一株降解硫化氢气体的蜡样芽孢杆菌S5及其应用

一株降解硫化氢气体的蜡样芽孢杆菌s5及其应用
技术领域
1.本发明属于畜禽粪便无害化技术领域，具体涉及一株降解硫化氢气体的蜡样芽孢杆菌s5及其应用。


背景技术：

2.随着畜禽养殖规模的扩大以及人们环保意识的增强，养殖过程的臭气问题越来越受到重视。畜禽养殖规模不断增加，随之带来的是畜禽粪便的大量产生。堆肥技术是用于畜禽粪便处理的重要技术之一，它具有环境友好的特点。然而，在堆肥过程中往往会产生大量恶臭物质。堆肥过程中产生的氨气、硫化氢和大多数挥发性有机化合物(vocs)造成了空气环境的污染，并且影响周边居民的身心健康。
3.堆肥厂用于处理臭气问题的主要方式是通过生物法进行处理。生物法对于堆肥过程中的氨气、硫化氢以及水溶性的恶臭物质有着良好的去除效果。然而，对于堆肥中产生的高疏水性vocs，以细菌为主的生物反应器的处理性能普遍较差。这是因为这类污染物在气相和液相之间的传质效率低，严重影响了细菌随后对其的利用率。
4.在微生物氧化h2s的过程中，用于生物降解的微生物叫脱硫菌，又称为硫细菌，有自养菌、异养菌两大类，其中自养菌合成有机物能力强，有利于无机物的转化。据文献报道，分解硫及硫化物的细菌有多种，其中以氧化硫和硫化物获得能源的细菌主要是硫杆菌属和硫磺属。
5.硫杆菌属(thiobacillus)为小杆菌，单极毛运动，无休眠期，革兰氏阳性。主要用于氧化硫化物，其中包括亚硫酸盐、元素硫、硫代硫酸盐、多硫化合物等。氧化结果产生硫酸盐，并在细胞外积累硫粒和多硫化合物。本属种ph范围广泛，最适温度28～30℃，除脱氮硫杆菌外，都是好氧的。本属细菌有自养型、兼养型、异养型三类。
6.蜡状芽胞杆菌可产生抗菌物质，抑制有害微生物的繁殖，降解土壤中的营养成分，改善生态环境。而目前暂无蜡样芽孢杆菌降解硫化氢气体的相关报道。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供了一株降解堆肥中硫化氢气体的蜡样芽孢杆菌(bacillus cereus)s5，所述菌株的保藏编号为：cctcc no:m2022347。
8.本发明的另一个目的在于提供了蜡样芽孢杆菌s5在降解硫化氢气体中的应用。
9.为了达到以上目的，本发明采取以下技术措施：
10.蜡样芽孢杆菌(bacillus cereus)s5的获得：
11.本发明的蜡样芽孢杆菌(bacillus cereus)s5为申请人从长期稳定运行的降解氨气和硫化氢气体的生物滴滤塔的填料中分离、筛选、鉴定得到，提取细菌dna，pcr扩增16srdna序列，提交ncbi数据库进行比对，参照《伯杰氏系统细菌学手册》和《常见细菌系统鉴定手册》该菌符合蜡样芽孢杆菌的生理生化特征，确定为蜡样芽孢杆菌。蜡样芽孢杆菌为革兰氏阳性，乳白色菌落，菌落大小25～108mm，念珠状，边缘整齐，最适生长温度为37℃。
12.所述菌株已于2022年3月30日送至中国典型培养物保藏中心保藏，分类命名：bacillus cereus s5，保藏编号：cctcc no:m2022347，地址：中国武汉武汉大学。
13.蜡样芽孢杆菌s5在降解硫离子中的应用，特别是用于降解硫化氢气体。
14.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
15.本发明筛选出臭气降解菌，可以有效降解堆肥过程中产生的硫化氢气体，达到净化堆肥臭气的效果。此方法降解效果好、操作简单，为降解堆肥臭气提供了有效的方法。
附图说明
16.图1为脱硫菌的筛选结果示意图；
17.其中：a)脱硫菌的降解能力测定；b)硫离子的降解率。
18.图2为s
2-含量变化曲线和s
2-降解率变化曲线。
19.图3为蜡样芽孢杆菌s5降解猪粪中硫化氢的效果试验示意图。
具体实施方案
20.本发明技术方案中，所述试剂，如未特别说明，均购自生化商店，所述技术方案如未特别说明，均为本领域的常规技术。
21.实施例1：
22.蜡样芽孢杆菌s5的分离纯化与鉴定：
23.申请人从长期稳定运行的降解氨气和硫化氢气体的生物滴滤塔的填料中分离、筛选、鉴定得到。具体分离纯化方法为：称取堆肥样品5g于150ml锥形瓶中，加水至100ml摇床180r/min 37℃震荡1h，取上清液2ml接种于脱硫菌筛选培养基中，100ml/250ml体系、30℃静置培养，检测到s
2-离子消耗完毕后，转接5ml富集培养液至新鲜的富集培养液中，连续富集转接4次。取最后一批筛选培养基中的培养液于对应成分的固体平板上，在30℃恒温培养箱内培养3～5d，挑取特征不同的菌落划线分离，4℃冰箱保存备用。
24.将分离得到可在脱硫菌筛选培养基中生长的不同特征的菌株重新接种于脱硫菌筛选培养基，于100ml/250ml体系、30℃静置培养，在48h后测定其降解效果，每组重复3次，选择其中s
2-离子降解率最高的菌株。
25.脱硫菌筛选培养基：磷酸二氢钾2.0g、氯化铵0.4g，碳酸钠0.4g、六水氯化镁0.2g、蒸馏水1000ml、ph 7.0。培养基添加底物硫化钠，s
2-初始浓度设为500mg/l。
26.经富集培养后，分离得到具有不同特征的能在脱硫菌筛选培养基上生长的菌株共8株，依次命名为s1～s8。将8株菌接种于脱硫菌筛选培养基，在摇床中震荡培养48h后测定8株菌对硫离子的降解效果。8株菌对硫离子的降解效果如图所示。经过48h的培养，菌株s5组的硫离子平均含量为71.33mg/l,相较于ck组其降解率可以达到74.6％；其他试验组s3和s7的硫离子降解率分别为10.69％和10.75％。菌株s5对于硫离子的降解能力明显强于其他试验组。
27.提取细菌s5的dna，pcr扩增16srdna序列，提交ncbi数据库进行比对，参照《伯杰氏系统细菌学手册》和《常见细菌系统鉴定手册》该菌符合蜡样芽孢杆菌的生理生化特征，确定为蜡样芽孢杆菌。
28.蜡样芽孢杆菌为革兰氏阳性，白色菌落，乳白色菌落，菌落大小25～108mm，念珠
状，边缘整齐，最适生长温度为37℃。
29.上述菌株已于2022年3月30日送至中国典型培养物保藏中心保藏，分类命名：bacillus cereus s5，保藏编号：cctcc no:m2022347，地址：中国武汉武汉大学。
30.实施例2：
31.蜡样芽孢杆菌(bacillus cereus)s5发酵培养：
32.将蜡样芽孢杆菌复苏，吸取100μl s5菌液接种于5ml lb液体培养基中，37℃摇床180r/min培养12h至稳定期，通过平板菌落计数法得出有效菌浓度为2.5
×
108cfu/ml。
33.实施例3：
34.蜡样芽孢杆菌s5对s
2-离子的降解作用：
35.脱硫菌筛选培养基
36.称量磷酸二氢钾2.0g、氯化铵0.4g，碳酸钠0.4g、六水氯化镁0.2g、蒸馏水1000ml，调节ph至7
±
0.05，121℃高压灭菌20min。待温度冷却后培养基添加底物硫化钠，s
2-初始浓度设为500mg/l。
37.菌液接种
38.将蜡样芽孢杆菌接种于脱硫菌筛选培养基，同时设置空白对照，其中空白对照为不接种微生物的脱硫菌筛选培养基。分别在2h、4h、6h、12h、24h、48h测定培养基中硫离子含量。
39.硫离子降解率的计算
40.re％＝(c
ck-c
s5
)/c
ck
×
100％
41.c
ck
——空白对照组的s
2-含量
42.c
s5
——菌剂s5组的s
2-含量
43.结果如图2所示，具体数值如下表：
[0044] 0h2h4h6h12h24h48hs5(mg/l)500.00280.33252.50245.50228.50201.3371.33ck(mg/l)500.00289.50285.00283.67283.50283.67269.83re(％)-3.1711.413.4619.429.0372.56
[0045]
实施例4：
[0046]
蜡样芽孢杆菌s5去除猪粪中硫化氢的效果试验
[0047]
取新鲜的猪粪200g置于1000ml大烧杯中，按5％的接种量将蜡样芽孢杆菌s5接种于烧杯中。用玻璃棒将菌液与猪粪混合均匀，内置小烧杯装有为20ml硫化氢吸收液，保鲜膜封口，对照组补加等量的无菌水，每组3个重复，每隔2天取走小烧杯测量吸收液内硫化氢，并更换新的吸收液，利用亚甲基蓝分光光度法测定硫化氢的释放量，与空白对照组进行差异显著性分析。
[0048]
试验结果如下表：
[0049]