CN105754903A - 规模化培育红假单胞菌属光合细菌的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种规模化培育红假单胞菌属(Rhodopseudomonas)光合细菌的方法，将普通水产配合饲料添加到自来水中，添加的比例为配合饲料:自来水＝20～120g:1L；置于28～45℃的开敞、有光环境的透光容器中，并添加所述光合细菌母液发酵培养，初始时光合细菌的添加浓度为1.0×108～5.0×1010cell/L，进行培育直至容器内壁上附着生长约1mm厚的密实的红假单胞菌属光合细菌，以及水体中高密度光合细菌的生成，即得到附着状态和浮游状态的高密度红假单胞菌属光合细菌。该方法可将配合饲料转化为红假单胞菌属光合细菌，可促进水体营养物质的无害化处理与利用，加速水体营养物质的转换，形成的光合细菌可直接用于养殖业或污水净化。

Description

规模化培育红假单胞菌属光合细菌的方法
技术领域
本发明涉及水体微生物的培育方法，具体涉及一种规模化培育高密度红假单胞菌属光合细菌的方法。
背景技术
光合细菌(PhotosyntheticBacteria)是一类具有原始光能合成体系的原核生物的总称，其能在厌氧条件下进行不产氧光合作用，是一类革兰氏阴性细菌。目前在水处理、水产养殖等领域应用较多的光合细菌种类是红螺菌科的红假单胞菌属(Rhodopseudomonas)，其在微生物分类中属于原核生物界，光能营养型原核生物门，红色光合细菌纲，红螺菌目。光合细菌的主要特点：能耐较低温度，即使冰冻也不会死亡；能耐较高的盐分浓度；含丰富的粗蛋白、维生素B族、类胡萝卜素及辅酶Q等。
光合细菌在水产养殖、污水处理中有多方面的作用，主要：(1)净化水质。光合细菌能有效地将氨态氮、硫化氢和其他有害物质转化利用，形成优势种群后还能抑制其他病原菌的生长，从而净化水质。(2)间接控氧作用。光合细菌生长繁殖时，不需要氧气，也不释放氧气，它是通过吸收水体中的耗氧因子而间接控制水体氧气含量。(3)作为培养浮游动物的饵料。光合细菌的菌体细胞营养丰富，是轮虫、枝角类等浮游动物的优质饵料，而轮虫、枝角类等是鱼类的优良的天然开口饵料。(4)可作饲料添加剂。光合细菌的菌体细胞营养丰富，并含有大量的生理活性物质，可直接拌入饲料中投喂，除增加营养、降低饲料系数外，还可起到刺激动物免疫系统，增强消化和抗病能力，促进生长的作用。
目前，我国光合细菌的培养与生产有实验室内的小规模培养，也有室外条件下的大规模培养。在实验室内利用人工配制的培养液进行小规模的培养时，其培养液中需要添加多种成分，尤其是营养物质丰富的酵母膏或牛肉膏等，才能促成光合细菌的高密度生长繁殖，并且一般只能得到浮游状态生长的光合细菌，而不能得到附着状态生长的光合细菌。也有一些单位能够大规模培养光合细菌，并形成光合细菌产品进行出售，但是培养液或者培养基技术一般是不公开的。
发明内容
本发明的目的是提供一种规模化培育红假单胞菌属(Rhodopseudomonas)光合细菌的方法。
本发明的目的是通过如下技术方案来实现的：
本发明涉及一种规模化培育红假单胞菌属(Rhodopseudomonas)光合细菌的方法，所述方法包括如下步骤：
S1、将普通水产配合饲料添加到有自然光照的透光容器中，并添加自来水，配合饲料和自来水的添加比例为配合饲料:自来水＝20～120g:1L；
S2、将透光容器放置在28～45℃下，并向透光容器中添加红假单胞菌属(Rhodopseudomonas)光合细菌母液，添加时透光容器中所述光合细菌的初始浓度为1.0×108～5.0×1010cell/L；
S3、发酵培养40天以上，至水体颜色变暗红色或血红色，容器内壁上也附着生长了约1mm厚的密实的红假单胞菌属光合细菌，即得到附着状态和浮游状态生长的高密度红假单胞菌属光合细菌。
本发明的技术方案中，配合饲料和自来水的添加比例、温度范围及添加的初始光合细菌浓度是实现发明目的的关键。当配合饲料和自来水的添加比例低于20g:1L时，水体中配合饲料腐烂发酵后水体氮、磷等元素的浓度会过低，不能满足光合细菌高密度生长的需求；当配合饲料和自来水的添加比例高于120g:1L时，水体中配合饲料泡水后水体易造成水体缺氧而不利于饲料的腐烂发酵，从而出现饲料不腐败，导致水体中氮、磷等元素的浓度也会过低，而不能满足光合细菌高密度生长的需求。当温度低于28℃时，饲料的发酵速度会减慢而不利于光合细菌生长；温度高于45℃时，光合细菌的生长容易受其他耐高温的细菌影响而不易形成优势。初始时光合细菌浓度达到1.0×108～5.0×1010cell/L浓度范围时，由于光合细菌能进行不产氧的光合作用，因此当添加的初始光合细菌浓度适宜时，有利于光合细菌利用水体中的营养物质进行繁殖并继续降解配合饲料，进一步地利于光合细菌生长繁殖。
优选的，所述步骤S1中，所述水产配合饲料的粗蛋白含量在28wt％～45wt％。在本发明的培育体系中，配合饲料的粗蛋白含量在28wt％～45wt％时，有利于光合细菌的快速繁殖，因为该发明中光合细菌生长所需的营养物质来源于饲料中粗蛋白、碳水化合物等基础物质的发酵降解，如果配合饲料中粗蛋白含量低于28wt％或者高于45wt％，则饲料降解产物浓度和相应比例不利于光合细菌快速生长，或者饲料发酵降解的条件需要另外确定才能促进光合细菌快速、高密度生长。
所述步骤S1中，所述水产配合饲料的碳水化合物含量在25wt％～40wt％。在本发明的培育体系中，配合饲料的碳水化合物含量在25wt％～40wt％时，有利于光合细菌的快速繁殖，因为该发明中光合细菌生长所需的营养物质来源于饲料中粗蛋白、碳水化合物等基础物质的发酵降解，如果配合饲料中碳水化合物含量低于25wt％或者高于40wt％，则饲料降解产物浓度和相应比例不利于光合细菌快速生长，或者饲料发酵降解的条件需要另外确定才能促进光合细菌快速、高密度生长。
优选的，所述步骤S1中，所述透光容器材质为普通玻璃、有机玻璃或透明塑料。
优选的，所述步骤S2中，添加后透光容器中所述光合细菌的初始浓度为1.0×108～3.3×109cell/L。
优选的，步骤S2中，所述发酵培养的时间为60天～90天。
优选的，步骤S3中，发酵培养过程中，配合饲料在添加光合细菌后出现腐烂发酵，发酵培养过程中水体颜色会依次出现浅土黄色、浅粉红色、黑褐色、棕褐色，直至变暗红色或血红色。
第二方面，本发明还涉及所述的方法生成的光合细菌在养殖业中的用途。本发明获得的光合细菌可处理水产养殖用水或畜禽类排泄物，或者用于饲料添加剂，且能为浮游动物提供优质的天然饵料。
第三方面，本发明还涉及所述的方法形成的光合细菌在污水净化处理中的用途。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、原料容易获取，可以购买现成配合饲料为原料，成本低，原料可多次利用。
2、本发明为光合细菌的规模化培养提供了简单、实用的方法。
3、本发明不仅能得到水体中浮游状态的高密度红假单胞菌属光合细菌，还能得到容器内容上附着状态生长的浓稠的浆状光合细菌，可大大降低光合细菌的浓缩成本。
4、本发明的培养方法无需另外配置或添加相关物质，大大节约了经济成本和时间。
5、本发明的方法可将配合饲料作为培养基质进行光合细菌的规模化培养，而不需要另外供应培养基质，可促进水体氮素、磷素的无害化处理及利用，加速水体营养物质的转换，形成的高浓度光合细菌可直接用于处理养殖废水或者畜禽排泄物，也可作为浮游动物优质的天然饵料，还可直接用于污水净化处理。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
在高温的7月将2.0kg淡水水产配合饲料添加到总体积为70L的玻璃缸中，玻璃缸高为40cm，其中盛有自来水60L。玻璃缸放置在玻璃温室中，玻璃缸周边无遮光物。然后对水和饲料混合物中添加红假单胞菌属光合细菌母液(该光合细菌母液是通过网购而来，为市场上通用的水产养殖用高浓度红假单胞菌属光合细菌液)，让初始水体中该光合细菌浓度达到1.0×108cell/L。该饲料是粗蛋白含量约28wt％、碳水化合物含量40wt％的淡水鱼浮性颗粒料。
3天后，即可见缸中饲料泡水后部分散开沉在水底，部分仍漂浮在水面，并出现淡淡酸臭味，水色呈现浅黄白色；7天后，缸中出现较多泡沫，水体变成浅土黄色，臭味加重。15天后，饲料腐烂更明显，臭味更重，并且在水面出现很多泡沫，水色呈浅粉红色。35天后，水体显现黑褐色，并在玻璃缸内壁上出现了少量浅红色的附着细菌，此时利用微生物的高通量分析方法检测该附着细菌，其是红螺菌科的红假单胞菌属(Rhodopseudomonas)。50天后，玻璃缸内壁的暗红色附着光合细菌越来越密集，水体仍呈黑褐色。70天后，玻璃缸内壁全部布满了暗红色附着光合细菌，且已经非常密实，呈暗红色浆状，附着厚度有约1mm，暗红色附着物中除了有部分饲料降解物之外，约80％的体积为浓稠的光合细菌。至第80天时，玻璃缸内的水体变为棕褐色，光合细菌的浓度达到1.6×1011cell/L，随后10-20天，水体中光合细菌浓度继续会升高，从而实现了光合细菌的高浓度培育。从9月底开始，因气温逐渐下降，对柱内混合物使用300W加热棒加热，设定温度为32℃。
实验期间，夜间和白天的水温变化范围为30～45℃。
实施例2
在高温的7月将1.2kg淡水水产配合饲料添加到总体积为70L的玻璃缸中，玻璃缸高为40cm，其中盛有自来水60L。玻璃缸放置在玻璃温室中，玻璃缸周边无遮光物。然后对水和饲料混合物中添加红假单胞菌属光合细菌母液，让初始水体中该光合细菌浓度达到2.8×108cell/L。该饲料是粗蛋白含量约35wt％、碳水化合物含量35wt％的沉性颗粒料。
3天后，即可见缸中饲料泡水后散开沉在水底，并出现淡淡酸臭味，水色呈现浅黄白色；7天后，缸中出现较多泡沫，水体变成浅土黄色，臭味加重。15天后，饲料腐烂更明显，臭味更重，并且在水面出现很多泡沫，水色呈浅粉红色。30天后，水体显现黑褐色，并在玻璃缸内壁上出现了少量浅红色的附着细菌，此时利用微生物的高通量分析方法检测该附着细菌，其是红螺菌科的红假单胞菌属(Rhodopseudomonas)。45天后，玻璃缸内壁的暗红色附着光合细菌越来越密集。60天后，玻璃缸内壁全部布满了暗红色附着光合细菌，且已经非常密实，呈暗红色浆状，附着厚度有约1mm，暗红色附着物中除了有部分饲料降解物之外，约80％的体积为浓稠的光合细菌。至第80天时，玻璃缸内的水体逐渐变为红褐色，光合细菌的浓度达到3.6×1012cell/L，随后7-15天，水体中光合细菌浓度继续会升高，从而实现了光合细菌的高浓度培育。从9月底开始，因气温逐渐下降，对柱内混合物使用300W加热棒加热，设定温度为32℃。
实验期间，夜间和白天的水温变化范围为30～45℃。
实施例3
在高温的8月将12.0kg淡水水产配合饲料添加到总体积为140L的有机玻璃柱中，有机玻璃柱高为100cm，其中盛有自来水100L。有机玻璃柱放置在玻璃温室中，有机玻璃柱周边无遮光物。然后对水和饲料混合物中添加红假单胞菌属光合细菌母液，让初始水体中该光合细菌浓度达到3.3×109cell/L。该饲料是粗蛋白含量约40wt％、碳水化合物含量32wt％的淡水鱼配合饲料。
3天后，即可见柱中饲料泡水后部分散开沉在水底，仍有部分漂浮在水面，并出现淡淡酸臭味，水色呈现浅黄白色；7天后，柱中出现较多泡沫，水体变成浅土黄色，臭味加重。15天后，饲料腐烂更明显，臭味更重，并且在水面出现很多泡沫，水色呈浅粉红色。40天后，水体显现黑褐色，并在柱的内壁上出现了少量浅红色的附着细菌，此时利用微生物的高通量分析方法检测该附着细菌，其是红螺菌科的红假单胞菌属(Rhodopseudomonas)。55天后，柱内壁上的暗红色附着光合细菌越来越密集。70天后，柱内壁上的暗红色附着光合细菌已经非常密实，呈暗红色浆状，附着厚度有约1mm，暗红色附着物中除了有部分饲料降解物之外，约80％的体积为浓稠的光合细菌。至第80天时，柱内的水体逐渐变为棕褐色，至第90天时，柱内水色变为暗红色，从而实现了光合细菌的高浓度培育，光合细菌的浓度达到3.0×1013cell/L。从9月底开始，因气温逐渐下降，对柱内混合物使用300W加热棒加热，设定温度为32℃。
实验期间，夜间和白天的水温变化范围为28～42℃。
实施例4
在高温的7月将4.0kg淡水水产配合饲料添加到总体积为70L的玻璃缸中，玻璃缸高为40cm，其中盛有自来水55L。玻璃缸放置在玻璃温室中，玻璃缸周边无遮光物。然后对水和饲料混合物中添加红假单胞菌属光合细菌母液，让初始水体中该光合细菌浓度达到4.0×108cell/L。该饲料是粗蛋白含量约45wt％、碳水化合物含量25wt％的淡水虾用配合饲料。
3天后，即可见缸中饲料泡水后散开沉在水底，并出现淡淡酸臭味，水色呈现浅黄白色；7天后，缸中出现较多泡沫，水体变成浅土黄色，臭味加重。15天后，饲料腐烂更明显，臭味更重，并且在水面出现很多泡沫，水色呈浅粉红色。30天后，水体显现黑褐色，并在玻璃缸内壁上出现了少量浅红色的附着细菌，此时利用微生物的高通量分析方法检测该附着细菌，其是红螺菌科的红假单胞菌属(Rhodopseudomonas)。45天后，玻璃缸内壁的暗红色附着光合细菌越来越密集。60天后，玻璃缸内壁全部布满了暗红色附着光合细菌，且已经非常密实，呈暗红色浆状，附着厚度有约1mm，暗红色附着物中除了有部分饲料降解物之外，约80％的体积为浓稠的光合细菌。至第80天时，玻璃缸内的水体逐渐变为红褐色，光合细菌的浓度达到4.5×1012cell/L，从而实现了光合细菌的高浓度培育。从9月底开始，因气温逐渐下降，对柱内混合物使用300W加热棒加热，设定温度为32℃。
实验期间，夜间和白天的水温变化范围为30～45℃。
实施例5
在气温逐渐降低的10月底将4.0kg淡水水产配合饲料添加到总体积为70L的玻璃缸中，玻璃缸高为40cm，其中盛有自来水60L。并对缸内混合物使用300W加热棒加热，设定温度为32℃。玻璃缸放置在玻璃温室中，玻璃缸周边无遮光物。然后对水和饲料混合物中添加红假单胞菌属光合细菌母液，让初始水体中该光合细菌浓度达到5.0×1010cell/L。该饲料是粗蛋白含量约35wt％、碳水化合物含量35wt％的的淡水鱼配合饲料。
3天后，即可见缸中饲料泡水后散开沉在水底，并出现淡淡酸臭味，水色呈现浅黄白色；7天后，缸中出现较多泡沫，水体变成浅土黄色，臭味加重。10天后，饲料腐烂更明显，臭味更重，并且在水面出现很多泡沫。22天后，水体显现黑褐色，并在玻璃缸内壁上出现了少量浅红色的附着细菌，此时利用微生物的高通量分析方法检测该附着细菌，其是红螺菌科的红假单胞菌属(Rhodopseudomonas)。35天后，玻璃缸内壁的暗红色附着光合细菌越来越密集，而水体仍呈现黑褐色。45天后，玻璃缸内壁的暗红色附着光合细菌已经非常密实，呈暗红色浆状，附着厚度有约1mm，暗红色附着物中除了有部分饲料降解物之外，约80％的体积为浓稠的光合细菌。至第70天时，玻璃缸内的水体逐渐变为红褐色，光合细菌的浓度达到6.2×1013个/L，从而实现了光合细菌的高浓度培育。
实验期间，夜间和白天的水温变化范围为30～35℃。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种规模化培育红假单胞菌属光合细菌的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1、将水产配合饲料添加到有自然光照的透光容器中，并添加自来水，所述配合饲料和自来水的添加比例为配合饲料:自来水＝20～120g:1L；
S2、将透光容器放置在28～45℃下，并向透光容器中添加红假单胞菌属(Rhodopseudomonas)光合细菌母液，添加时透光容器中所述光合细菌的初始浓度为1.0×108～5.0×1010cell/L；
S3、发酵培养40天以上，至水体颜色变暗红色或血红色，容器内壁上也附着生长了约1mm厚的密实的红假单胞菌属光合细菌，即得到附着状态和浮游状态生长的高密度红假单胞菌属光合细菌。
2.根据权利要求1所述的规模化培育高密度红假单胞菌属光合细菌的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述水产配合饲料的粗蛋白含量在30wt％～45wt％。
3.根据权利要求1所述的规模化培育高密度红假单胞菌属光合细菌的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述水产配合饲料的碳水化合物含量在25wt％～40wt％。
4.根据权利要求1所述的规模化培育高密度红假单胞菌属光合细菌的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述透光容器材质为普通玻璃、有机玻璃或透明塑料。
5.根据权利要求1所述的规模化培育高密度红假单胞菌属光合细菌的方法，其特征在于，所述步骤S2中，添加后透光容器中所述光合细菌的初始浓度为1.0×108～5.0×1010cell/L。
6.根据权利要求1所述的模化培育高密度红假单胞菌属光合细菌的方法，其特征在于，步骤S3中，所述发酵培养的时间为60天～90天。
7.根据权利要求1所述的模化培育高密度红假单胞菌属光合细菌的方法，其特征在于，步骤S3中，发酵培养过程中，配合饲料在添加光合细菌后出现腐烂发酵，发酵培养过程中水体颜色会依次出现浅土黄色、浅粉红色、黑褐色、棕褐色，直至变暗红色或血红色。
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