CN115322936B - 一株具有磺胺类抗生素降解能力的好氧反硝化菌及其应用 - Google Patents
一株具有磺胺类抗生素降解能力的好氧反硝化菌及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115322936B CN115322936B CN202211150699.0A CN202211150699A CN115322936B CN 115322936 B CN115322936 B CN 115322936B CN 202211150699 A CN202211150699 A CN 202211150699A CN 115322936 B CN115322936 B CN 115322936B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- antibiotics
- pseudomonas aeruginosa
- aerobic
- sulfonamide
- smx
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229940123317 Sulfonamide antibiotic Drugs 0.000 title claims abstract description 54
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 title claims abstract description 39
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 title claims abstract description 34
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 239000010865 sewage Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 claims abstract description 19
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims abstract description 15
- FDDDEECHVMSUSB-UHFFFAOYSA-N sulfanilamide Chemical compound NC1=CC=C(S(N)(=O)=O)C=C1 FDDDEECHVMSUSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229940124530 sulfonamide Drugs 0.000 claims abstract description 8
- JLKIGFTWXXRPMT-UHFFFAOYSA-N sulphamethoxazole Chemical compound O1C(C)=CC(NS(=O)(=O)C=2C=CC(N)=CC=2)=N1 JLKIGFTWXXRPMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 47
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- MMDJDBSEMBIJBB-UHFFFAOYSA-N [O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[NH6+3] Chemical compound [O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[NH6+3] MMDJDBSEMBIJBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229960005404 sulfamethoxazole Drugs 0.000 claims description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 2
- 241000589516 Pseudomonas Species 0.000 claims 1
- 241000589517 Pseudomonas aeruginosa Species 0.000 abstract description 52
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 13
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 abstract description 10
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 7
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 6
- JVMRPSJZNHXORP-UHFFFAOYSA-N ON=O.ON=O.ON=O.N Chemical compound ON=O.ON=O.ON=O.N JVMRPSJZNHXORP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 4
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 4
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 3
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 3
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 3
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 3
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 2
- 238000009629 microbiological culture Methods 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- SEEPANYCNGTZFQ-UHFFFAOYSA-N sulfadiazine Chemical compound C1=CC(N)=CC=C1S(=O)(=O)NC1=NC=CC=N1 SEEPANYCNGTZFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229960004306 sulfadiazine Drugs 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- FKPXGNGUVSHWQQ-UHFFFAOYSA-N 5-methyl-1,2-oxazol-3-amine Chemical compound CC1=CC(N)=NO1 FKPXGNGUVSHWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000588625 Acinetobacter sp. Species 0.000 description 1
- 241000186073 Arthrobacter sp. Species 0.000 description 1
- 101000987025 Homo sapiens Serine/threonine-protein phosphatase 4 regulatory subunit 3A Proteins 0.000 description 1
- 241000187681 Nocardia sp. Species 0.000 description 1
- 241001147838 Paenarthrobacter nicotinovorans Species 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100027864 Serine/threonine-protein phosphatase 4 regulatory subunit 3A Human genes 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000022362 bacterial infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 229940074404 sodium succinate Drugs 0.000 description 1
- ZDQYSKICYIVCPN-UHFFFAOYSA-L sodium succinate (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C(=O)CCC([O-])=O ZDQYSKICYIVCPN-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
- C12N1/205—Bacterial isolates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/16—Nitrogen compounds, e.g. ammonia
- C02F2101/163—Nitrates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/34—Organic compounds containing oxygen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/38—Organic compounds containing nitrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/40—Organic compounds containing sulfur
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Virology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Abstract
本发明属于污水生物处理技术领域，提供一株具有磺胺类抗生素降解能力的好氧反硝化菌及其应用，该好氧反硝化菌为铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)，保藏编号为CGMCC No.3602，其能够在磺胺类抗生素存在的条件下，保持较好的生长状态和良好的好氧反硝化性能，并同时能够实现磺胺类抗生素的降解。本发明具有高效脱氮、适应性强、简单易行等优点，能够减弱磺胺类抗生素对污水脱氮系统的冲击，对处理含有磺胺类抗生素的废水具有重要意义。
Description
技术领域
本发明属于污水生物处理技术领域，具体涉及一株具有磺胺类抗生素降解能力的好氧反硝化菌及其应用。
背景技术
抗生素作为人类和动物抗击疾病不可或缺的产品，在环境中经常被检测到。医院、制药工厂以及污水处理厂的废水中的抗生素残留是抗生素排放到环境中的主要来源。而磺胺类抗生素是一种具有对氨基苯磺酰胺结构，广泛应用于兽医临床预防和治疗细菌感染性疾病的重要抗生素类型，因此也是在环境中被检测出频率最高的抗生素之一。在通常情况下，磺胺类抗生素的存在会对细菌的正常生长与代谢产生负面影响。研究者磺胺类抗生素会显著抑制污水处理系统内细菌的生长，造成微生物脱氮除磷效率的降低从而导致污水的出水质量难以达标。
目前，研究者发现了大量的磺胺类抗生素降解菌，为抗生素污染的治理提供了有效的生物降解方法。如专利ZL 202110478770.7报道了一种磺胺甲恶唑降解菌Paenarthrobacter nicotinovorans SMK-1，降解及耐受能力均较强；专利CN202111361246.8公开了一株在低温下磺胺类抗生素降解菌Acinetobacter sp.H-3，在低温下具有较高的磺胺嘧啶降解效率；专利ZL202010253735.0报道了一种磺胺类抗生素协同降解细菌类节杆菌Paenarthrobacter sp.P27和类诺卡氏菌Nocardioides sp.N27，两株细菌的复配能够协同完成磺胺甲噁唑及氮杂环产物3-氨基-5-甲基异噁唑的完全降解。然而，城镇污水中除含有抗生素外，还含有氮磷等营养物质。尽管各类新型脱氮微生物不断被报道，但同时具有脱氮和抗生素降解能力的细菌少之又少。
好氧反硝化作用是上世纪80年代提出的一种新型生物脱氮理论，其基于好氧反硝化菌可以同时进行氧气和硝酸盐呼吸的特性，为实现在单一好氧反应器中达到脱氮目的提供了理论基础。与传统反硝化方法相比，好氧反硝化方法具有高效节能，工艺简单，无需补加酸碱试剂等优势。近年来，好氧反硝化技术快速发展，越来越多的学者报道了新型的好氧反硝化细菌。这些细菌表现出的好氧反硝化性能，充分证明其高效脱氮的能力，以及将其用于污水处理过程中的可行性。鉴于含有磺胺类抗生素污水的普遍性以及高效脱氮的好氧反硝化菌在污水处理厂中大规模的应用前景，因此，发掘能够耐受同时可降解磺胺类抗生素的好氧反硝化细菌，利用该菌进行污水处理，将会有效削弱磺胺类抗生素对生物脱氮过程的潜在风险，为处理含有磺胺类抗生素的多种废水提供新的思路。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一株具有磺胺类抗生素降解能力的好氧反硝化菌及其应用。
本发明提供一株具有磺胺类抗生素降解能力的好氧反硝化菌，该好氧反硝化菌为铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)，其保藏编号为CGMCC No.3602。
本发明筛选得到的好氧反硝化菌，于2010年1月21日保藏于中国普通微生物菌种保藏中心(CGMCC)，保藏中心地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为CGMCCNo.3602。
本发明提供的保藏编号为CGMCC No.3602的好氧反硝化菌，在0～100mg/L磺胺类抗生素浓度条件下，依然能够保持良好的生长状态。
本发明提供了保藏编号为CGMCC No.3602的好氧反硝化菌在污水生物脱氮中的应用。
在本发明的一些实现方式中，所述污水含有磺胺类抗生素，磺胺类抗生素浓度在0～100mg/L。
在本发明的一些实现方式中，保藏编号为CGMCC No.3602的好氧反硝化菌以硝酸盐氮为氮源，以有机物为碳源进行好氧反硝化反应，以将污水中硝酸盐氮去除。
在本发明的一些实现方式中，在含有磺胺类抗生素浓度的污水中加入保藏编号为CGMCC No.3602的好氧反硝化菌，并且添加适量营养元素，在好氧条件下培养即可高效去除污水中的硝酸盐氮。
在本发明的一些实现方式中，控制所述污水的温度为20℃，pH值为7.2～7.5。
本发明提供了保藏编号为CGMCC No.3602的好氧反硝化菌在降解磺胺类抗生素中的应用。
在本发明的一些实现方式中，在含有磺胺类抗生素浓度的污水中加入保藏编号为CGMCC No.3602的好氧反硝化菌，并且添加适量营养元素，在好氧条件下培养即可高效实现磺胺类抗生素的降解。
在本发明的一些实现方式中，所述磺胺类抗生素包括磺胺甲恶唑。
本发明还提供了一种污水脱氮的微生物菌剂，该微生物菌剂包括保藏编号为CGMCC No.3602的铜绿假单胞菌及可接受的辅料。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比：
(1)本发明的好氧反硝化菌具有同步磺胺类抗生素降解和好氧反硝化脱氮能力，打破了传统的一株细菌仅具有某种抗生素降解能力或仅具有好氧反硝化脱氮能力的模式，实现了菌种资源的突破，为实现污水中氮素和抗生素的同步去除提供了全新的思路和解决方案。
(2)本发明的好氧反硝化菌具有较强的磺胺类抗生素耐受能力，在100mg/L SMX胁迫条件仍能够进行好氧反硝化作用，具有较好的抵御高浓度抗生素冲击的能力。优越的耐受高浓度抗生素的能力使得该细菌能够应用于不同种类污水中氮素和抗生素的同步降解。
(3)将本发明的好氧反硝化菌接种到含磺胺类抗生素的污水中，在0-100mg/L SMX存在条件下，经过42h的培养，硝酸盐氮的去除率为88.73％-100％，磺胺类抗生素的去除率在13％-25％范围内，说明菌株具有高效的好氧反硝化能力，较强的磺胺类抗生素耐受能力以及相当的磺胺类抗生素降解能力。这些特点使得该菌株在含有磺胺类抗生素废水中的实用性大大提高。
生物保藏信息说明
本发明提供的好氧反硝化菌，为铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)，于2010年1月21日保藏于中国普通微生物菌种保藏中心(CGMCC)，保藏中心地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为CGMCC No.3602。
附图说明
图1为本发明实施例提供的铜绿假单胞菌在不同浓度磺胺类抗生素条件下的生长曲线；
图2为本发明实施例提供的铜绿假单胞菌在0mg/L SMX条件下的好氧反硝化效果示意图；
图3为本发明实施例提供的铜绿假单胞菌在20mg/L SMX胁迫条件下的好氧反硝化效果示意图；
图4为本发明实施例提供的铜绿假单胞菌在50mg/L SMX胁迫条件下的好氧反硝化效果示意图；
图5为本发明实施例提供的铜绿假单胞菌在70mg/L SMX胁迫条件下的好氧反硝化效果示意图；
图6为本发明实施例提供的铜绿假单胞菌在100mg/L SMX胁迫条件下的好氧反硝化效果示意图；
图7为本发明实施例提供的铜绿假单胞菌对不同浓度磺胺类抗生素的降解效果示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
下述实施例中，如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中，所述百分含量如无特殊说明，均为质量百分含量。
实施例1：铜绿假单胞菌在不同浓度磺胺类抗生素条件下的生长特性
本发明实施例采用DM培养基(每升含琥珀酸钠8.5g，KNO3 1.0g，KH2PO4 1.0g,FeSO4·7H2O 0.006g,MgSO4·7H2O 1.0g以及CaCl2·2H2O 0.2g)，然后调节DM培养基的pH值在7.2～7.5范围内。在121℃灭菌30min后，分别添加对应浓度的磺胺类抗生素(0，20，50，70，100mg/L)，每个磺胺类抗生素浓度设置3个平行样本。
分别取出定量(2mL，OD600为1.15)的保藏编号为CGMCC No.3602的铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa sp.)接种于含有0、20、50、70、100mg/L SMX的DM培养基(200mL)中，在恒温震荡培养箱中160rpm进行培养，控制培养温度为20℃。
利用紫外分光光度计在600nm处对培养液进行测量，每6h测量一次，记录其数值作为铜绿假单胞菌的生长曲线。结果如图1所示，随时间和磺胺类抗生素浓度的增长，铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)的生长情况表现为所有菌株在42h内始终呈上升趋势。尽管空白对照组(0mg/L SMX)的长势明显优于其他组，但是存在磺胺类抗生素的实验组内铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa sp.)生长仍表现出上升的趋势，表现出较强的磺胺类抗生素耐受性。
实施例2：铜绿假单胞菌在空白对照组中(0mg/L SMX)的好氧反硝化特性
将保藏编号为CGMCC No.3602的铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)接种于DM培养基中，在20℃和160rpm条件下进行震荡培养，每隔6h用具阀进样针分别抽取100μL顶空气体用于测定N2O，用无菌注射器抽取2mL菌悬液，将菌悬液在4℃下8000rpm离心5min，取上清液用于分析硝酸盐氮和亚硝酸盐氮浓度。
结果如图2所示，在空白对照组(0mg/L SMX)中，140mg/L硝酸盐氮作为氮源被菌株分解代谢，达到污水中脱氮的目的。培养30h左右，99.16％的硝酸盐被去除，且在下一时刻被完全消耗。硝酸盐氮的平均降解速率约为4.67mg/L/h。在硝酸盐去除过程中观察到亚硝酸盐和氧化亚氮的产生，最大累积量分别为42.95mg/L和51.18mg/L。实验结束时(42h)亚硝酸盐和氧化亚氮均被完全还原，表明铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)具有良好的好氧反硝化能力。
实施例3：铜绿假单胞菌菌在20mg/L SMX胁迫条件下的好氧反硝化特性重复实施例2的步骤，只是将保藏编号为CGMCC No.3602的铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)接种于含有20mg/L SMX的DM培养基中测试其好氧反硝化性能。
结果如图3所示，当菌株暴露于20mg/L SMX时，140mg/L左右的硝酸盐氮在接种后立即被菌株分解代谢，并在36h内被完全消耗，硝酸盐氮的平均降解速率大约为3.89mg/L/h。随着硝酸盐氮的还原，亚硝酸盐氮逐渐积累，并在18小时达到最高值33.58mg/L，然后在36h被完全还原。同时，N2O也逐渐积累，其最高值达到54.34mg/L，然而在42小时后，仍有17.16mg/L N2O未被完全还原，总氮的去除率也下降为87.85％。由此可以看出，在42h的培养时间内，该铜绿假单胞菌能够在20mg/L SMX的胁迫条件下基本完成好氧反硝化全过程。
实施例4：铜绿假单胞菌菌在50mg/L SMX胁迫条件下的好氧反硝化特性重复实施例2的步骤，只是将保藏编号为CGMCC No.3602的铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)接种于含有50mg/L SMX的DM培养基中测试其好氧反硝化性能。
结果如图4所示，当菌株暴露于50mg/L SMX时，140mg/L左右的硝酸盐氮在接种后立即被菌株分解代谢，并在42h内被完全消耗，硝酸盐氮的平均降解速率大约为3.34mg/L/h。随着硝酸盐氮的还原，亚硝酸盐氮逐渐积累，并且在18h达到最高积累值16.97mg/L，然后在42h被全部还原。同时，N2O也逐渐积累，在36h达到最高值60.42mg/L，并且在下一时刻开始还原。然而42h的总氮去除率大约为65.49％，可以看出，在同一培养时间中，随着SMX浓度的不断上升，总氮的去除率是不断下降的。这也符合SMX会抑制菌株生长的特点。
实施例5：铜绿假单胞菌菌在70mg/L SMX胁迫条件下的好氧反硝化特性重复实施例2的步骤，只是将保藏编号为CGMCC No.3602的铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)接种于含有70mg/L SMX的DM培养基中测试其好氧反硝化性能。
结果如图5所示，当菌株暴露于70mg/L SMX时，140mg/L左右的硝酸盐氮在接种后立即被菌株利用，并在42h内被基本消耗，硝酸盐氮的平均降解速率大约为3.02mg/L/h。随着硝酸盐氮的还原，亚硝酸盐氮逐渐积累，并在30h达到最高值8.72mg/L。同时，N2O也逐渐积累，而在42h内并未观察到其含量下降。由此可以看出，在70mg/L SMX胁迫条件下，该铜绿假单胞菌依然能够进行好氧反硝化作用。
实施例6：铜绿假单胞菌菌在100mg/L SMX胁迫条件下的好氧反硝化特性重复实施例2的步骤，只是将保藏编号为CGMCC No.3602的铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)接种于含有100mg/L SMX的DM培养基中测试其好氧反硝化性能。
结果如图6所示，当菌株暴露于100mg/L SMX时，140mg/L左右的硝酸盐氮在接种后立即被菌株利用，并在42h内，硝酸盐氮的降解率达到了88％以上，其平均降解速率大约为3.00mg/L/h。随着硝酸盐氮的还原，亚硝酸盐氮逐渐积累，并在30h达到最高值8.61mg/L。与70mg/L SMX胁迫条件下的特性类似，N2O也逐渐积累，且在实验阶段(42h)并未下降。由此可以看出，在100mg/L SMX胁迫条件下，该铜绿假单胞菌也依然能够进行好氧反硝化作用。
由实施例1-6中可以看出，本发明提供的保藏编号为CGMCC No.3602的铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)接种到含磺胺类抗生素的污水中，在0-100mg/L SMX胁迫条件下，42h的硝酸盐氮去除率较高(见表1)，说明菌株具有较强的磺胺类抗生素耐受性以及良好的好氧反硝化能力。这些特点使得该菌株在含有磺胺类抗生素的多种废水的实用性大大提高。
表1铜绿假单胞菌在不同浓度SMX胁迫条件下的脱氮特性
实施例7：铜绿假单胞菌对不同浓度磺胺类抗生素浓度的降解特性
如图7所示，该铜绿假单胞菌显示出降解SMX的能力。当SMX的初始浓度为20mg/L时，获得最大降解率24.12％。随着SMX初始浓度的增加，该菌株的SMX降解率略有下降。当SMX初始浓度从20mg/L增加到50mg/L时，SMX降解率下降到20.74％。当SMX浓度进一步增加到70mg/L时，SMX降解率下降到13.51％。由此可以看出，SMX初始浓度影响菌株Pseudomonasaeruginosa对SMX的降解能力。
由此可见，鉴于含有磺胺类抗生素污水的普遍性以及高效脱氮的好氧反硝化菌在污水处理厂中大规模的应用前景，本发明所涉及到的这种铜绿假单胞菌可以广泛的应用于污水处理中，可以有效削减磺胺类抗生素对污水生物脱氮过程的潜在风险，且具有同时处理低浓度磺胺类抗生素污水的能力，为保障城镇污水处理系统的稳定高效运行提供了可行的思路。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比：
(1)本发明的铜绿假单胞菌具有同步磺胺类抗生素降解和好氧反硝化脱氮能力，打破了传统的一株细菌仅具有某种抗生素降解能力或仅具有好氧反硝化脱氮能力的模式，实现了菌种资源的突破，为实现污水中氮素和抗生素的同步去除提供了全新的思路和解决方案。
(2)本发明的铜绿假单胞菌具有较强的磺胺类抗生素耐受能力，在100mg/L SMX胁迫条件仍能够进行好氧反硝化作用，具有较好的抵御高浓度抗生素冲击的能力。优越的耐受高浓度抗生素的能力使得该细菌能够应用于不同种类污水中氮素和抗生素的同步降解。
(3)将本发明的铜绿假单胞菌接种到含磺胺类抗生素的污水中，在0-100mg/L SMX存在条件下，经过42h的培养，硝酸盐氮的去除率为88.73％-100％，磺胺类抗生素的去除率在13％-25％范围内，说明菌株具有高效的好氧反硝化能力，较强的磺胺类抗生素耐受能力以及相当的磺胺类抗生素降解能力。这些特点使得该菌株在含有磺胺类抗生素废水中的实用性大大提高。
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一株具有磺胺类抗生素降解能力的好氧反硝化菌在污水生物脱氮和降解磺胺类抗生素中的应用，其特征在于，所述好氧反硝化菌为铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa），其保藏编号为CGMCC No.3602；所述磺胺类抗生素为磺胺甲恶唑；所述好氧反硝化菌能够同时去除污水中的硝酸盐氮和磺胺类抗生素；其中，所述污水含有磺胺类抗生素，且控制所述污水的温度为20℃，pH值为7.2~7.5。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述好氧反硝化菌以硝酸盐氮为氮源，以有机物为碳源进行好氧反硝化反应。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211150699.0A CN115322936B (zh) | 2022-09-21 | 2022-09-21 | 一株具有磺胺类抗生素降解能力的好氧反硝化菌及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211150699.0A CN115322936B (zh) | 2022-09-21 | 2022-09-21 | 一株具有磺胺类抗生素降解能力的好氧反硝化菌及其应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115322936A CN115322936A (zh) | 2022-11-11 |
| CN115322936B true CN115322936B (zh) | 2023-10-27 |
Family
ID=83913517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211150699.0A Active CN115322936B (zh) | 2022-09-21 | 2022-09-21 | 一株具有磺胺类抗生素降解能力的好氧反硝化菌及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115322936B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116354506B (zh) * | 2023-03-21 | 2024-01-19 | 北京工业大学 | 一种通过高浓度群体感应抑制剂胁迫实现异养硝化-好氧反硝化高效脱氮的方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101880645A (zh) * | 2010-06-04 | 2010-11-10 | 北京大学 | 不同溶解氧条件下脱氮的铜绿假单胞菌菌株及其应用 |
| CN102876616A (zh) * | 2012-10-17 | 2013-01-16 | 北京大学 | 一株不同溶解氧条件下脱氮除磷的铜绿假单胞菌及其应用 |
| WO2013048952A1 (en) * | 2011-09-28 | 2013-04-04 | Biomed Valley Discoveries, Inc. | Methods and compositions for detecting infections |
| EP3072956A1 (en) * | 2015-03-25 | 2016-09-28 | Université de Fribourg | Selective culture medium for polymyxin-resistant, gram-negative bacteria |
| CN107164276A (zh) * | 2017-06-21 | 2017-09-15 | 北京大学 | 一株耐受锌离子毒性的铜绿假单胞菌及其应用 |
| CN107201328A (zh) * | 2017-06-21 | 2017-09-26 | 北京大学 | 一株耐受磺胺类抗生素毒性的无色杆菌及其应用 |
| CN111518715A (zh) * | 2020-04-02 | 2020-08-11 | 哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院) | 磺胺类抗生素协同降解细菌及其应用 |
-
2022
- 2022-09-21 CN CN202211150699.0A patent/CN115322936B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101880645A (zh) * | 2010-06-04 | 2010-11-10 | 北京大学 | 不同溶解氧条件下脱氮的铜绿假单胞菌菌株及其应用 |
| WO2013048952A1 (en) * | 2011-09-28 | 2013-04-04 | Biomed Valley Discoveries, Inc. | Methods and compositions for detecting infections |
| CN102876616A (zh) * | 2012-10-17 | 2013-01-16 | 北京大学 | 一株不同溶解氧条件下脱氮除磷的铜绿假单胞菌及其应用 |
| EP3072956A1 (en) * | 2015-03-25 | 2016-09-28 | Université de Fribourg | Selective culture medium for polymyxin-resistant, gram-negative bacteria |
| CN107164276A (zh) * | 2017-06-21 | 2017-09-15 | 北京大学 | 一株耐受锌离子毒性的铜绿假单胞菌及其应用 |
| CN107201328A (zh) * | 2017-06-21 | 2017-09-26 | 北京大学 | 一株耐受磺胺类抗生素毒性的无色杆菌及其应用 |
| CN111518715A (zh) * | 2020-04-02 | 2020-08-11 | 哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院) | 磺胺类抗生素协同降解细菌及其应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Bibliometric analysis of microbial sulfonamide degradation: Development, hotspots and trend directions;Luping Zeng等;Chemosphere;第293卷;全文 * |
| 城市污水处理厂污泥中磺胺类抗生素降解技术研究;黄河浪;《环境科学与管理》;第42卷(第12期);摘要，第2页左栏 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115322936A (zh) | 2022-11-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102815792B (zh) | 一种用于城乡污染河道水体修复的微生物-酶复合制剂及其制备方法 | |
| CN109055282B (zh) | 一株肺炎克雷伯氏菌新菌株及其分离方法和应用 | |
| CN101033450A (zh) | 一种废水处理用复合高效微生物制剂的制备方法 | |
| CN107201328B (zh) | 一株耐受磺胺类抗生素毒性的无色杆菌及其应用 | |
| CN106635861B (zh) | 一种耐盐的脱cod脱氮微生物菌剂及其制备方法 | |
| CN107236687B (zh) | 一株兼具六价铬去除和好氧反硝化性能的施氏假单胞菌及其应用 | |
| CN102206585B (zh) | 用于净化水质的微生物复合制剂及其制备方法 | |
| WO2021077453A1 (zh) | 一种施氏假单胞菌、采用该施氏假单胞菌制得的复合菌剂及该复合菌剂的应用 | |
| CN115322936B (zh) | 一株具有磺胺类抗生素降解能力的好氧反硝化菌及其应用 | |
| CN102745821B (zh) | 用于污泥减量的复合微生物菌剂及其制备方法和应用 | |
| CN107164276B (zh) | 一株耐受锌离子毒性的铜绿假单胞菌及其应用 | |
| CN101165167B (zh) | 一种修复苯胺类污染水体的菌剂及其制备和使用方法 | |
| CN102220240A (zh) | Pm-i污泥减量微生物制剂 | |
| CN108342338B (zh) | 一种含抗生素类制药废水的处理方法 | |
| CN109609407B (zh) | 一种用于原位污泥减量的嗜热微生物菌株及其应用 | |
| CN115786191B (zh) | 一株弗氏柠檬酸杆菌及其在农药生产废水处理中的应用 | |
| CN111286478A (zh) | 油脂降解复合菌剂及其制备方法和应用 | |
| CN115287209B (zh) | 一种复合微生物菌剂及其在处理猪尿废水中的应用 | |
| CN110938557A (zh) | 一种降解废水cod的复合菌剂及其制备方法 | |
| CN114031189B (zh) | 一种低碳氮比污水处理的方法 | |
| CN115353211A (zh) | 巨大芽孢杆菌lzp03在处理养猪废水中的应用 | |
| Sembiring et al. | Anaerobic degradation of phenylacetic acid by mixed and pure cultures | |
| CN100355878C (zh) | 一株降解烷烃功能菌、其培养方法及其应用 | |
| CN101054241A (zh) | 一株多食黄杆菌在低温污水处理中的应用 | |
| CN106635856B (zh) | 一种施氏假单胞菌fstb-5的开放式培养方法及其应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |