CN106380001A - 用混菌降解水体环境中的磺胺类化合物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用混菌降解水体环境中的磺胺类化合物的方法,步骤为:(1)将保藏编号为CGMCC No.1.767的粪产碱杆菌培养得一级种子;将保藏编号为CGMCC 5.815的血红密孔菌培养得一级种子;(2)将磺胺类化合物生产排放废水与发酵培养基混合配成降解液;(3)取粪产碱杆菌的一级种子和血红密孔菌的一级种子,离心,弃上清,用降解液将菌体重悬后,都放入降解液中,发酵。本发明的方法,使用粪产碱杆菌和血红密孔菌,不需要中介物质的参与,处理成本低,环保。建立了细菌和真菌的混菌系统,实现了污水中磺胺类化合物90‑95%的降解效率,明显高于在同样的培养条件下两个单菌各自的降解率。
Description
技术领域
本发明属于环境污染治理领域,涉及一种用混菌降解水体环境中的磺胺类化合物的方法。
背景技术
以磺胺类化合物(SMX)为代表的磺胺类抗菌药物,不仅用于临床,而且大量应用于水产养殖和畜牧业。磺胺类药物通常以未转化过的形态被排放到地表水中,然而在污水处理厂,它们并不能够被有效的去除。在水体环境中的富集,导致了抗性基因的产生和传播,这种现象已经威胁到了公共健康。因此,磺胺类药物的有效降解已经引起了广泛关注。常见的非生物降解技术包括臭氧化,光解作用和光催化作用等。然而,这些技术往往都有更高的技术要求,同时也很昂贵。与之相比,生物降解技术有更高的实用价值。
最近还有一些研究使用能够产生胞外氧化酶如漆酶的真菌进行SMX的降解。真菌Pycnoporus sanguineus生产具有降解磺胺类化合物能力的漆酶,但是漆酶降解磺胺类药物中通常需要中介物质的参与,如2,2-azino-bis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonicacid)(ABTS)或者1-hydroxybenzotriazole(HBT)。然而,这些化学合成的中介物质比较昂贵,而且会对环境造成新的并且很难处理污染。Alcaligenes faecalis虽然在短期内可降解磺胺类化合物,但是降解率只有60-80%,而且后期磺胺类会出现回升。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足,提供一种用混菌降解水体环境中的磺胺类化合物的方法。
本发明的技术方案概述如下:
用混菌降解水体环境中的磺胺类化合物的方法,包括如下步骤:
(1)种子培养:将保藏编号为CGMCC No.1.767的粪产碱杆菌(Alcaligenesfaecalis)在种子培养基中培养,得到粪产碱杆菌的一级种子;
将保藏编号为CGMCC 5.815的血红密孔菌(Pycnoporus sanguineus)在马铃薯葡萄糖琼脂固体培养基中,在25-30℃培养6-8天;再转入马铃薯葡萄糖琼脂液体培养基中在25-30℃,在搅拌下,培养45-50小时,得到血红密孔菌一级种子;
(2)降解液配制:将磺胺类化合物生产排放废水与发酵培养基混合配成降解液,使降解液中磺胺类化合物的浓度在10-50mg/L;
(3)按比例,取OD600nm=3-4的粪产碱杆菌的一级种子30-50mL和步骤(1)获得的血红密孔菌的一级种子40-50mL,分别在4000-8000rpm离心8-12min,弃上清,用降解液将菌体重悬后,都放入降解液中,使总体积为500mL,在25-30℃,100-150rpm,发酵24h。
马铃薯葡萄糖琼脂固体培养基为:马铃薯200g/L,葡萄糖20g/L,琼脂18g/L,自然pH,余量是水。
马铃薯葡萄糖琼脂液体培养基为:马铃薯200g/L,葡萄糖20g/L,自然pH,余量是水。
发酵培养基为:1.0g·L-1乙酸钠,1.0g·L-1葡萄糖,0.010g·L-1FeSO4·7H2O,0.25g·L-1MgSO4·7H2O,0.5g·L-1(NH4)2SO4,0.018g·L-1Na2EDTA·2H2O,0.013g·L- 1CaCl2·2H2O,7.5g·L-1Na2HPO4·12H2O,5g·L-1KH2PO4,余量是水。
磺胺类化合物为磺胺甲恶唑、磺胺嘧啶、磺胺异恶唑、磺胺二甲基嘧啶或磺胺二甲氧嘧啶。
本发明的优点:
本发明的方法,使用粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)和血红密孔菌(Pycnoporus sanguineus),不需要中介物质的参与,因此,处理成本低,不会对环境造成新的污染。
本发明的方法建立了细菌Alcaligenes faecalis和真菌Pycnoporus sanguineus的混菌系统,实现了污水中SMX90-95%的降解效率,这明显高于在同样的培养条件下两个单菌各自的降解率。
附图说明
图1为在发酵培养基条件下A.faecalis和P.sanguineus单菌和混菌系统分别对SMX降解的影响。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步说明:
各实施例中:
马铃薯葡萄糖琼脂固体培养基为:马铃薯200g/L,葡萄糖20g/L,琼脂18g/L,自然pH,余量是水。
马铃薯葡萄糖琼脂液体培养基为:马铃薯200g/L,葡萄糖20g/L,自然pH,余量是水。
发酵培养基为:1.0g·L-1乙酸钠,1.0g·L-1葡萄糖,0.010g·L-1FeSO4·7H2O,0.25g·L-1MgSO4·7H2O,0.5g·L-1(NH4)2SO4,0.018g·L-1Na2EDTA·2H2O,0.013g·L- 1CaCl2·2H2O,7.5g·L-1Na2HPO4·12H2O,5g·L-1KH2PO4,余量是水。
实施例1
用混菌降解水体环境中的磺胺类化合物的方法,包括如下步骤:
(1)种子培养:将保藏编号为CGMCC No.1.767的粪产碱杆菌(Alcaligenesfaecalis)在50mL Luria-Bertani种子培养基中,在35℃,200rpm条件下培养,得到OD600nm=3的粪产碱杆菌的一级种子;
将保藏编号为CGMCC 5.815的血红密孔菌(Pycnoporus sanguineus)在马铃薯葡萄糖琼脂固体培养基中在28℃培养7天;(取110cm2面积的菌丝)转入100mL马铃薯葡萄糖琼脂液体培养基中在28℃,120rpm条件下培养48小时,得到血红密孔菌一级种子;
(2)降解液配制:将磺胺甲恶唑生产排放废水与发酵培养基混合配成降解液,使降解液中磺胺甲恶唑的浓度在50mg/L;
(3)按比例,取OD600nm=3的粪产碱杆菌的一级种子40mL和步骤(1)获得的血红密孔菌的一级种子45mL,分别在6000rpm离心10min,弃上清,用降解液将菌体重悬后,都放入降解液中,使总体积为500mL,在28℃,130rpm,发酵24h。
SMX降解率见图1。
对比例1
用粪产碱杆菌降解水体环境中的磺胺类化合物的方法,包括如下步骤:
(1)种子培养:将保藏编号为CGMCC No.1.767的粪产碱杆菌(Alcaligenesfaecalis)在50mL Luria-Bertani种子培养基中,在35℃,200rpm条件下培养,得到OD600nm=3的粪产碱杆菌的一级种子;
(2)降解液配制:将磺胺甲恶唑生产排放废水与发酵培养基混合配成降解液,使降解液中磺胺类化合物的浓度在50mg/L;
(3)按比例,取OD600nm=3的粪产碱杆菌的一级种子85mL,在6000rpm离心10min,弃上清,用降解液将菌体重悬后,都放入降解液中,使总体积为500mL,在28℃,130rpm,发酵24h。
SMX降解率见图1。
对比例2
用血红密孔菌降解水体环境中的磺胺类化合物的方法,包括如下步骤:
(1)将保藏编号为CGMCC 5.815的血红密孔菌(Pycnoporus sanguineus)在马铃薯葡萄糖琼脂固体培养基中在28℃培养7天;(取110cm2面积的菌丝)再转入100mL马铃薯葡萄糖琼脂液体培养基中在28℃,120rpm条件下培养48小时,得到血红密孔菌一级种子;
(2)降解液配制:将磺胺甲恶唑生产排放废水与发酵培养基混合配成降解液,使降解液中磺胺类化合物的浓度在50mg/L;
(3)取步骤(1)获得的血红密孔菌的一级种子85mL,在6000rpm离心10min,弃上清,用降解液将菌体重悬后,都放入降解液中,使总体积为500mL,在28℃,130rpm,发酵24h。
SMX降解率见图1。
实施例2
用混菌降解水体环境中的磺胺类化合物的方法,包括如下步骤:
(1)种子培养:将保藏编号为CGMCC No.1.767的粪产碱杆菌(Alcaligenesfaecalis)在50mL Luria-Bertani种子培养基中,在35℃,200rpm条件下培养,得到OD600nm=4的粪产碱杆菌的一级种子;
将保藏编号为CGMCC 5.815的血红密孔菌(Pycnoporus sanguineus)在马铃薯葡萄糖琼脂固体培养基中在25℃培养8天;(取120cm2面积的菌丝)再转入100mL马铃薯葡萄糖琼脂液体培养基中在25℃,120rpm条件下培养50小时,得到血红密孔菌一级种子;
(2)降解液配制:将磺胺嘧啶生产排放废水与发酵培养基混合配成降解液,使降解液中磺胺嘧啶的浓度在10mg/L;
(3)按比例,取OD600nm=4的粪产碱杆菌的一级种子30mL和步骤(1)获得的血红密孔菌的一级种子40mL,分别在4000rpm离心12min,弃上清,用降解液将菌体重悬后,都放入降解液中,使总体积为500mL,在25℃,100rpm,发酵24h。
磺胺嘧啶降解率为93%
实施例3
用混菌降解水体环境中的磺胺类化合物的方法,包括如下步骤:
(1)种子培养:将保藏编号为CGMCC No.1.767的粪产碱杆菌(Alcaligenesfaecalis)在50mL Luria-Bertani种子培养基中,在35℃,200rpm条件下培养,得到OD600nm=3的粪产碱杆菌的一级种子;
将保藏编号为CGMCC 5.815的血红密孔菌(Pycnoporus sanguineus)在马铃薯葡萄糖琼脂固体培养基中在30℃培养6天;(取100cm2面积的菌丝)再转入100mL马铃薯葡萄糖琼脂液体培养基中在30℃,120rpm条件下培养45小时,得到血红密孔菌一级种子;
(2)降解液配制:将磺胺异恶唑生产排放废水与发酵培养基混合配成降解液,使降解液中磺胺异恶唑的浓度在30mg/L;
(3)按比例,取OD600nm=3的粪产碱杆菌的一级种子50mL和步骤(1)获得的血红密孔菌的一级种子50mL,分别在8000rpm离心8min,弃上清,用降解液将菌体重悬后,都放入降解液中,使总体积为500mL,在30℃,150rpm,发酵24h。
磺胺异恶唑降解率为90%
实验证明,用磺胺二甲基嘧啶或磺胺二甲氧嘧啶替代本实施例的磺胺异恶唑,其它同本实施例,其降解率依次为91.2%和90.7%。
高效液相色谱所用色谱柱为C18色谱柱,所用仪器为Waters e2695Alliance HPLC和2489UV/Visible检测器,检测波长为265nm。检测条件为:色谱柱温度30℃,进样体积10μL,流速1mL·min-1。流动相组成:40%乙腈and 60%0.1%甲酸溶液。保留时间为5min左右。
Claims (5)
1.用混菌降解水体环境中的磺胺类化合物的方法,其特征包括如下步骤:
(1)种子培养:将保藏编号为CGMCC No.1.767的粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)在种子培养基中培养,得到粪产碱杆菌的一级种子;
将保藏编号为CGMCC 5.815的血红密孔菌(Pycnoporus sanguineus)在马铃薯葡萄糖琼脂固体培养基中,在25-30℃培养6-8天;再转入马铃薯葡萄糖琼脂液体培养基中在25-30℃,在搅拌下,培养45-50小时,得到血红密孔菌一级种子;
(2)降解液配制:将磺胺类化合物生产排放废水与发酵培养基混合配成降解液,使降解液中磺胺类化合物的浓度在10-50mg/L;
(3)按比例,取OD600nm=3-4的粪产碱杆菌的一级种子30-50mL和步骤(1)获得的血红密孔菌的一级种子40-50mL,分别在4000-8000rpm离心8-12min,弃上清,用降解液将菌体重悬后,都放入降解液中,使总体积为500mL,在25-30℃,100-150rpm,发酵。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征是所述马铃薯葡萄糖琼脂固体培养基为:马铃薯200g/L,葡萄糖20g/L,琼脂18g/L,自然pH,余量是水。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征是所述马铃薯葡萄糖琼脂液体培养基为:马铃薯200g/L,葡萄糖20g/L,自然pH,余量是水。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征是所述发酵培养基为:1.0g·L-1乙酸钠,1.0g·L-1葡萄糖,0.010g·L-1FeSO4·7H2O,0.25g·L-1MgSO4·7H2O,0.5g·L-1(NH4)2SO4,0.018g·L-1Na2EDTA·2H2O,0.013g·L-1CaCl2·2H2O,7.5g·L-1Na2HPO4·12H2O,5g·L-1KH2PO4,余量是水。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征是所述磺胺类化合物为磺胺甲恶唑、磺胺嘧啶、磺胺异恶唑、磺胺二甲基嘧啶或磺胺二甲氧嘧啶。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170208 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |