本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種含氮雜環(huán)化合物降解菌及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

含氮雜環(huán)化合物是主要的雜環(huán)化合物，多數(shù)氣味惡臭且毒性大，不僅對(duì)人體健康與生態(tài)環(huán)境造成威脅，還對(duì)微生物產(chǎn)生抑制作用。其通常被用作醫(yī)藥和農(nóng)藥的結(jié)構(gòu)單元，是焦化廢水有機(jī)污染物質(zhì)的主要組分，占總有機(jī)組分的20-30%，含量超過(guò)200mg/l，廣泛存在于染料廢水、醫(yī)藥廢水、農(nóng)藥廢水等工業(yè)廢水及木材防腐處理場(chǎng)地周?chē)耐寥篮偷叵滤?，易于進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，可方便地引入各種功能基。

廢水處理中常見(jiàn)的含氮雜環(huán)化合物主要有吡咯、吡啶、喹啉、甲基喹啉及其衍生物等。由于吡啶與喹啉是含氮雜環(huán)化合物的典型代表，又是大量復(fù)雜含氮雜環(huán)化合物的基本結(jié)構(gòu)單元，而且這兩類(lèi)化合物均屬于難降解有機(jī)物，在普通生物處理單元中不易徹底去除，同時(shí)吡啶與喹啉對(duì)許多微生物還會(huì)產(chǎn)生毒害作用，從而影響其它化合物的去除效果。另外這些物質(zhì)在環(huán)境中長(zhǎng)期積累，不僅污染環(huán)境，而且影響人類(lèi)生活，損害人體健康。

含吡啶環(huán)的氮雜環(huán)化合物(簡(jiǎn)稱(chēng)吡啶類(lèi)化合物)數(shù)目尤其龐大，且易溶于水，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，極易通過(guò)擴(kuò)散進(jìn)入地下水系統(tǒng)導(dǎo)致水環(huán)境的污染。呈中度急性毒性，有明顯的致畸變性，神經(jīng)系統(tǒng)有致毒作用，對(duì)人類(lèi)的健康構(gòu)成潛在的威脅。另外吡啶對(duì)微生物呈強(qiáng)烈抑制作用，并且難于被空氣氧化，因而給地面水的自?xún)艏拔鬯臒o(wú)害化處理過(guò)程造成困難，是造成這類(lèi)廢水難生物降解的主要原因。喹啉是一種典型的含氮雜環(huán)化合物，在化工工業(yè)、醫(yī)藥及農(nóng)藥生產(chǎn)中經(jīng)常用作溶劑和原材料。煉焦企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的焦化廢水中含有喹啉類(lèi)雜環(huán)化合物，是典型的有毒難降解污染物，也是造成其出水不能達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵因素。因此，隨著工業(yè)生產(chǎn)中廢水的排放，喹啉已成為土壤、地表水及地下水中常見(jiàn)的污染物。

與脂肪族或芳香族化合物相比，含氮雜環(huán)化合物不易受到代謝過(guò)程的破壞，其生物降解性能也很差，并且此類(lèi)物質(zhì)中許多有致癌、致畸、致突變的性質(zhì)，對(duì)環(huán)境和人體健康會(huì)產(chǎn)生潛在的危害，因此很多研究者對(duì)含氮雜環(huán)化合物的生物降解特性展開(kāi)了研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種含氮雜環(huán)化合物降解菌及其應(yīng)用，所述阿氏芽孢桿菌（bacillusaryabhattai）faq-7在好氧條件下降解吡啶、甲基吡啶、甲基哌嗪、喹啉和甲基喹啉。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種含氮雜環(huán)化合物降解菌，其分類(lèi)命名為阿氏芽孢桿菌（bacillusaryabhattai）faq-7，其已于2017年5月15日保藏于中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心（cgmcc），地址：北京市朝陽(yáng)區(qū)北辰西路1號(hào)院3號(hào)，保藏編號(hào)：cgmccno.14162。所述阿氏芽孢桿菌（bacillusaryabhattai）faq-7能以含氮雜環(huán)化合物為唯一碳源、氮源。

本發(fā)明所得菌株篩選自農(nóng)藥廢水和焦化廢水處理池的活性污泥，經(jīng)過(guò)含吡啶、甲基吡啶、甲基哌嗪、喹啉和甲基喹啉混合污染物的富集培養(yǎng)基富集培養(yǎng)，再以含氮雜環(huán)化合物為唯一碳源、氮源的無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基分別馴化培養(yǎng)、篩選、分離、純化獲得。具體方法如下：

1)取農(nóng)藥廢水和焦化廢水處理池活性污泥10ml，加入到100ml含氮雜環(huán)化合物濃度300mg/l無(wú)機(jī)鹽液體培養(yǎng)基中，于30℃、160r/min條件下富集培養(yǎng)。以10%接種量轉(zhuǎn)入到新的含氮雜環(huán)化合物無(wú)機(jī)鹽液體培養(yǎng)基中，富集轉(zhuǎn)接4次，獲得富集液；

2)取富集液1ml進(jìn)行梯度稀釋?zhuān)?0^-1~10^-8稀釋后的液體0.2ml涂布于含氮雜環(huán)化合物固體培養(yǎng)基，挑取單菌落分離純化。所述無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基組成：每1l培養(yǎng)基含k2hpo41.5g，kh2po41g，nacl1g，mgso4·7h2o0.2g，cacl20.02g以及1ml微量元素溶液，ph=7.0，121℃滅菌20min。固體培養(yǎng)基為在無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基基礎(chǔ)上加2.0%的瓊脂。

該菌株為革蘭氏陽(yáng)性、具有運(yùn)動(dòng)性，菌落圓形、平滑、呈淡黃色、直徑2-3mm，能夠在10℃-37℃、ph6-10蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，耐受11.6%的鹽，從各種碳源中產(chǎn)酸并且利用一些糖類(lèi)、氨基酸和其它碳物質(zhì)作為唯一的碳源。

所述菌株能以吡啶、甲基吡啶、甲基哌嗪、喹啉和甲基喹啉為唯一碳源、氮源和能源生長(zhǎng)，在無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基中，當(dāng)吡啶、甲基吡啶、甲基哌嗪、喹啉和甲基喹啉的濃度300mg/l時(shí)，接種阿氏芽孢桿菌能明顯促進(jìn)含氮雜環(huán)化合物的降解，72h內(nèi)吡啶、甲基吡啶、甲基哌嗪、喹啉和甲基喹啉的降解率分別為92.19%、100%、100%、92.68%和93.27%。

所述菌株的培養(yǎng)方法：將所述菌株在lb培養(yǎng)基上進(jìn)行活化。挑取單菌落接種于5mllb培養(yǎng)基中，于30℃、160r/min震蕩培養(yǎng)至對(duì)數(shù)期。按2%接種量接種于無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基中于30℃、160r/min震蕩培養(yǎng)得到相應(yīng)菌劑。所述lb培養(yǎng)基組成：每1l培養(yǎng)基含nacl10g，蛋白胨10g，酵母粉5g，固體培養(yǎng)基加2%瓊脂。無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基組成：每1l培養(yǎng)基含k2hpo41.5g，kh2po41g，nacl1g，mgso4·7h2o0.2g，cacl20.02g以及1ml微量元素溶液，ph=7.0。121℃滅菌20min。

所述含氮雜環(huán)化合物降解菌在降解氮雜環(huán)化合物中的應(yīng)用。

所述含氮雜環(huán)化合物降解菌在修復(fù)含氮雜環(huán)化合物污染土壤或者水體中的應(yīng)用。

將阿氏芽孢桿菌（bacillusaryabhattai）faq-7在lb培養(yǎng)基中培養(yǎng)到對(duì)數(shù)期，然后接種至氮雜環(huán)化合物培養(yǎng)基或者含氮雜環(huán)化合物污染土壤或者水體中，進(jìn)行降解反應(yīng)。

所述降解反應(yīng)過(guò)程的溫度為20℃-30℃，優(yōu)選為30℃，ph5.0-7.0，優(yōu)選為ph7.0。

所述含氮雜環(huán)化合物為單雜環(huán)化合物中的六元雜環(huán)或者稠雜環(huán)化合物。

所述含氮雜環(huán)化合物為吡啶及其衍生物甲基吡啶和甲基哌嗪等，或者喹啉及其衍生物甲基喹啉等。

所述阿氏芽孢桿菌能以含氮雜環(huán)化合物為唯一碳源、氮源，可以直接將菌液加入到待處理的土壤或污染水中，降解污染物。

有益效果：

本發(fā)明所述阿氏芽孢桿菌株降解性能穩(wěn)定，降解底物范圍較廣，適用于含氮雜環(huán)化合物污染土壤及水的生物修復(fù)。本發(fā)明所所述菌株能使焦化廠廢水中喹啉等含氮雜環(huán)化合物的降解率達(dá)到95%以上。在無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基中，當(dāng)吡啶、甲基吡啶、甲基哌嗪、喹啉和甲基喹啉的濃度300mg/l時(shí)，接種阿氏芽孢桿菌能明顯促進(jìn)含氮雜環(huán)化合物的降解，72h內(nèi)吡啶、甲基吡啶、甲基哌嗪、喹啉和甲基喹啉的降解率分別為92.19%、100%、100%、92.68%和93.27%，降解效率高。

附圖說(shuō)明

圖1阿氏芽孢桿菌菌落形態(tài)圖；

圖2阿氏芽孢桿菌株對(duì)含氮雜環(huán)化合物的降解率圖；

圖3溫度對(duì)阿氏芽孢桿菌降解效率的影響；

圖4ph對(duì)阿氏芽孢桿菌降解效率的影響。

具體實(shí)施方式

為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。

實(shí)施例1阿氏芽孢桿菌的分離與鑒定

現(xiàn)場(chǎng)采集農(nóng)藥廢水和焦化廢水處理池的活性污泥各5ml，加入到100ml含氮雜環(huán)化合物總濃度300mg/l的無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基中，在30℃、160r/min條件下進(jìn)行富集培養(yǎng)。以10%接種量轉(zhuǎn)入到新的含氮雜環(huán)化合物無(wú)機(jī)鹽液體培養(yǎng)基中，經(jīng)過(guò)4次連續(xù)轉(zhuǎn)接，獲得富集液。取富集液1ml進(jìn)行梯度稀釋?zhuān)?0^-1~10^-8稀釋后的液體0.2ml涂布于含氮雜環(huán)化合物固體培養(yǎng)基，挑取單菌落分離純化，得到純菌，純菌再接種至液體培養(yǎng)中驗(yàn)證其降解含氮化合物能力。最后得到一株能夠高效降解含氮化合物的菌株，如圖1所示。經(jīng)過(guò)16srdna鑒定為阿氏芽孢桿菌（bacillusaryabhattai）faq-7；所述無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基組成：每1l培養(yǎng)基含k2hpo41.5g，kh2po41g，nacl1g，mgso4·7h2o0.2g，cacl20.02g以及1ml微量元素溶液，ph=7.0，固體培養(yǎng)基再加2.0%的瓊脂，121℃滅菌20min。

該菌株為革蘭氏陽(yáng)性、具有運(yùn)動(dòng)性，菌落圓形、平滑、呈淡黃色、直徑2-3mm，能夠在10℃-37℃、ph6-10蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，耐受11.6%的鹽，從各種碳源中產(chǎn)酸并且利用一些糖類(lèi)、氨基酸和其它碳物質(zhì)作為唯一的碳源。

實(shí)施例2阿氏芽孢桿菌降解含氮化合物能力實(shí)驗(yàn)

將上述鑒定為阿氏芽孢桿菌的菌株faq-7以6%接種量分別接種至含有300mg/l含氮雜環(huán)化合物吡啶、甲基吡啶、哌嗪、喹啉和甲基喹啉培養(yǎng)基中，在30℃、160r/min條件下?lián)u床中培養(yǎng)。72h后分別測(cè)定含氮化合物含量。由圖2可知72h內(nèi)，降解率分別達(dá)到92.19%、100%、100%、92.68%和93.27%。

實(shí)施例3溫度對(duì)降解效率的影響

將在lb培養(yǎng)基中培養(yǎng)到對(duì)數(shù)期的阿氏芽孢桿菌（bacillusaryabhattai）faq-7的菌株，以6%的接種量接到含有300mg/l的培養(yǎng)基中，分別置于20℃、25℃、30℃、35℃、37℃，160r/min搖床上，72h后測(cè)定含氮雜環(huán)化合物的含量，如圖3所示。在20℃-30℃范圍內(nèi)降解率在不斷上升，在30℃時(shí)，降解率幾乎都達(dá)到100%；當(dāng)溫度為35℃和37℃時(shí)，降解率下降。以上結(jié)果表明含氮雜環(huán)化合物的最適降解溫度都為30℃。

實(shí)施例4ph對(duì)降解效率的影響

將在lb培養(yǎng)基中培養(yǎng)到對(duì)數(shù)期的阿氏芽孢桿菌faq-7的菌株，以6%的接種量接到含有300mg/l的培養(yǎng)基中，ph值分別調(diào)至5.0、6.0、7.0、8.0、9.0，160r/min搖床上，72h后測(cè)定含氮雜環(huán)化合物的含量，如圖4所示。在ph5.0-7.0范圍內(nèi)阿氏芽孢桿菌對(duì)吡啶、甲基吡啶、哌嗪、喹啉和甲基喹啉的降解率在不斷上升，在ph7.0時(shí)，降解率幾乎都接近100%；當(dāng)ph8.0-9.0時(shí)，降解率明顯下降。以上結(jié)果表明含氮雜環(huán)化合物的最適降解ph都為ph7.0。

實(shí)施例5阿氏芽孢桿菌對(duì)污染水體中含氮雜環(huán)化合物的降解

取廣東省某焦化污水廠的活性污泥5g加入100ml無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基中，測(cè)定其中喹啉、吡啶等含氮雜環(huán)化合物的含量，并且以6%接種量接種阿氏芽孢桿菌faq-7菌株。置于30℃、160r/min條件下?lián)u床中培養(yǎng)。72h后再次測(cè)定其中喹啉、吡啶等含氮雜環(huán)化合物的含量，降解率達(dá)到95%以上。所述無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基組成：每1l培養(yǎng)基含k2hpo41.5g，kh2po41g，nacl1g，mgso4·7h2o0.2g，cacl20.02g以及1ml微量元素溶液，ph=7.0，121℃滅菌20min。