[發明專利]一種錳氧化假單胞菌T34及生物氧化錳制備方法和降解環丙沙星的應用

有效

• 申請號: 201410387871.3
• 申請日: 2014-08-08
• 公開（公告）號: CN105331551B
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發明（設計）人: 李林;譚璐明;王智勇;張震
• 申請（專利權）人: 華中農業大學
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C12P3/00;A62D3/02;C02F3/34;C12R1/38;A62D101/28
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 王敏鋒

本發明公開了一種錳氧化假單胞菌T34及生物氧化錳制備方法和降解環丙沙星的應用，一種可以生成錳氧化物的假單胞菌株Pseudomonas sp.T34,CCTCC NO:M2014168。該菌株在低價錳離子存在的環境中，可以氧化環境中的低價錳離子，形成二氧化錳復合物，包被在細菌表面。該菌株生成的生物氧化錳具有很強的催化氧化能力，可以把有機大分子物質降解成小分子物質為細菌自身吸收利用，其效率比化學合成氧化錳提高很多。該菌株生成的錳氧化物具有催化能力強，環境親和，容易生產等優點，為解決環境中的抗生素污染現狀開辟了新道路。

技術領域

本發明涉及應用微生物技術領域以及環境修復領域，具體涉及一株可以生成錳氧化物的假單胞菌T34，同時涉及該細菌-錳氧化物制備方法以及該菌在降解環丙沙星方面的應用。

背景技術：

錳氧化物通過吸附、催化和氧化作用對環境中污染物和營養元素的遷移轉化產重要影響。從而在重金屬元素和有機碳的生物地球化學循環過程中起著非常重要的作用。錳氧化物對多種金屬離子具有吸附能力和很強的氧化能力，在厭氧環境中還可以作為細胞呼吸作用過程的臨時電子受體，氧化H2電子受體。環境中的大部分錳氧化都是來自微生物的，要么是微生物氧化過程的直接產物，要么是生物氧化錳初級產物在自然條件下老化產生的。

生物氧化錳一般都是結晶弱或短程有序的納米級礦物，具有較高的比表面積和反應活性。在以往的研究中，對于錳氧化物性質和結構特點的認識主要是基于對化學合成錳氧化物的研究結果，化學合成錳氧化物都是在極端pH、Mn離子濃度和溫度條件下形成的。而這些極端條件并不是自然環境下普遍存在的，研究生物氧化錳的生物形成過程及其生物化學機制、生物氧化錳的結構特點以及與重金屬離子之間的相互作用機制、對于理解生物氧化錳在重金屬元素生物地球化學循環中的作用有著非常重要的意義；將錳氧化菌及生物氧化錳作為重金屬污染的原位修復材料也有很好的應用前景、本研究主要探討微生物形成錳氧化物的機制、生物氧化錳的性質以及與環丙沙星相互作用機制等。

喹諾酮類抗生素作為一種廣譜廉價的抗菌藥而廣泛應用于人類和動物疾病的治療及預防，或者被用作禽畜的生長促進劑。由于其大量廣泛使用，近年來許多研究證實喹諾酮類藥物廣泛存在于環境介質中，并可能由此一定程度上改變土壤、水環境微生物結構，導致細菌抗藥性增強、抗病菌種的出現，對生態系統安全和人類健康形成潛在的風險。因此，客觀的評價喹諾酮類抗生素對生態系統和人體健康的潛在風險，了解它們在環境中的命運非常重要。作為抗生素類化合物，喹諾酮類藥物相當抵制由微生物引起的生物降解，而吸附到土壤、沉積物或者溶解的有機物是喹諾酮類藥物的一個重要的賦存狀態。

錳氧化物是土壤、沉積物和湖泊、海洋等自然環境中的常見礦物組分，具有較大的表面積和較高的氧化還原電勢，是環境中活性較高的反應體系之一。大量研究表明MnO₂對進入環境中的多種污染物，如酚類、苯胺等具有降解作用。針對這一特性，本發明選取喹諾酮類抗生素中正在廣泛使用的環丙沙星為對象，研究其在二氧化錳氧化作用下的非生物氧化轉化反應的動力學。

氟喹喏酮是一類廣泛使用的廣譜型抗菌劑，大量用于人和動物的疾病治療。該類化合物的分子中除了共同的喹諾酮結構外，哌嗪環也是很重要的結構。隨著哌嗪環原子的化學環境不同，表現出不同的氧化還原反應特征。