周边的水产养殖所导致。

养殖水体水质净化实践中常采用物理的吸附、过滤等方法，但是该类方法处理水量有限，限制了其在大面积养殖水体中的应用；向水体添加物质对污染物进行改性、交换、絮凝沉淀等的化学方法，由于添加额外的化学物质，容易造成二次污染，也制约了该类方法的大面积应用。通过向养殖水体添加可以降解有机物的微生物，或者具有反硝化作用的微生物，虽然可以有效降低污染程度，但是添加到水体中的藻类、细菌等微生物，在其自体生长繁殖的生命周期中会自然死亡或者不适应环境而死亡，破解的菌体会再一次的将各种有机物释放到水体中。净化菌株的代谢作用，也很容易受到菌株四周水体中有机物、NO₃ ^--N或者NO₂ ^--N的浓度影响，导致净水速度缓慢。

本发明制备的提出的水体中有机物、NH₄ ⁺-N、NO₃ ^--N和NO₂ ^--N等污染物如能和净水菌株密切接触，将有利于水体的净化。同时，养殖水体底部淤泥中含有大量的微生物，如果将水体中污染物富集于水体底部，微生物能够将污染物通过能量生长的方式，固持于污泥或者养殖水体的底部。因此，将养殖水体中污染物，通过生物技术，异位或者原位进行沉淀，在水体的底部进行降解，能够有效的避免养殖水体的二次污染，同时有效的减少换水次数，避免因养殖污水大量排放导致对周围水体的污染。

由此可见，发明一种能够对养殖水体污染物原位或者异位沉淀的水体净化菌剂十分必要。

发明内容

发明目的：为了解决现有水产养殖水体净化技术中存在的问题，本发明提供一种水产养殖水体净化剂，该净化剂能够在原位或者异位使水产养殖水体中污染物沉淀，有效避免水乡养殖水体二次污染及水乡养殖水体与周围环境水体交换而造成的环境水体污染。本发明还解决的技术问题在于提供上述微生物添加物的制备方法和应用。

技术手段：为实现上述技术目的，本发明提供一种水产养殖水体净化剂，所述的水产养殖水体净化剂包括解淀粉芽孢杆菌IAE的发酵液、稻壳粉和碳酸钙粉，其中，发酵液、到可分和碳酸钙粉的质量比为2∶1～2∶1～2。

优选地，所述的解淀粉芽孢杆菌IAE的菌种保藏号为CCTCC NO：M2013086(Bacillus amyloliquefaciens IAE，2013年3月15日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏地址为中国武汉武汉大学)。

其中，所述的发酵液通过如下步骤制备：

(1)将解淀粉芽孢杆菌IAE接种到液体种子培养基培养，培养条件为：培养温度37℃，摇床转速130～160rpm，培养时间24小时，种子含菌量大于1×10⁹cfuml^-1，得到的解淀粉芽孢杆菌IAE种子液；

(2)将步骤(1)得到的解淀粉芽孢杆菌IAE种子液按照二级液体发酵培养基体积的5％的比例接种到二级发酵培养基中，发酵生产的条件为：培养温度28～35℃，溶氧通气量范围为30～100％，120～160rpm，发酵后期部分菌株形成芽孢，发酵液该菌株的菌落形成单位≥1×10⁹cfu ml^-1，得到发酵液。经过上述发酵，发酵液浓度变稠，γ-多聚谷氨酸量的达30g/L。

优选地，步骤(1)中所使用的液体发酵培养基的配方为，按照1L培养基配制：牛肉膏3g，蛋白胨10g，NaCl 3g，自来水1000ml，pH范围7.0-7.5，121℃灭菌20min后备用。

步骤(2)中所用的二级发酵培养基的配方为，按照1L培养基配制：谷氨酸钠35g，豆粕粉13g，蔗糖10g，酵母膏1g，KH₂PO₄ 3g，MgSO₄ 0.5g，MnSO₄0.2g，pH值6.3～6.5，自来水1000ml，121℃灭菌20min后备用。

本发明同时提出了上述水产养殖水体净化剂的制备方法，包括将配方量的发酵液、稻壳粉和碳酸钙粉彻底混匀，低温干燥至含水量质量比≤10％，粉碎机粉碎，得到的粉状物质即为水产养殖水体净化剂。所制备的粉状水体净化剂中有效净水菌株解淀粉芽孢杆菌IAE数量≥3×10⁸cfu g^-1，有效絮凝物质含量≥15g kg^-1干重。

更进一步地，本发明还提出了解淀粉芽孢杆菌IAE在制备水产养殖水体净化剂中的应用，其中，所述的解淀粉芽孢杆菌IAE的菌种保藏号为CCTCC NO：M2013086。

有益效果：与现有的技术或者产品相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明中主要絮凝成分是微生物发酵液中的γ-多聚谷氨酸，该物质能够吸附养殖水体中的颗粒有机物、重金属、氮磷等元素，该物质落入水体底部，能够分解成谷氨酸，直接作为水体底部微生物的营养物质，固持于淤泥中或者水体底部，不会造成水体污染；

(2)该产品通过原位或者异位喷施于水产养殖水体表面，在产品慢慢沉入水体底部的过程中，吸附大量的污染物，快速清除水体污染物，相较于单一的微生物原位降解作用，具有快速高效的效果；

(3)该产品净化养殖水体，依托水体底部淤泥中大量的微生物菌群和产品中解淀粉芽孢杆菌，不需要向水体中再次投加降解微生物，有效的减少水产养殖水体净化成本。

具体实施方式

本发明的水产养殖水体净化菌剂由具有分泌胞外多肽γ-多聚谷氨酸功能的解淀粉芽孢杆菌IAE(Bacillus amyloliquefaciensIAE，2013年3月15日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏地址为中国武汉武汉大学，菌种保藏号为CCTCC NO：M2013086)发酵制备而得。下面通过具体的实施例详细说明本发明。

实施例1水产养殖水体净化剂的制备。

一种水产养殖水体净化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将Bacillus amyloliquefaciens IAE接种到液体种子培养基培养，培养条件为：培养温度37℃，摇床转速130～160rpm，培养时间24小时，得到的解淀粉芽孢杆菌IAE种子液，种子含菌量大于1×10⁹cfu ml^-1；所用的液体发酵培养基的配方为，按照1L培养基配制：牛肉膏3g，蛋白胨10g，NaCl 3g，自来水1000ml，pH范围7.0-7.5，121℃灭菌20min；

(2)将步骤(1)得到的解淀粉芽孢杆菌IAE种子液按照二级液体发酵培养基体积的5％的比例接种到二级发酵培养基中，发酵生产的条件为：培养温度28～35℃，溶氧通气量范围为30～100％，120～160rpm，发酵后期部分菌株形成芽孢，发酵液该菌株的菌落形成单位≥1×10⁹cfu ml^-1，发酵液浓度变稠，γ-多聚谷氨酸量的可达30g/L；所用的二级液体发酵培养基的配方为，按照1L培养基配制：谷氨酸钠(食品级)35g，豆粕粉13g，蔗糖10g，酵母膏1g，KH₂PO₄ 3g，MgSO₄ 0.5g，MnSO₄ 0.2g，pH值6.3～6.5，自来水1000ml，121℃灭菌20min；

(3)发酵液、稻壳粉、碳酸钙粉按照质量比2∶1∶1，彻底混匀，低温干燥至含水量质量比≤10％，粉碎机粉碎，获得粉状物质即为一种水产养殖水体净化剂。所制备的水体净化剂中有效净水菌株解淀粉芽孢杆菌IAE数量≥3×10⁸cfug^-1，有效絮凝物质含量≥15g kg^-1干重。

实施例2水产养殖水体净化剂的制备。

一种水产养殖水体净化剂的制备方法，包括如下步骤：

(3)发酵液、稻壳粉、碳酸钙粉按照质量比2∶2∶1，彻底混匀，低温干燥至含水量质量比≤10％，粉碎机粉碎，获得粉状物质即为一种水产养殖水体净化剂。所制备的水体净化剂中有效净水菌株解淀粉芽孢杆菌IAE数量≥3×10⁸cfug^-1，有效絮凝物质含量≥15g kg^-1干重。

实施例3水产养殖水体净化剂的原位净化应用。

实验选用的水体位于江苏南通一水产养殖场，主要养殖南美白对虾，设置三个处理，分别为：

(1)对照处理，水体不使用净化剂；

(2)市场净化剂处理，该产品用枯草芽孢杆菌、沼泽红假单胞菌和反硝化色杆菌制成，每亩水产养殖塘每次使用该净化剂4000g，采用和养殖水1∶1000体积比比例混合后，均匀泼洒入养殖塘；

(3)本发明产品，将本产品和水产养殖水体按照体积比1∶1000混合，采用电动喷雾器或者弥雾机，将本发明产品均匀的喷施于水乡养殖水体表面，每亩每次用量4000g。

测定施用净水剂第二天水质的指标如表1所示，施用本发明的南美白对虾养殖水体COD、NH₄ ⁺-N、NO₃ ^--N和NO₂ ^--N浓度均显著地低于对照处理和市场净水剂处理，而且市场净水剂处理和对照处理之间差异不大。但本发明处理相较于对照处理水体COD、NH₄ ⁺-N、NO₃ ^--N和NO₂ ^--N浓度分别降低了65.2％、60.2％、73.7％和78.8％。

表1南美白对虾养殖水体原位净化效果

实施例4水乡养殖水体异位净化应用。

实验选用水体位于南京高淳，养殖螃蟹，该养殖水体每30天和固城湖水进行交换，通过换水保证养殖水体水质。试验设置两种处理：

(1)对照处理，水体不使用净化剂；

(2)本发明产品，将本产品和水产养殖水体按照体积比1∶1000混合，采用电动喷雾器或者弥雾机，将本发明产品均匀的喷施于从水产养殖水体排水口的表面，每10天喷施一次，作用于水体1米水深，每亩用量2000g。

测定施用净水剂30天后水质的指标如表2所示，施用本发明螃蟹养殖水体COD、NH₄ ⁺-N、NO₃ ^--N和NO₂ ^--N浓度和待换的湖泊水体没有显著差异，而且COD、NH₄ ⁺-N和NO₃ ^--N浓度稍微低于待换水的浓度，说明养殖水体排水经过本发明净水剂处理后完全可以作为螃蟹养殖水体的更换水，而且不会由于养殖水体更换造成湖泊水体污染.

表2螃蟹养殖水体异位净化效果

综上所述，本发明的净化剂能够在原位或者异位使水产养殖水体中污染物沉淀，有效避免水乡养殖水体二次污染及水乡养殖水体与周围环境水体交换而造成的环境水体污染，由于主要絮凝成分是微生物发酵液中的γ-多聚谷氨酸，该物质能够吸附养殖水体中的颗粒有机物、重金属、氮磷等元素，该物质落入水体底部，能够分解成谷氨酸，直接作为水体底部微生物的营养物质，固持于淤泥中或者水体底部，不会造成水体污染；同时，通过将制备的净化剂原位或者异位喷施于水产养殖水体表面，在产品慢慢沉入水体底部的过程中，吸附大量的污染物，快速清除水体污染物，相较于单一的微生物原位降解作用，具有快速高效的效果。本发明的产品净化养殖水体，依托水体底部淤泥中大量的微生物菌群和产品中解淀粉芽孢杆菌，不需要向水体中再次投加降解微生物，有效的减少水产养殖水体净化成本。

Claims

1.一种水产养殖水体净化剂，其特征在于，所述的水产养殖水体净化剂包括解淀粉芽孢杆菌IAE的发酵液、稻壳粉和碳酸钙粉，其中，发酵液、稻壳粉和碳酸钙粉的质量比为2∶1～2∶1～2，所述的解淀粉芽孢杆菌IAE的菌种保藏号为CCTCC NO：M2013086，所述的发酵液通过如下步骤制备：

(2)将步骤(1)得到的解淀粉芽孢杆菌IAE种子液按照二级液体发酵培养基体积的5％的比例接种到二级发酵培养基中，发酵生产的条件为：培养温度28～35℃，溶氧通气量范围为30～100％，120～160rpm，发酵后期部分菌株形成芽孢，发酵液该菌株的菌落形成单位≥1×10⁹cfu ml^-1，得到发酵液，其中，所用的二级发酵培养基的配方为，按照1L培养基配制：谷氨酸钠35g，豆粕粉13g，蔗糖10g，酵母膏1g，KH₂PO₄3g，MgSO₄0.5g，MnSO₄0.2g，pH值6.3～6.5，自来水1000ml，121℃灭菌20min后备用；

所述解淀粉芽孢杆菌IAE的发酵液中该菌株的菌落形成单位≥1×10⁹cfuml^-1，水体净化剂中有效净水菌株解淀粉芽孢杆菌IAE数量≥3×10⁸cfu g^-1，有效絮凝物质含量≥15g kg^-1干重。

2.根据权利要求1所述的水产养殖水体净化剂，其特征在于，步骤(1)中所使用的液体种子发酵培养基的配方为，按照1L培养基配制：牛肉膏3g，蛋白胨10g，NaCl 3g，自来水1000ml，pH范围7.0-7.5，121℃灭菌20min后备用。

3.权利要求1～2任一项所述的水产养殖水体净化剂的制备方法，其特征在于，将配方量的发酵液、稻壳粉和碳酸钙粉彻底混匀，低温干燥至含水量质量比≤10％，粉碎机粉碎，得到的粉状物质即为水产养殖水体净化剂。