專利名稱：一種提高硝化細(xì)菌氨氧化能力的培養(yǎng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硝化細(xì)菌的培養(yǎng)方法，特別涉及一種可以提高硝化細(xì)菌氨氧化能力的培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件。
背景技術(shù)：
由于經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，人們對水產(chǎn)品的需求量越來越大，促使高密度水產(chǎn)養(yǎng) 殖的迅速推廣，導(dǎo)致養(yǎng)殖水環(huán)境和周邊水域的惡化。水體微生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重破壞加劇了大 面積氨和亞硝酸鹽過度積累和水產(chǎn)生物中毒事件頻繁爆發(fā)，直接或間接造成了我國經(jīng)濟的 巨大損失。針對上述問題，目前采用的治理方法多為化學(xué)和物理處理法，但這些方法存在效 率低，二次污染大等缺點，生物治理法因其綠色環(huán)保，效率高，效用時間長的特點將成為水 產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域中有效方法。然而，我國市面上硝化細(xì)菌產(chǎn)品極其匱乏，大多為其他種類低效混 合微生物的替代產(chǎn)品，如光合細(xì)菌、芽孢桿菌等，尤其以專門針對富營養(yǎng)化水體中氨降解的 微生態(tài)菌劑的缺失。因此，具有高效氨氧化能力的硝化細(xì)菌菌劑的開發(fā)和研究顯得尤為重 要。硝化細(xì)菌能在好氧的條件下將氨氧化為亞硝酸鹽，最后轉(zhuǎn)化為植物的無機營養(yǎng)硝酸鹽， 其中硝化細(xì)菌催化的亞硝化過程是硝化作用的限速步驟，因而具有高效氨氧化能力的硝化 細(xì)菌在自然界氮素循環(huán)中起著重要的作用。硝化細(xì)菌是一種化能無機自養(yǎng)型細(xì)菌，只能利用無機培養(yǎng)基進行生長繁殖，存在 生長緩慢、需氧量大、環(huán)境因素影響大等缺點，使硝化細(xì)菌培養(yǎng)的困難加大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對以上所述硝化細(xì)菌培養(yǎng)過程中存在的問題，提出了一種可 以促進硝化細(xì)菌生長，并同時提高其氨氧化能力的培養(yǎng)基及其培養(yǎng)條件。本發(fā)明目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)一種提高硝化細(xì)菌氨氧化能力的培養(yǎng)方法，在每IOOOmL水中溶解碳酸氫鈉 1. 0-4. 0g、硫酸銨 0. 5-1. 2g、碳酸鈉 0. 3-0. 8g、氯化鈉 0. 1-0. 5g、磷酸二氫鉀 0. 1-0. 5g、硫 酸鎂0. 1-0. 5g、硫酸亞鐵0. 01-0. 05g和微量元素0. 1-1. OmL，組成培養(yǎng)基；然后調(diào)節(jié)培養(yǎng)基 PH至6. 8-8. 0，以質(zhì)量百分比0. 5% -5%的比例投加電氣石到培養(yǎng)基中；將硝化細(xì)菌按照 體積百分比為10 15%的接種量接種至加有電氣石的培養(yǎng)基中，在溫度28°C _34°C、溶氧 ≥2. Omg/L的條件下培育7 10天；所述微量元素在培養(yǎng)基中配方組成為FeCl3 · 6H20 1. 5g/L, H3BO3 0. 15g/L, CuSO4 ·5Η200· 03g/L，KI 0. 18g/L,MnCl2 ·4Η20 0. 12g/L,Na2MoO4 ·2Η20 0. 06g/L, ZnSO4 ·7Η20 0. 12g/L, CoCl6 · H2O 0. 15g/L 和 EDTA 二鈉 10g/L。為進一步實現(xiàn)本發(fā)明目的，所述的pH通過鹽酸調(diào)節(jié)。所述的電氣石的粒徑為0. 1 10 μ m。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和有益效果
(1)優(yōu)化得到的培養(yǎng)方法可使硝化細(xì)菌菌體量提高20%以上，氨氧化能力甚至可 提高120%，說明本發(fā)明有利于促進硝化細(xì)菌的生長繁殖和硝化細(xì)菌氨氧化能力的提高；(2)本發(fā)明利用電氣石增加硝化細(xì)菌細(xì)胞膜的通透性，培養(yǎng)基中添加電氣石有助 于增強細(xì)胞的活力，促進細(xì)菌的快速增殖，同時電氣石可穩(wěn)定硝化細(xì)菌培養(yǎng)過程中的PH 值，有益于硝化細(xì)菌的生長；(3)本發(fā)明培養(yǎng)基是全無機培養(yǎng)基，不含有機物；硫酸銨是唯 一氮源，碳酸鈉和碳 酸氫鈉提供唯一碳源；整個培養(yǎng)過程是一個全無機培養(yǎng)的過程，解決了有機物對硝化細(xì)菌 生長抑制的問題；(4)不需要對培養(yǎng)基進行滅菌，節(jié)省了能源。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于實施 例的范圍。本發(fā)明原始的硝化細(xì)菌培養(yǎng)基組成是按IOOOmL水中溶解碳酸氫鈉6. 0g、硫酸銨
2.0g、碳酸鈉1. 0g、氯化鈉0. 6g、磷酸二氫鉀0. 8g、硫酸鎂0. 6g、硫酸亞鐵0. Ig ；用0. IM HCl調(diào)節(jié)pH至7. 0，30°C下以10%的接種量和2. Omg/L的溶解氧進行培養(yǎng)，7d后收獲硝化 細(xì)菌菌體，檢測硝化細(xì)菌菌懸液的0D_和硝化細(xì)菌氨氧化能力，其(培養(yǎng)前后0D_ 的增加量)=0. 530，氨氧化能力為 420mgNH4+-N/gMLSS · d(MLSS = 1. 21 X OD600)。下面實施例中，電氣石是一種以含硼為特征的鋁、鈉、鐵、鈣、鎂的環(huán)狀硅酸鹽晶體 礦物，其化學(xué)結(jié)構(gòu)通式可表示為XY3Z6 [T6O18] [BO3JV3W, X = Ca、Na、K或空位，Y = Mg2+、Fe2+、 Mn2+、Al、Cr3+、V3+、Fe3+、Ti4+，Z = Mg、Al、Fe3+、V3+、Cr3+，T = Si、Al，B = B、空位，V = 0H、 0-
，W = 0H、F ；屬于三方C3v5-R3m晶系，為異極性礦物，Mohs硬度7 7. 5，密度2. 9
3.2g/cm3。其中電氣石含量不低于40%，平均粒徑為0. 1 10 μ m，主要分布在我國新疆、 云南、廣西、內(nèi)蒙古等地。實施例中的硝化細(xì)菌購自中山市百皓生物工程有限公司，硝化細(xì)菌商品名為“硝 化寶”，其菌體OD6tltl為20左右，活菌數(shù)為109CFU/ml，該產(chǎn)品用于水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境中氨氮和亞 硝酸鹽的生物降解。實施例1 按IOOOmL水中溶解碳酸氫鈉1. 0g、硫酸銨0. 5g、碳酸鈉0. 3g、氯化鈉0. lg、磷酸 二氫鉀 0. lg、硫酸鎂 0. lg、硫酸亞鐵 0. Olg 和 0. ImL 微量元素(FeCl3 · 6H20 1. 5g/L，H3BO3 0. 15g/L, CuSO4 · 5H20 0. 03g/L, KI 0. 18g/L, MnCl2 · 4H20 0. 12g/L, Na2MoO4 · 2H20 0. 06g/L, ZnSO4 · 7H20 0. 12g/L，CoCl6 · H2O 0. 15g/L 和 EDTA 二鈉 10g/L。)的配方制成硝化細(xì)菌的 培養(yǎng)基，用0. IM HCl調(diào)節(jié)pH至6.8，并以0.5%的質(zhì)量比投加粒徑為0. Iym的電氣石到培 養(yǎng)基中。將硝化細(xì)菌以體積比10% (OD600 0 . 5左右)的接種量接種到培養(yǎng)基中，于28°C、溶 解氧為4. 0mg/L的條件下進行培養(yǎng)7d。7d后對硝化細(xì)菌的菌體量和氨氧化能力進行檢測， 并將結(jié)果與沒有優(yōu)化前，原始培養(yǎng)方法培養(yǎng)得到的硝化細(xì)菌的菌體量和氨氧化能力進行對 比，發(fā)現(xiàn)硝化細(xì)菌菌懸液AOD6tltl = 0. 640，菌體量增加了 20%，氨氧化能力為680mgNH4+-N/ gMLSS ·(!，提高了 62%。本實施例與未經(jīng)優(yōu)化的結(jié)果相比，硝化細(xì)菌菌體量和氨氧化能力均 有較大的提高，特別是氨氧化能力，說明本發(fā)明的硝化細(xì)菌培養(yǎng)方法有利于硝化細(xì)菌生長繁殖的促進和氨氧化能力的提高。實施例2 按IOOOmL水中溶解碳酸氫鈉4. 0g、硫酸銨1. 2g、碳酸鈉0. 8g、氯化鈉0. 5g、磷酸二氫鉀 0. 5g、硫酸鎂 0. 5g、硫酸亞鐵 0. 05g 和 1. OmL 微量元素(FeCl3 · 6H20 1. 5g/L，H3BO3 0. 15g/L, CuSO4 · 5H20 0. 03g/L, KI 0. 18g/L, MnCl2 · 4H20 0. 12g/L, Na2MoO4 · 2H20 0. 06g/ L，ZnSO4 · 7H20 0. 12g/L，CoCl6 · H2O 0. 15g/L 和 EDTA 二鈉 10g/L。)的配方制成硝化細(xì)菌 的培養(yǎng)基，用0. IM HCl調(diào)節(jié)pH至8. 0，并以5%的質(zhì)量比投加粒徑為0. 5 μ m的電氣石到培 養(yǎng)基中。將硝化細(xì)菌以體積比15% (OD600 0 . 5左右)的接種量接種到培養(yǎng)基中，于34°C、 溶解氧4. Omg/L的條件下進行培養(yǎng)7d。7d后對硝化細(xì)菌的菌體量和氨氧化能力進行檢測， 并將結(jié)果與沒有優(yōu)化前，原始培養(yǎng)方法培養(yǎng)得到的硝化細(xì)菌的菌體量和氨氧化能力進行對 比，，發(fā)現(xiàn)硝化細(xì)菌菌懸液Δ OD600 = 0. 680，菌體量增加了 28%，氨氧化能力為785mgNH4+_N/ gMLSS · d，提高了 87%。實施例3 按IOOOmL水中溶解碳酸氫鈉2. 0g、硫酸銨1. 0g、碳酸鈉0. 4g、氯化鈉0. 3g、磷酸 二氫鉀 0. 3g、硫酸鎂 0. 3g、硫酸亞鐵 0. 03g 和 0. 5mL 微量元素(FeCl3 · 6H20 1. 5g/L，H3BO3 0. 15g/L, CuSO4 · 5H20 0. 03g/L, KI 0. 18g/L, MnCl2 · 4H20 0. 12g/L, Na2MoO4 · 2H20 0. 06g/ L，ZnSO4 · 7H20 0. 12g/L，CoCl6 · H2O 0. 15g/L 和 EDTA 二鈉 10g/L。)的配方制成硝化細(xì)菌 的培養(yǎng)基，用0. IM HCl調(diào)節(jié)pH至7. 4，并以2%的質(zhì)量比投加粒徑為0. 8 μ m的電氣石到培 養(yǎng)基中。將硝化細(xì)菌以體積比12% (OD600 0 . 5左右)，于30°C、溶解氧4. 0mg/L的條件下進 行培養(yǎng)7d。7d后對硝化細(xì)菌的菌體量和氨氧化能力進行檢測，并將結(jié)果與沒有優(yōu)化前，原 始培養(yǎng)方法培養(yǎng)得到的硝化細(xì)菌的菌體量和氨氧化能力進行對比，，發(fā)現(xiàn)硝化細(xì)菌菌懸液 Δ OD600 = 0. 710，菌體量增加了 34%，氨氧化能力為 950mgNH4+_N/gMLSS · d，提高了 127%。實施例4 按IOOOmL水中溶解碳酸氫鈉3. 0g、硫酸銨0. 8g、碳酸鈉0. 6g、氯化鈉0. 3g、磷酸 二氫鉀 0. 2g、硫酸鎂 0. 3g、硫酸亞鐵 0. 03g 和 0. 4mL 微量元素(FeCl3 · 6H20 1. 5g/L，H3BO3 0. 15g/L, CuSO4 · 5H20 0. 03g/L, KI 0. 18g/L, MnCl2 · 4H20 0. 12g/L, Na2MoO4 · 2H20 0. 06g/ L，ZnSO4 · 7H20 0. 12g/L，CoCl6 · H2O 0. 15g/L 和 EDTA 二鈉 10g/L。)的配方制成硝化細(xì)菌 的培養(yǎng)基，用0. IM HCl調(diào)節(jié)pH至7.0，并以1 %的質(zhì)量比投加粒徑為0. 5 μ m的電氣石到培 養(yǎng)基中。將硝化細(xì)菌以體積比12% (OD600 0 . 5左右)，于30°C、溶解氧4. 0mg/L的條件下進 行培養(yǎng)7d。7d后對硝化細(xì)菌的菌體量和氨氧化能力進行檢測，并將結(jié)果與沒有優(yōu)化前，原 始培養(yǎng)方法培養(yǎng)得到的硝化細(xì)菌的菌體量和氨氧化能力進行對比，，發(fā)現(xiàn)硝化細(xì)菌菌懸液 AOD6qq = 0. 690，菌體量增加了 30%，氨氧化能力為 857mgNH4+-N/gMLSS. d，提高了 104%。實施例5 按IOOOmL水中溶解碳酸氫鈉2. 5g、硫酸銨0. 6g、碳酸鈉0. 5g、氯化鈉0. 3g、磷酸 二氫鉀 0. 3g、硫酸鎂 0. 2g、硫酸亞鐵 0. 02g 和 0. 6mL 微量元素(FeCl3 · 6H20 1. 5g/L，H3BO3 0. 15g/L, CuSO4 · 5H20 0. 03g/L, KI 0. 18g/L, MnCl2 · 4H20 0. 12g/L, Na2MoO4 · 2H20 0. 06g/ L，ZnSO4 · 7H20 0. 12g/L，CoCl6 · H2O 0. 15g/L 和 EDTA 二鈉 10g/L。)的配方制成硝化細(xì)菌 的培養(yǎng)基，用0. IM HCl調(diào)節(jié)pH至7. 6，并以3%的質(zhì)量比投加粒徑為1.Oym的電氣石到培 養(yǎng)基中。將硝化細(xì)菌以體積比10% (OD600 0 . 5左右)，于32°C、溶解氧4. 0mg/L的條件下進行培養(yǎng)7d。7d后對硝化細(xì)菌的菌體量和氨氧化能力進行檢測，并將結(jié)果與沒有優(yōu)化前，原始培養(yǎng)方法培養(yǎng)得到的硝化細(xì)菌的菌體量和氨氧化能力進行對比，，發(fā)現(xiàn)硝化細(xì)菌菌懸液 AOD6qq = 0. 700，菌體量增加了 32%，氨氧化能力為 890mgNH4+_N/gMLSS · d，提高了 112%。
權(quán)利要求
一種提高硝化細(xì)菌氨氧化能力的培養(yǎng)方法，其特征在于在每1000mL水中溶解碳酸氫鈉1.0-4.0g、硫酸銨0.5-1.2g、碳酸鈉0.3-0.8g、氯化鈉0.1-0.5g、磷酸二氫鉀0.1-0.5g、硫酸鎂0.1-0.5g、硫酸亞鐵0.01-0.05g和微量元素0.1-1.0mL，組成培養(yǎng)基；然后調(diào)節(jié)培養(yǎng)基pH至6.8-8.0，以質(zhì)量百分比0.5％-5％的比例投加電氣石到培養(yǎng)基中；將硝化細(xì)菌按照體積百分比為10～15％的接種量接種至加有電氣石的培養(yǎng)基中，在溫度28℃-34℃、溶氧≥2.0mg/L的條件下培育7～10天；所述微量元素在培養(yǎng)基中配方組成為FeCl3·6H2O 1.5g/L，H3BO3 0.15g/L，CuSO4·5H2O0.03g/L，KI 0.18g/L，MnCl2·4H2O 0.12g/L，Na2MoO4·2H2O 0.06g/L，ZnSO4·7H2O 0.12g/L，CoCl6·H2O 0.15g/L和EDTA二鈉10g/L。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高硝化細(xì)菌氨氧化能力的培養(yǎng)方法，其特征在于，所述的 PH通過鹽酸調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高硝化細(xì)菌氨氧化能力的培養(yǎng)方法，其特征在于，所述的 電氣石的粒徑為0. 1 10 μ m。
全文摘要
本發(fā)明一種提高硝化細(xì)菌氨氧化能力的培養(yǎng)方法，在每1000mL水中溶解碳酸氫鈉1.0-4.0g、硫酸銨0.5-1.2g、碳酸鈉0.3-0.8g、氯化鈉0.1-0.5g、磷酸二氫鉀0.1-0.5g、硫酸鎂0.1-0.5g、硫酸亞鐵0.01-0.05g和微量元素0.1-1.0mL，以質(zhì)量百分比0.5％-5％的比例投加電氣石到培養(yǎng)基中；將硝化細(xì)菌按照體積百分比為10～15％的接種量接種至加有電氣石的培養(yǎng)基中，在溫度28-34℃、溶氧≥2.0mg/L的條件下培育7～10天；本發(fā)明使硝化細(xì)菌的生長代謝速度顯著加快，平均降解能力比常規(guī)培養(yǎng)基提高了50％-120％，具有簡單、重復(fù)性好、效果顯著的特點。
文檔編號C12N1/38GK101805720SQ20101012644
公開日2010年8月18日 申請日期2010年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月15日
發(fā)明者林煒鐵, 羅劍飛 申請人:華南理工大學(xué)