[發明專利]氨氧化細菌培養基及其制備方法

在審

• 申請號: 202011313703.1
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112300969A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 李安婕;王麗麗;張飛宇
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C12N1/38;C12R1/01
• 代理公司: 北京誠呈知識產權代理事務所(普通合伙) 11883
• 代理人: 劉敏

本發明涉及氨氧化細菌培養基及其制備方法，每一升所述氨氧化細菌培養基中按重量份計包括以下組分：硫酸銨3.3g/L、磷酸二氫鉀5.88g/L、硫酸鎂0.0879g/L、氯化鈣0.0201g/L、硫酸亞鐵0.00152g/L、硫酸銅0.851×10^?4g/L、磷酸二氫鈉0.4667g/L、氫氧化鈉2.67g/L，以及，碳酸氫鈉1.8～2.2g/L。相比傳統氨氧化細菌培養基改進了無機碳源的種類，碳酸氫鈉代替碳酸鈉可為氨氧化細菌提供更豐富的碳源和更強的緩沖環境。本發明所提供的氨氧化細菌培養基能夠促進氨氧化細菌自身對于營養物質的吸收以及相關代謝過程進行，有利于氨氧化細菌的穩定生長和繁殖。

技術領域

本發明屬于微生物技術領域，具體涉及氨氧化細菌培養基及其制備方法。

背景技術

氨氮是水體中最主要的污染物之一，偏堿環境下，氨氮會對水生生物造成毒性；氨氮被氧化為硝態氮和亞硝酸鹽會引起水華。隨著工農業生產的發展，氨氮的污染日益加重，成為污水處理領域亟待解決的問題之一，也是國家重點監測的環境指標之一。氨氧化細菌依靠氨氧化作用去除氨氮，先由氨單加氧酶將氨氮轉化為羥胺，再通過羥胺還原酶還原為亞硝態氮。隨后，亞硝態氮可以由亞硝酸鹽氧化細菌轉化為硝酸鹽，再由反硝化細菌逐步還原為氮氣，從水體中釋放，從而達到徹底脫氮的效果。也可以通過短程反硝化或厭氧氨氧化的方式直接脫氮。因此，氨氧化細菌的代謝是生物脫氮的關鍵步驟。

研究者早在1895年就發現了氨氧化現象，從上世紀中葉開始，關于氨氧化細菌的生理生化特性及其應用研究也從未間斷。然而氨氧化細菌菌劑目前并沒有大規模工業應用，其原因在于：它是一種化能自養細菌，生長緩慢，對溫度、pH值、溶解氧、重金屬等因素敏感。在污水處理系統中，這類菌難以形成優勢菌群且容易受環境因素沖擊，削弱系統的氨氮去除能力，是難培養微生物的模式菌株，進行純化單菌操作極為困難。

氨氧化細菌氨氧化過程的產物是亞硝酸根和氫離子，培養基中的氫離子積累會導致pH下降，且氫離子與亞硝酸根二者結合會形成游離亞硝酸。在批次培養時，培養基中氨氧化細菌生長最終會受到低pH和高濃度游離亞硝酸的影響而停止生長。因此在氨氧化細菌的培養過程中，對培養基的要求越來越高。培養基的營養成為對菌種生長、繁殖和轉化氨氮的速率有重要的影響。它既要求氨氧化細菌轉接后能迅速生長，又要使氨氧化細菌較多地利用培養基中的營養，最終獲得大量的氨氧化細菌。一個適當的培養基配方，對氨氧化細菌的生長有著極大的影響。

目前氨氧化細菌的培養基組成基本都是參照美國菌種保藏中心提供的歐洲亞硝化單胞菌培養基配方(https://www.atcc.org/Products/All/19718.aspx，ATCC medium:2265)。該配方以濃度為0.4g/L碳酸鈉作為無機碳源，培養基中碳酸鈉初始堿度為0.378g/L(以碳酸鈣計)。由于碳酸的第1步電離要比第2步電離強得多，故碳酸鈉水解程度及提高pH能力大于同樣可以做無機碳源的碳酸氫鈉。該配方中碳酸鈉為培養基提供碳源時也提高了培養基的堿度和pH，為使培養基中初始pH處于適宜氨氧化細菌生長范圍內，碳酸鈉投加量不宜過大。氨氧化細菌氧化1g氨氮時會消耗7.14g堿度以平衡氨氧化過程產生的H+。由于該培養基中碳酸鈉的添加量受初始pH限制不宜過高故培養基中的堿度有限。隨著氨氧化細菌生長過程中堿度被消耗，pH將很快下降至抑制氨氧化菌生長的范圍，因此氨氧化細菌營養利用率低且氨氧化細菌的生長較為緩慢。

因此，如何從培養基中的無機碳源種類角度出發，開發一種能夠使氨氧化細菌菌體穩定、快速生長而更大程度地利用所提供的營養的培養基，對于氨氧化菌的培養及應用具有重要的價值。

發明內容

本發明人等基于現有技術中存在的問題，經過深入研究后發現，通過采用本發明的氨氧化細菌培養基，能夠獲得快速、穩定培養氨氧化細菌并且具有較長生長期的預料不到的效果，從而完成了本發明。

具體地，本發明包括下述的技術方案：