一种具有磺胺类抗生素降解功能的厌氧微生物组合及其应用

本发明属于抗生素降解处理，具体涉及一种具有磺胺类抗生素降解功能的厌氧微生物组合及其应用。

背景技术：

1、长期以来，抗生素作为抗菌药物，被广泛应用于预防和治疗人类和动物的疾病，同时，在动物饲养过程中被用作饲料添加剂，以促进动物的生长，是世界上使用量最大、使用最广泛的药物之一。据统计，磺胺类抗生素药物的产量和销量在逐年增长，其中磺胺甲恶唑的是最常见的磺胺类抗生素。然而，磺胺甲恶唑不能完全被人类/动物吸收，有高达85％以上的抗生素以原形或代谢物形式经由病人和畜禽粪尿排入环境，通过不同途径对土壤和水体造成污染。同时，由于磺胺类抗生素具有高溶解度和流动性，易于迁移和分布在水环境中，而因其较高的稳定性和较弱的吸附性，往往比其他抗生素更易在环境中长期赋存。

2、目前，废水中抗生素的处理方法主要有物理法、化学法以及生物法。其中，传统的物理化学方法主要有沉淀法、离子交换法、吸附法等，但由于其成本较高应用受限。微生物法因具有效果好、成本低廉等优点，受到了学者们的广泛关注。当前，污水处理厂常用好氧微生物处理废水，但该过程会产生大量剩余污泥，运行成本过高，而厌氧微生物具有能耗低，剩余污泥产量低等优点，在废水处理中得到了广泛关注。因此，采用厌氧微生物处理废水是具有广阔的应用前景。

3、此外，采用微生物固定法，将厌氧微生物进行固定，凭借微生物自身代谢过程将环境介质中的污染物吸附并生物转化。该方法具有启动快、耐毒性和适应性强、固液分离容易且沉淀快、处理工艺设备小型轻便化、占地面积少等突出优点，近年来引起了国内外学者的广泛关注。

4、综上可见，挖掘具有高效降解磺胺类抗生素的厌氧菌及其应用具有重要意义。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了两种用于磺胺类抗生素处理的厌氧微生物-副梭状芽孢杆菌j2(paraclostridiumbifermentansj2)和蜡状芽孢杆菌j2(clostridium sp.j2)，这两种菌株或其组合具有降解效率高，处理周期短等显著优势。

2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、本发明第一方面提供了paraclostridiumbifermentansj2和/或clostridiumsp.j2在降解磺胺类抗生素中的应用。

4、本发明第二方面提供了paraclostridiumbifermentansj2和/或clostridiumsp.j2在处理含磺胺类抗生素制药废水中的应用。

5、本发明提供了两种磺胺类抗生素降解菌，其中一种为副梭状芽孢杆菌菌株，命名为paraclostridiumbifermentansj2，另一种为蜡状芽孢杆菌，命名为clostridium sp.j2。这两株菌株是对硫介导生物反应器中采集的硫酸盐还原污泥进行长期驯化后，通过多次筛选和分离纯化后得到。paraclostridiumbifermentansj2的保藏信息为：保藏单位：广东省微生物菌种保藏中心(gdmcc)，保藏编号：gdmcc no：62845，保藏地址：广东省广州市先烈中路100号大院59号楼5楼广东省微生物研究所，保藏日期：2022年9月28日。clostridiumsp.j2的保藏信息为：保藏单位：广东省微生物菌种保藏中心(gdmcc)，保藏编号：gdmcc no：62934，保藏地址：广东省广州市先烈中路100号大院59号楼5楼广东省微生物研究所，保藏日期：2022年10月28日。

6、优选地，所述磺胺类抗生素包括磺胺甲恶唑。

7、更优选地，所述磺胺甲恶唑的浓度不大于10mg/l。

8、经磺胺甲恶唑去除实验发现，paraclostridiumbifermentansj2在72小时内对1mg/l、2mg/l和5mg/l磺胺甲恶唑的去除率分别为53.0％、52.6％、44.25％；clostridiumsp.j2在72小时内对1mg/l、2mg/l、5mg/l磺胺甲恶唑的去除率别为34.7％、31.2％、24.92％，两种微生物联合处理时(总接种量不变)，在24小时内对1mg/l、2mg/l、5mg/l的磺胺甲恶唑去除率分别为68.7％、69.5％、64.8％，证明paraclostridiumbifermentansj2和clostridium sp.j2对磺胺甲恶唑具有较好的耐受性和降解性。

9、优选地，所述paraclostridiumbifermentansj2和/或clostridium sp.j2在使用前制成固定化菌球。

10、更优选地，往paraclostridiumbifermentansj2菌液和/或clostridium sp.j2菌液中加入稻杆生物炭，经振荡培养后再将生物炭-微生物溶液与海藻酸钠溶液进行混合，并将所得混合液滴入不断搅拌的cacl2溶液中，经交联后形成的凝胶小球。

11、经磺胺甲恶唑去除实验发现，固定化微生物菌球可在短时间内快速启动，并高效去除磺胺甲恶唑，其中海藻酸钠-生物炭-联合微生物菌球在24h中对磺胺甲恶唑的去除率高达26.61％，证明固定化菌球对磺胺甲恶唑有较好的耐受性和去除效果。

12、更优选地，所述海藻酸钠溶液的质量浓度为3％，所述cacl2溶液的质量浓度为5％，菌液的浓度为od600＝1.5-2；稻杆生物炭与菌液的用量比为0.4-0.6g/50ml，海藻酸钠溶液与菌液的体积比为1:1，海藻酸钠溶液与cacl2溶液的体积比为1:10。

13、更优选地，振荡培养的时间为1-3h；交联的时间不超过1h。

14、更优选地，培养paraclostridiumbifermentansj2菌液和/或clostridium sp.j2菌液所用的液体培养基包括na2so4，nh4cl，cacl2·6h2o，mgso4·7h2o，kh2po4，酵母提取物，ch3coona，feso4·7h2o，c3h8clno2s·h2o(l-半胱氨酸盐酸盐水合物)，c6h7o6na(抗坏血酸)。

15、进一步地，所用的液体培养基(每1000ml)：1000mg na2so4，1300mg nh4cl，100mgcacl2·6h2o，2000mg mgso4·7h2o，550mg kh2po4，1000mg酵母提取物，1300mg ch3coona，200mg feso4·7h2o，500mg c3h8clno2s·h2o(l-半胱氨酸盐酸盐水合物)，100mg c6h7o6na(抗坏血酸)，其余为超纯水。

16、更优选地，paraclostridiumbifermentansj2和/或clostridium sp.j2的培养环境为：厌氧情况下35℃恒温静置培养，初始ph值为7.0-7.5。

17、本发明第三方面一种用于降解磺胺类抗生素的菌剂，所述菌剂以paraclostridiumbifermentansj2和/或clostridium sp.j2作为主要活性成分。

18、优选地，所述菌剂还包括菌剂领域上可接受的辅料，比如液体培养基以及其他填充剂或者载体。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

20、本发明对硫介导生物反应器中采集的硫酸盐还原污泥进行长期驯化后，通过多次筛选和分离纯化后得到两种厌氧菌，其中一种为副梭状芽孢杆菌菌株，命名为paraclostridiumbifermentansj2，另一种为蜡状芽孢杆菌，命名为clostridium sp.j2。这两种厌氧微生物可以降解磺胺类抗生素，且可以通过两者组合加强对磺胺类抗生素的去除效果，可应用于生物厌氧法处理磺胺类抗生素的制药废水。此外，将paraclostridiumbifermentansj2和/或clostridium sp.j2与海藻酸钠、生物炭制成微生物固定化菌球后，仍可在短时间内快速启动，并高效去除磺胺类抗生素。本发明为磺胺类抗生素的降解以及磺胺类抗生素制药废水的处理提供了新的途径。