降解矽酸鹽及鈍化重金屬的凝結芽孢桿菌菌劑及製備方法與流程

2023-05-07 20:10:06 2

本發明屬於農業微生物領域，涉及一種降解矽酸鹽及鈍化重金屬的凝結芽孢桿菌菌劑及製備方法。
背景技術：
：近年來，我國重金屬汙染愈加嚴重，對農業、人體健康帶來重大危害。重金屬汙染指由重金屬或其化合物造成的環境汙染。主要由採礦、廢氣排放、汙水灌溉和使用重金屬超標製品等人為因素所致。因人類活動導致環境中的重金屬含量增加，超出正常範圍，直接危害人體健康，並導致環境質量惡化。重金屬汙染包括鎘汙染。鎘不是人體的必要元素。鎘的毒性很大，可在人體內積蓄，主要積蓄在腎臟，引起泌尿系統的功能變化；鎘主要來源有電鍍、採礦、冶煉、燃料、電池和化學工業等排放的廢水；廢舊電池中鎘含量較高、也存在於水果和蔬菜中，尤其是蘑菇，在奶製品和穀物中也有少量存在。鎘能夠取代骨中鈣，使骨骼嚴重軟化，骨頭寸斷，會引起胃臟功能失調，幹擾人體和生物體內鋅的酶系統，導致高血壓症上升。易受害的人群是礦業工作者、免疫力低下人群。水中含鎘0.1mg/l時，可輕度抑制地面水的自淨作用，鎘對白鰱魚的安全濃度為0.014mg/l，用含鎘0.04mg/l的水進行灌溉時，土壤和稻米受到明顯汙染，農灌水中含鎘0.007mg/l時，即可造成汙染。正常人血液中的鎘濃度小於5微克/升，尿中小於1微克/升。鎘能夠幹擾骨中鈣，如果長期攝入微量鎘，使骨骼嚴重軟化，骨頭寸斷，引起骨痛病，其還會引起胃臟功能失調，並幹擾人體和生物體內鋅的酶系統，導致高血壓症上升。降解後的矽酸鹽可以有效鈍化土壤中重金屬，減少植物中的重金屬含量。凝結芽孢桿菌可以降解土壤和肥料中的矽酸鹽，提高土壤肥力，促進植物生長，改善土壤微生態環境。技術實現要素：發明目的：本發明針對上述現有技術存在的問題做出改進，即本發明的第一個目的在於公開降解矽酸鹽及鈍化重金屬的凝結芽孢桿菌菌劑。本發明的第二個目的在於公開降解矽酸鹽及鈍化重金屬的凝結芽孢桿菌菌劑的製備方法。技術方案：降解矽酸鹽及鈍化重金屬的凝結芽孢桿菌菌劑，包括有效成分，所述有效成分包括凝結芽孢桿菌及矽酸鉀，凝結芽孢桿菌與矽酸鉀的質量比為7:(1～5)，凝結芽孢桿菌的保藏編號為cgmccno.13961。進一步地，菌劑的凝結芽孢桿菌的孢子含量為≥100億/克。降解矽酸鹽及鈍化重金屬的凝結芽孢桿菌菌劑的製備方法，包括如下步驟:(1)菌種活化將保藏號為cgmccno.13961的凝結芽孢桿菌的菌株在lb液體培養基中活化8～16h，備用；(2)種子液製備將步驟1)活化後的菌株，在26～37℃下震蕩12～18h培養，得到種子液；(3)發酵培養(31)配置液態的發酵培養基，控制其初始ph值為6.5～7.5，然後高溫滅菌；(32)待經過高溫滅菌的發酵培養基的溫度降到30℃以下時，接入步驟(2)得到的種子液，再在溫度為26～37℃，通氣量150～200l/h，攪拌速度為150～230rpm的條件下發酵培養22～36h得到發酵液；(4)測定發酵液中的菌體數量，待發酵液中芽孢含量≥1000億/克時，停止發酵培養，然後將得到的發酵液進行噴霧乾燥得到菌粉；(5)將乾燥後得到的菌粉與矽酸鉀按質量比例7:(1～5)進行混合，即得到降解矽酸鹽及鈍化重金屬的凝結芽孢桿菌菌劑。進一步地，步驟(31)的液態的發酵培養基的組成為:酵母膏5～10g/l、可溶性澱粉8～16g/l、葡萄糖4～8g/l、黃豆餅粉8～16g/l、牛肉膏6～12g/l、玉米粉8～16g/l，其餘為水。更進一步地，步驟(31)的發酵培養基中還包括少量的消泡劑。更更進一步地，所述消泡劑為植物油，植物油的含量為0.5～2.5wt％。更更進一步地，所述消泡劑為二甲基矽油，二甲基矽油含量為0.2～1.2wt％。上述降解矽酸鹽及鈍化重金屬的凝結芽孢桿菌菌劑，用於降解矽酸鹽。上述降解矽酸鹽及鈍化重金屬的凝結芽孢桿菌菌劑，用於鈍化重金屬，促進作物生長，改善土壤微生態環境。有益效果：本發明公開的降解矽酸鹽及鈍化重金屬的凝結芽孢桿菌菌劑及製備方法具有以下有益效果：1、可以有效的鈍化土壤中重金屬，減少植物中的重金屬含量；2、可以降解土壤和肥料中的矽酸鹽，提高土壤肥力，促進植物生長，改善土壤微生態環境。具體實施方式：下面對本發明的具體實施方式詳細說明。具體實施例11、篩選分離菌株矽酸鹽篩選培養基：蔗糖5克，fecl3(1％)1ml，na2hpo42克，mgso4·7h2o0.5克，鋁矽酸鹽2克，瓊脂15克，水1000毫升；ph7-7.5，121℃滅菌20分鐘，將培養基倒在9cm平板上備用；將山東青島大棚採集的土壤稀釋10-5，均勻塗布在篩選培養基上分離培養，挑選大型、透明、凸起很高、十分粘著而有彈性的菌落。2、鑑定菌株利用16s序列進行分子鑑定，鑑定為凝結芽孢桿菌；3、菌株保藏我們將篩選分離得到的凝結芽孢桿菌於2017年03月31日保藏於中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心(北京市朝陽區北辰西路1號院3號)，保藏編號為cgmccno.13961；4、菌種活化保藏號為cgmccno.13961的凝結芽孢桿菌菌株在lb液體培養基中活化12h，備用；5、種子液製備活化後的菌株，在26～37℃下震蕩12～18h，培養後所得種子液；6、發酵培養配置液態的發酵培養基，初始ph值為6.5～7.5之間，高溫滅菌，然後待溫度降到30℃以下接入上述的種子液，再在溫度為26～37℃，通氣量150～200l/h，攪拌速度為150～230rpm的條件下發酵培養22～36h；液態的發酵培養基的組成為:酵母膏5～10g/l、可溶性澱粉8～16g/l、葡萄糖4～8g/l、黃豆餅粉8～16g/l、牛肉膏6～12g/l、玉米粉8～16g/l，其餘為水；發酵培養基中還加入植物油或者二甲基矽油作為消泡劑，該植物油的重量百分比為0.5～2.5％；該二甲基矽油的重量百分比為0.2～1.2％；7、測定發酵液中菌體數量，待發酵液中芽孢含量達到≥1000億/克時停止發酵培養，將得到的發酵液進行噴霧乾燥；8、乾燥後得到的菌粉按照凝結芽孢桿菌：矽酸鉀＝7:(1～5)進行混合。得到孢子含量≥100億/克的菌劑。驗證試驗本試驗採用盆栽方法，供試土壤為受鎘汙染的青島小麥土，基礎理化性質為全氮3.43g/kg，有機質59.4g/kg，鹼解氮206mg/kg，有效磷28.7mg/kg，速效鉀121mg/kg，ph6.3。實驗設4個處理，分別為不做處理的ck，只加入矽酸鉀的處理1，只加入凝結芽孢桿菌的處理2和加入菌劑的處理3。每個處理設4個重複；分別將土放入盆中，選擇麥粒大小一致的，每盆栽種一棵；栽種後，ck每盆用無菌水300ml澆灌，處理1每盆將100g矽酸鉀溶於200ml無菌水中澆灌，處理2每盆將100克實例1噴霧乾燥得到的菌粉溶於200ml無菌水中澆灌，處理3每盆將100g實例1製得的菌劑溶於200ml無菌水中澆灌，以後都用無菌水澆灌，小麥成熟後測量株高和鎘含量。處理平均株高(cm)鎘含量(mg/kg)ck620.29處理1730.18處理2850.22處理3910.07由此可見，本發明的菌劑可以有效鈍化重金屬，促進植物生長。具體實施例2降解矽酸鹽及鈍化重金屬的凝結芽孢桿菌菌劑，包括有效成分，有效成分包括凝結芽孢桿菌及矽酸鉀，凝結芽孢桿菌與矽酸鉀的質量比為7:1，凝結芽孢桿菌的保藏編號為cgmccno.13961。進一步地，菌劑的凝結芽孢桿菌的孢子含量為≥100億/克。降解矽酸鹽及鈍化重金屬的凝結芽孢桿菌菌劑的製備方法，包括如下步驟:(1)菌種活化將保藏號為cgmccno.13961的凝結芽孢桿菌的菌株在lb液體培養基中活化8h，備用；(2)種子液製備將步驟1)活化後的菌株，在26℃下震蕩18h培養，得到種子液；(3)發酵培養(31)配置液態的發酵培養基，控制其初始ph值為6.5，然後高溫滅菌；(32)待經過高溫滅菌的發酵培養基的溫度降到30℃以下時，接入步驟(2)得到的種子液，再在溫度為26℃，通氣量200l/h，攪拌速度為150rpm的條件下發酵培養36h得到發酵液；(4)測定發酵液中的菌體數量，待發酵液中芽孢含量≥1000億/克時，停止發酵培養，然後將得到的發酵液進行噴霧乾燥得到菌粉；(5)將乾燥後得到的菌粉與矽酸鉀按質量比例7:1進行混合，即得到降解矽酸鹽及鈍化重金屬的凝結芽孢桿菌菌劑。進一步地，步驟(31)液態的發酵培養基的組成為:酵母膏5g/l、可溶性澱粉8g/l、葡萄糖4g/l、黃豆餅粉8g/l、牛肉膏6g/l、玉米粉8g/l，其餘為水。更進一步地，步驟(31)的發酵培養基中還包括少量的消泡劑。更更進一步地，消泡劑為植物油，植物油的含量為0.5wt％。更更進一步地，消泡劑為二甲基矽油，二甲基矽油含量為0.2wt％。上述降解矽酸鹽及鈍化重金屬的凝結芽孢桿菌菌劑，用於降解矽酸鹽。上述降解矽酸鹽及鈍化重金屬的凝結芽孢桿菌菌劑，用於鈍化重金屬，促進作物生長，改善土壤微生態環境。具體實施例3降解矽酸鹽及鈍化重金屬的凝結芽孢桿菌菌劑，包括有效成分，有效成分包括凝結芽孢桿菌及矽酸鉀，凝結芽孢桿菌與矽酸鉀的質量比為7:5，凝結芽孢桿菌的保藏編號為cgmccno.13961。進一步地，菌劑的凝結芽孢桿菌的孢子含量為≥100億/克。降解矽酸鹽及鈍化重金屬的凝結芽孢桿菌菌劑的製備方法，包括如下步驟:(1)菌種活化將保藏號為cgmccno.13961的凝結芽孢桿菌的菌株在lb液體培養基中活化16h，備用；(2)種子液製備將步驟1)活化後的菌株，在37℃下震蕩12h培養，得到種子液；(3)發酵培養(31)配置液態的發酵培養基，控制其初始ph值為7.5，然後高溫滅菌；(32)待經過高溫滅菌的發酵培養基的溫度降到30℃以下時，接入步驟(2)得到的種子液，再在溫度為37℃，通氣量150l/h，攪拌速度為230rpm的條件下發酵培養22h得到發酵液；(4)測定發酵液中的菌體數量，待發酵液中芽孢含量≥1000億/克時，停止發酵培養，然後將得到的發酵液進行噴霧乾燥得到菌粉；(5)將乾燥後得到的菌粉與矽酸鉀按質量比例7:5進行混合，即得到降解矽酸鹽及鈍化重金屬的凝結芽孢桿菌菌劑。進一步地，步驟(31)的液態的發酵培養基的組成為:酵母膏10g/l、可溶性澱粉16g/l、葡萄糖8g/l、黃豆餅粉16g/l、牛肉膏12g/l、玉米粉16g/l，其餘為水。更進一步地，步驟(31)的發酵培養基中還包括少量的消泡劑。更更進一步地，消泡劑為植物油，植物油的含量為2.5wt％。更更進一步地，消泡劑為二甲基矽油，二甲基矽油含量為1.2wt％。上述降解矽酸鹽及鈍化重金屬的凝結芽孢桿菌菌劑，用於降解矽酸鹽。上述降解矽酸鹽及鈍化重金屬的凝結芽孢桿菌菌劑，用於鈍化重金屬，促進作物生長，改善土壤微生態環境。具體實施例4降解矽酸鹽及鈍化重金屬的凝結芽孢桿菌菌劑，包括有效成分，所述有效成分包括凝結芽孢桿菌及矽酸鉀，凝結芽孢桿菌與矽酸鉀的質量比為7:3，凝結芽孢桿菌的保藏編號為cgmccno.13961。進一步地，菌劑的凝結芽孢桿菌的孢子含量為≥100億/克。降解矽酸鹽及鈍化重金屬的凝結芽孢桿菌菌劑的製備方法，包括如下步驟:(1)菌種活化將保藏號為cgmccno.13961的凝結芽孢桿菌的菌株在lb液體培養基中活化12h，備用；(2)種子液製備將步驟1)活化後的菌株，在30℃下震蕩15h培養，得到種子液；(3)發酵培養(31)配置液態的發酵培養基，控制其初始ph值為7，然後高溫滅菌；(32)待經過高溫滅菌的發酵培養基的溫度降到30℃以下時，接入步驟(2)得到的種子液，再在溫度為30℃，通氣量175l/h，攪拌速度為190rpm的條件下發酵培養28h得到發酵液；(4)測定發酵液中的菌體數量，待發酵液中芽孢含量≥1000億/克時，停止發酵培養，然後將得到的發酵液進行噴霧乾燥得到菌粉；(5)將乾燥後得到的菌粉與矽酸鉀按質量比例7:3進行混合，即得到降解矽酸鹽及鈍化重金屬的凝結芽孢桿菌菌劑。進一步地，步驟(31)的液態的發酵培養基的組成為:酵母膏7g/l、可溶性澱粉12g/l、葡萄糖6g/l、黃豆餅粉12g/l、牛肉膏9g/l、玉米粉12g/l，其餘為水。更進一步地，步驟(31)的發酵培養基中還包括少量的消泡劑。更更進一步地，消泡劑為植物油，植物油的含量為1.5wt％。更更進一步地，消泡劑為二甲基矽油，二甲基矽油含量為0.7wt％。上述降解矽酸鹽及鈍化重金屬的凝結芽孢桿菌菌劑，用於降解矽酸鹽。上述降解矽酸鹽及鈍化重金屬的凝結芽孢桿菌菌劑，用於鈍化重金屬，促進作物生長，改善土壤微生態環境。上面對本發明的實施方式做了詳細說明。但是本發明並不限於上述實施方式，在所屬
技術領域：
普通技術人員所具備的知識範圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下做出各種變化。當前第1頁12