CN111218412B - 一种可高效去除氨氮的乳杆菌的应用 - Google Patents

一种可高效去除氨氮的乳杆菌的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可高效去除氨氮的乳杆菌的应用，属于微生物领域。本发明的乳杆菌为Lactobacillus sp.菌株QV1，保藏编号CGMCC No.16350，具有耐酸、耐盐、耐高温性能，在厌氧、好氧及兼氧状态下均可繁殖的特性。本发明的乳杆菌可以在各类污水处理(特别是各类高氨氮的废水处理)等领域中应用。

Description

一种可高效去除氨氮的乳杆菌的应用
技术领域
本发明属于微生物领域，更具体地说，涉及一种新的乳杆菌及其应用，特别是在各类高氨氮污水处理方面的应用。
背景技术
乳杆菌属乳杆菌科，因发酵糖产生大量乳酸而命名。在自然界分布广泛，是动物和人肠道等处重要的生理性菌群之一。该类群细菌绝大多数对动物和人无毒、无害，负担着动物体内重要的生理功能。在乳酸菌中，乳杆菌是最大的一个属，其定义为杆形乳杆菌。乳杆菌属与动物关系最密切，它是动物和人类肠道和阴道中占优势的菌群之一。乳杆菌分布广泛，动物和人类从口腔到直肠始终都有该菌存在。乳杆菌己知的生理功能主要表现为：阻止病原菌对肠道的入侵和定植，抑制病原菌，抗感染，维持肠道的微生态平衡，预防和抑制肿瘤的发生，增强机体免疫力，促进消化，合成氨基酸和维生素，降低胆固醇，抑制内毒素的生产，延缓衰老和抗辐射等。
乳杆菌常被用于食品饮料中，如酸奶，能活化肠道益生菌群。随着基因工程技术的发展，改造乳酸菌使其更适合人体的需要，再制成微生态制剂和活菌疫苗等保健品或药品，将为人类健康做出更大贡献，重组乳杆菌基因工程菌将在未来食品和医药工业中得到更广泛的应用。不仅如此，乳杆菌在畜牧生产中的应用也越来越多，许多实验及实际应用都表明了乳杆菌作为单一制剂或复合制剂中的一种可以提高畜禽生产性能、发挥预付及治疗腹泻的作用。
如中国专利申请号为201110448525.8，申请公布日为2013年7月3日的专利申请文件公开了一种新型乳杆菌LY-73及其应用，其保藏号为：CCTCC M2011481，该菌株具有高产EPS 的特性，可应用于微生态制剂、食品、医药制备、保健品等多个领域。中国专利申请号为201310036200.8，申请公布日为2013年6月26日的专利申请文件公开一种乳杆菌菌株及其应用。乳杆菌CGMCC6495从泡菜污水中分离得到，已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏日期2012年9月3日，保藏编号CGMCC No.6495。该菌株经常规的活化培养与扩大发酵培养可应用于粪便的生物除臭。乳杆菌CGMCC6495作为单一菌株即可应用于人粪便原位除臭，除臭效果稳定，受温度影响小。
目前的健康产业努力尝试开发新颖可食用且具有特殊功效的乳酸菌种。乳杆菌已有很长的食用历史，属于公认安全(Generally Regarded as Safe,G.R.A.S)的菌属。如干酪乳杆菌代田株，其是著名乳酸菌饮料养乐多中采用的一种乳杆菌，虽然其具有一定的产酸能力、免疫调节功能和抗发炎活性等，但是由于不同菌种、菌株的特性与能力，乳杆菌的效果是可变且不可预期的。因此，仍有必要发展新的乳杆菌在分解油脂、抑制其他杂菌生长等方面具有优异的性能。
发明内容
1.要解决的问题
针对现有的乳杆菌无法高效分解氨氮、无法快速无臭化处理尿液的问题，本发明的目的在于提供一种新的乳杆菌，使得所述的乳杆菌能高效分解氨氮，有效处理各类氨氮废水。
本发明的另一个目的在于提供一种新的乳杆菌，使得所述的乳杆菌具有更加优异的消化道存活能力，即具有很强的抗酸和抗胆盐能力。
本发明的另一个目的在于提供一种新的乳杆菌，使得所述的乳杆菌能在消化道内分解摄入的油脂类物质，防止脂肪在体内堆积，降低油脂对心血管的伤害。
本发明的另一个目的在于提供一种新的乳杆菌，使得所述的乳杆菌能抑制除其自身之外的其他杂菌生长，可作为天然防腐剂，具有一定的抗发炎能力。
本发明的另一个目的在于提供一种新的乳杆菌，使得所述的乳杆菌能对尿液进行深度处理，抑制尿液中的杂菌生长，防止尿液发臭，同时分解尿液中的氨氮为硝态氮，将尿液转化为微生物复合菌肥。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种新的乳杆菌，其为Lactobacillus sp.菌株QV1，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号CGMCC No.16350。
更进一步地，上述的一种新的乳杆菌可以高效分解各类污水中的氨氮类污染物。
上述的一种新的在污水处理剂(特别是各类高氨氮废水)、尿液处理剂、畜禽类饲料添加剂领域中的应用。
更进一步地，所述的污水处理剂和尿液处理剂具有高效分解氨氮功效。
一种污水处理剂，所述的污水处理剂中包括上述的乳杆菌QV1和可接受的载体，其中乳杆菌QV1为活性成分。
一种由上述的乳杆菌QV1突变体，该突变体可以高效分解各类污水中的氨氮类污染物。
一种由上述的乳杆菌QV1或其突变体得到的代谢产物。
上述的乳杆菌QV1或其突变体的代谢产物在污水处理剂领域中的应用。
本发明的乳杆菌分离自内蒙古草原牧草，命名为菌株QV1，中国科学院微生物研究所对送检菌种进行检测，根据送检菌种的细胞形态、生理生化特征、16rRNA基因序列、pheS基因序列、dnaK基因序列等实验数据综合分析，参考《伯杰氏系统细菌学手册》以及International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology有关研究论文，鉴定结果为Lactobacillus sp.乳杆菌，疑似新物种。((2018)微检字第334号)。
检测鉴定为新的乳酸菌种。
生物材料保藏信息
乳杆菌QV1，分类名为副干酪乳杆菌，Lactobacillus paracasei，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址为中国北京，保藏日期为2018年8月28日，保藏号为CGMCC No.16350，存活。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明中提供的乳杆菌是乳酸菌属的新菌种，能在厌氧或好氧及兼性条件下快速繁殖，加上其高效分解氨氮的能力，因此可以用于处理各类高氨氮工业废水，垃圾渗滤液，各类养殖废水。
(2)本发明的乳杆菌能在极度环境下生存和工作，可在厌氧和好氧等各种条件下高效分解氨氮，具有耐酸耐盐耐高温等优异性能，在100℃水中能存活30分钟以上。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
本发明的乳杆菌QV1，是一种分离的全新的菌株。通过相关生物活性实验表明，乳杆菌 QV1是一种耐强酸性、耐高盐分的菌株，而且耐高温性能好，能分解油脂类物质，可以应用于污水处理剂、尿液处理剂、畜禽类饲料添加剂、食品、保健品、药物等多个领域。利用乳杆菌QV1具有分解油脂的性能，本发明提供一种保健品，具有降脂护肝功能，以保藏编号为 CGMCC No.16350的乳杆菌进行制备。
本发明提供了所述乳杆菌QV1在制备食品、保健品、药品、食品添加剂中的应用，特别是在制备具有降糖降脂功能、调节免疫反应和抗发炎功效的食品、保健品、药品、食品添加剂中。其中，所述食品优选为乳制品，更优选为功能性酸奶和乳酸菌饮料。
本发明提供了所述乳杆菌QV1在制备污水处理剂、尿液处理剂中的应用，将乳杆菌QV1 与碳酸钙等辅料压制成菌饼，与磷酸二氢钾配合使用，可保持尿液在新鲜状态以控制臭气发生和氮等营养物质被杂菌分解吸收，磷酸二氢钾使易挥发的碳酸铵转化成性质稳定的磷酸铵，从而防止氨气的产生以及防止氮素的挥发流失，同时适量增加尿液中的磷钾元素，以磷保氨，最后经上述处理后的尿液浓缩之后可以制成复合微生物菌肥出售。
下面通过具体实施例对本发明作进一步详细说明。以下实施例仅仅对本发明进行进一步的说明，不应理解为对本发明的限制。
实施例1
耐酸性实验：使用QV1冻干菌粉(1011cfu/g)，在37℃温水稀释100倍并放置0.5小时后，分别放入PH值已调整为3.0和2.0(使用盐酸)的MRS液体培养基，在1小时后及2 小时后分别测量活菌数，得以下结果：
pH值 测试前 加入强酸后1小时 加入强酸后2小时
pH 3.0 5*10(8) 4*10(8) 6*10(7)
pH 2.0 5*10(8) 6*10(7) 5*10(6)
注：上述表格中5*10(8)意味着5乘以10的8次方个活菌，其他同理。
实施例2
耐盐性实验：使用QV1冻干菌粉(1011cfu/g)，在37℃温水稀释100倍并放置0.5小时后，分别放入胆盐浓度已调整为0.1％和0.3％的MRS液体培养基，在1小时后及2小时后分别测量活菌数，得以下结果：
测试前 加入胆盐后1小时 加入胆盐后2小时
胆盐0.1％ 5*10(8) 3.5*10(8) 2*10(8)
胆盐0.3％ 5*10(8) 2*10(7) 1.2*10(6)
注：上述表格中5*10(8)意味着5乘以10的8次方个活菌，其他同理。
实施例3
耐高温实验使用QV1冻干菌粉(1011cfu/g)，在37℃温水稀释100倍并放置0.5小时后，分别放入加热到80℃和100℃的MRS液体培养基，在10分钟后及30分钟后分别测量活菌数，得以下结果：
测试前 1小时后 2小时后
80℃热水 5*10(8) 4.5*10(8) 2.5*10(8)
100℃热水 5*10(8) 1*10(8) 2*10(7)
注：上述表格中5*10(8)意味着5乘以10的8次方个活菌，其他同理。
实施例4
快速繁殖和苏醒实验
将QV1原菌冻干粉100毫克，投入装有35-40℃温水20毫升的烧杯中，同时在同样条件下投入其他乳杆菌(使用典型的LBF128乳杆菌作为对比)。LBF128在30分钟后开始发酵变酸，而QV1在5分钟后即开始发酵变酸。苏醒及繁殖速度明显优于一般乳杆菌。
实施例5
实验目的：确定QV1菌对牛粪尿液的处理性能
实验材料：牛粪尿原液、HMB-1微生物菌剂1mL(副干酪乳杆菌，日本，活菌数108cfu/g)、 QV1培养菌液4mL(活菌数106cfu/g)
试验时间：2018年7月29——8月8日
试验方法：牛粪尿原液经过絮凝剂沉淀后上清液作为实验对象，取100mL上清液加入培养QV1菌种4mL搅拌静止；取100mL牛粪上清液加入HMB-1微生物菌剂1mL作为对比。
表QV1菌对牛粪尿液的处理数据表
Figure BDA0001881494160000051
注：乘数指稀释倍数
实施例6
实验目的：确定QV1菌对高浓度垃圾渗滤液的脱氮性能；
实验材料：邯郸市垃圾填埋场渗滤液原水5L、QV1微生物菌剂50mL(浓度在105cfu/g)；
试验时间：2018年8月30日——9月2日
试验方法：以邯郸市垃圾填埋场渗滤液原水进水作为实验对象，取5L调节池原水，加入培养QV1菌种50mL并使用鱼缸增氧机持续曝气循环。同时取邯郸市垃圾填埋场渗滤液调节池原水仅用同型号曝气机持续曝气比较(出水氨氮一直在600ppm左右，无法进入超滤纳滤设备，客户要求出水氨氮达到100ppm以下)，实验数据记录如下表所示，采用本发明的QV1 菌种进行处理2天之后，出水中的氨氮浓度即降到了48ppm，达到了要求。
表QV1菌对高浓度垃圾渗滤液的脱氮性能
实验组 开始时氨氮值ppm 第一天 第二天
1组好氧QV1 1953 531 48
2组调节池 1953 1630 1210
实施例7
实验目的：确定QV1菌对高浓电镀废水的脱氮性能；
实验材料：浙江海盐某标准件有限公司电镀废水5L、QV1微生物菌剂5mL(浓度在105cfu/g)；
试验时间：2018年8月19——8月23日
试验方法：以该公司电镀厂生化池进水作为实验对象，取2组5L生化池进水，1组加入培养QV1菌种5mL搅拌静止进行厌氧处理试验；另一组加入QV1菌种5mL，并使用鱼缸增氧机持续爆气循环。因该公司电镀厂生化处理池(A2/O处理方式)已长期无法出水氨氮达标(出水氨氮在45-70ppm，环保局制定的出水氨氮标准在30ppm以下)，故直接以其生化处理池作为对比对象。实验结果如下表所示。
表QV1菌对高浓电镀废水的脱氮性能
实验组 开始时氨氮值ppm 20日 21日 22日 23日 24日
1组厌氧QV1 90 82 71 45 30 19
2组好氧QV1 90 80 65 33 21 21
3组该公司生化池 90 71 70 65 65 65
结论：综上所述可得出结论为，使用QV1在好氧条件下分解氨氮，能在较短时间内将氨氮浓度降低到很低，效果最好，其次为厌氧条件下；而原厂生化池处理效果无法达到当地环保局规定标准。实际应用时使用原厂生化池进水对QV1进行6天以上驯化培养，其后可达到连续进水稳定处理效果。
实施例8
实验材料：邯郸焦化废水100mL、QV1菌液1mL(活菌数107cfu/g)
试验时间：2018年7月12——7月19日
试验方法：焦化废水100mL与菌液1mL混合后静止进行厌氧生化
表QV1菌液处理焦化废水的实验数据
Figure BDA0001881494160000071
通过上述实验结果可以看出，本发明的微生物菌剂可以很快将焦化废水的氨氮值降低至 10mg/L，COD值也降低了53.8％。

Claims (5)

1.一种新的乳杆菌，其特征在于，其为副干酪乳杆菌Lactobacillusparacasei菌株QV1，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号CGMCC No.16350。
2.根据权利要求1所述的一种新的乳杆菌，其特征在于，所述的乳杆菌可以高效分解各类污水中的氨氮类污染物。
3.权利要求1或2所述的一种新的乳杆菌在污水处理剂、尿液处理剂领域中的应用。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述的污水处理剂和尿液处理剂具有高效分解氨氮的功效。
5.一种污水处理剂，其特征在于：所述的污水处理剂中包括权利要求1或2所述的乳杆菌QV1和可接受的载体，其中乳杆菌QV1为活性成分。
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