10個(gè)月發(fā)證：一株耐酸耐堿快速脫氮的好氧反硝化細(xì)菌、菌劑及其應(yīng)用（廣州大學(xué)）
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一、發(fā)明專利案件基本信息
技術(shù)領(lǐng)域：微生物，水產(chǎn)養(yǎng)殖，污水處理，硝化和反硝化
專利號(hào)：ZL 202210064085.4
專利名稱：一株耐酸耐堿快速脫氮的好氧反硝化細(xì)菌、菌劑及其應(yīng)用
專利申請(qǐng)日：2022-01-20
專利授權(quán)日：2022-12-16
專利申請(qǐng)人：廣州大學(xué)
發(fā)明人： 舒琥; 林浩澎; 馬永浩; 孫慧明; 陳瓊?cè)A; 羅聘婷
專利代理機(jī)構(gòu)：廣州高炬知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
專利代理師：孫明科
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二、發(fā)明專利申請(qǐng)文件信息
申請(qǐng)文件：20頁，0.98萬字，附圖11
授權(quán)權(quán)利要求：4，其中獨(dú)立權(quán)利要求：3
權(quán)項(xiàng)結(jié)構(gòu)樹：
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三、發(fā)明內(nèi)容摘要：
本發(fā)明屬于微生物脫氮技術(shù)領(lǐng)域，公開了一株耐酸耐堿快速脫氮的好氧反硝化細(xì)菌、菌劑及其應(yīng)用，所述好氧反硝化細(xì)菌為假單胞菌屬變形假單胞菌（Pseudomonas plecoglossicida）菌株ZY-3，于2022年1月4日保藏在廣東省微生物菌株保藏中心（GDMCC），保藏編號(hào)為GDMCC No：62181；該菌株及菌劑同時(shí)具有異養(yǎng)硝化和好氧反硝化能力，生長(zhǎng)速度快、降氮速率高，可分別利用NH+ 4-N、NO- 3-N和NO- 2-N作為唯一無機(jī)氮源進(jìn)行好氧硝化和反硝化脫氮。該菌株及菌劑能夠在pH值5.5-10.5的水體環(huán)境中發(fā)揮硝化-反硝化作用，同時(shí)具有良好的生物安全性。
四、發(fā)明摘要附圖：
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五、獨(dú)立權(quán)利要求3條：
1. 一株耐酸耐堿快速脫氮的好氧反硝化細(xì)菌，其特征在于，所述好氧反硝化細(xì)菌菌株為假單胞菌屬變形假單胞菌（Pseudomonas plecoglossicida）ZY-3，于2022年1月4日保藏在廣東省微生物菌種保藏中心（GDMCC），保藏地址為廣東省廣州市越秀區(qū)先烈中路100號(hào)大院實(shí)驗(yàn)大樓5樓，保藏編號(hào)為GDMCC No：62181。
2 .一種生物脫氮菌劑，其特征在于，其包括權(quán)利要求1所述的好氧反硝化細(xì)菌菌株ZY?3。
3 .根據(jù)權(quán)利要求1所述的一株耐酸耐堿快速脫氮的好氧反硝化細(xì)菌或權(quán)利要求2所述的生物脫氮菌劑在含氮污水脫氮處理中的應(yīng)用，分別利用NH+ 4-N、NO- 3-N和NO- 2-N作為唯一無機(jī)氮源進(jìn)行好氧硝化和反硝化脫氮。
六、專利權(quán)人與發(fā)明人團(tuán)隊(duì)簡(jiǎn)介
本發(fā)明由廣州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教學(xué)與科研團(tuán)隊(duì)完成, 第一發(fā)明人舒琥教授，博士，博士生導(dǎo)師；廣州大學(xué)華南生物多樣性研究所副所長(zhǎng)，廣州大學(xué)華南生物多樣性保護(hù)與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任，廣州大學(xué)生物學(xué)一級(jí)學(xué)科碩士點(diǎn)方向帶頭人。廣東水產(chǎn)學(xué)會(huì)常務(wù)理事和動(dòng)物學(xué)會(huì)理事，廣東省農(nóng)村科技特派員及企業(yè)特派員，廣東省市科技項(xiàng)目評(píng)審專家、廣東省科技興海重大專項(xiàng)項(xiàng)目評(píng)審專家。
科研方面：主要從事經(jīng)濟(jì)魚類繁育與綠色健康養(yǎng)殖，魚類生理與分子生物學(xué)等方面的研究。負(fù)責(zé)廣東省生物種質(zhì)資源庫——《廣東大亞灣重要海洋經(jīng)濟(jì)動(dòng)物種質(zhì)資源庫建設(shè)》平臺(tái)，主持或參加國家及省部級(jí)科研項(xiàng)目30余項(xiàng)，在《Bioresource technology 》、《fish & shellfish immunology》等期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文100多篇（其中SCI收錄25篇），獲得國家發(fā)明專利授權(quán)7件，實(shí)用新型13件，先后獲湖南省教委科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，廣東省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)1項(xiàng)，第四屆中國水產(chǎn)學(xué)會(huì)范蠡科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，2019年神農(nóng)中華農(nóng)業(yè)科技三等獎(jiǎng)1項(xiàng)。
教學(xué)方面：主講本科課程《動(dòng)物學(xué)》、《普通生物學(xué)》，研究生課程《魚類分子育種》等；負(fù)責(zé)國家教育部、廣東省高校生命科學(xué)校企協(xié)同育人基地群,廣東省高校大學(xué)生重點(diǎn)校外實(shí)習(xí)基地及廣州大學(xué)生物技術(shù)校企協(xié)同育人班的教學(xué)實(shí)踐;主持國家教育部新農(nóng)科項(xiàng)目1項(xiàng)，廣東省質(zhì)量工程等教改課題10余項(xiàng)，獲廣東省教學(xué)成果二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、市校級(jí)教學(xué)成果獎(jiǎng)多項(xiàng)及廣東省“南粵優(yōu)秀教師”和廣州大學(xué)優(yōu)秀教師稱號(hào)，獲廣州大學(xué)教學(xué)優(yōu)秀二等獎(jiǎng)3項(xiàng);指導(dǎo)學(xué)生獲全國大學(xué)生生命科學(xué)競(jìng)賽二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、廣東省一等獎(jiǎng)和三等獎(jiǎng)各1項(xiàng)，“挑戰(zhàn)杯”廣東省大學(xué)生課外科技作品論文一等獎(jiǎng)2項(xiàng)，三等獎(jiǎng)3項(xiàng)，并獲“廣州大學(xué)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)活動(dòng)優(yōu)秀指導(dǎo)教師”稱號(hào)。主編和合編教材7部。
七、本發(fā)明主要的有益效果：
（1）本發(fā)明所述變形假單胞菌（Pseudomonas plecoglossicida）菌株ZY-3及其菌劑，同時(shí)具有異養(yǎng)硝化和好氧反硝化能力，可以利用多種有機(jī)碳源，并具有較好的水體有機(jī)碳去除能力；能夠克服不同需氧量引起的硝化反硝化不相容問題，使硝化和反硝化作用在同一好氧反應(yīng)器內(nèi)同步進(jìn)行，在完全好氧的條件下，該菌株及菌劑可分別利用NH+ 4-N、NO- 3-N和NO- 2-N作為唯一無機(jī)氮源進(jìn)行好氧硝化和反硝化脫氮；其去除效率最高分別可達(dá)93.56%、100%和92.22%。
（2）本發(fā)明所述變形假單胞菌（Pseudomonas plecoglossicida）菌株ZY-3及其菌劑，能夠適應(yīng)酸性（pH≥5.5）和堿性（pH≤10.5）水體環(huán)境，發(fā)揮硝化-反硝化作用，實(shí)現(xiàn)酸、堿水體的微生物脫氮；將該菌株應(yīng)用于鹽堿地、含氮工業(yè)廢水的處理，有利于簡(jiǎn)化廢水處理工藝，提高處理效率，符合環(huán)境友好要求，具有良好的經(jīng)濟(jì)及環(huán)保效益。
（3）本發(fā)明所述變形假單胞菌（Pseudomonas plecoglossicida）菌株ZY-3及其菌劑，對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)象無不良影響，具有較高的水生生物生物安全性；并對(duì)硫酸慶大霉素、鹽酸四環(huán)素、頭孢他啶、哌拉西林-他唑巴坦、妥布霉素等多種臨床常用抗生素表現(xiàn)為敏感，具有較高的生態(tài)安全性，因此可應(yīng)用于大多數(shù)的含氮水產(chǎn)養(yǎng)殖水體處理領(lǐng)域，有利于減少設(shè)備占地面積和建設(shè)成本，提高處理效率，還能大幅減少水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中的周期性換水，具有良好的經(jīng)濟(jì)及環(huán)保效益，應(yīng)用前景廣闊。
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八、本案專利代理師經(jīng)驗(yàn)分享：
中國是水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)大國，當(dāng)前，我國的水產(chǎn)養(yǎng)殖模式為高密度、集約化，此模式操作方便、產(chǎn)量高、效益好，但易造成養(yǎng)殖水體中氨氮、亞硝酸鹽等有害物質(zhì)積累，對(duì)環(huán)境、人類及養(yǎng)殖動(dòng)物均有一定的危害，不利于長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。目前，治理含氮養(yǎng)殖尾水的有效脫氮方法主要包括物理處理法、化學(xué)處理法、生物處理法和循環(huán)水養(yǎng)殖技術(shù)等，其中，生物處理法中的好氧反硝化細(xì)菌制劑作為一種新型水體降氮方法，具有安全性高、效果好、成本低的優(yōu)點(diǎn)，已成為目前國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。
目前國內(nèi)外研究的好氧反硝化細(xì)菌，普遍具有強(qiáng)大的降氮性能，且存在菌株同時(shí)具備消除氨氮、硝態(tài)氮與亞硝態(tài)氮的能力。但值得注意的是，同時(shí)具備消除氨氮、硝態(tài)氮與亞硝態(tài)氮能力的菌株仍占少數(shù)，且一般都需要經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的耗氧培養(yǎng)才能顯示出較強(qiáng)的脫氮能力。其中最短培養(yǎng)時(shí)間為24h，但其實(shí)驗(yàn)中所使用的模擬廢水氮的初始濃度并不高，可知高濃度氮對(duì)好氧反硝化菌株的脫氮具有抑制作用，細(xì)菌難以適應(yīng)和處理高濃度含氮廢水。其次，目前國內(nèi)外研究的好氧反硝化細(xì)菌對(duì)pH條件十分敏感，一般都需要在中性條件或偏堿性下才能生長(zhǎng)并發(fā)揮降氮作用。對(duì)于具有高酸堿度的工業(yè)廢水和養(yǎng)殖尾水，大多數(shù)反硝化細(xì)菌無法正常進(jìn)行生長(zhǎng)增殖，發(fā)揮降氮作用。因此，進(jìn)一步地研究和篩選具有高效降高濃度氮能力與具有廣泛pH適應(yīng)范圍的好氧反硝化菌株，對(duì)于進(jìn)行不同的污水處理有顯著幫助，并且有利于改善脫氮工藝，開發(fā)微生物降氮制劑產(chǎn)品。但是，現(xiàn)有該菌株對(duì)硝態(tài)氮的去除速度較慢，在最佳條件下培養(yǎng)，其在0~24h為遲緩期，24h后才進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，不能滿足實(shí)際水產(chǎn)養(yǎng)殖的水處理應(yīng)用需求。
應(yīng)用在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中微生物菌株對(duì)養(yǎng)殖對(duì)象不能有致病性，應(yīng)用前必須通過生物安全性評(píng)估。然而人們對(duì)好氧反硝化細(xì)菌在水生系統(tǒng)中的有益作用機(jī)制研究甚少，目前在對(duì)菌株的研究和向?qū)嶋H應(yīng)用過渡的過程中，常常缺少對(duì)微生物菌株的生物安全性試驗(yàn)與耐藥性試驗(yàn)，這可能忽視了某些微生物菌劑的潛在有害作用，因此人們?nèi)孕枰蛛x純化得到更多高效、穩(wěn)定、安全的好氧反硝化菌株進(jìn)行進(jìn)一步的生物安全性與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。
因此，本發(fā)明人團(tuán)隊(duì)，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)目前還缺乏具備高效降氮能力、具有較高生物安全性、能同時(shí)處理高酸高堿含氮污水的好氧反硝化菌株，難以使用生物方法處理高酸堿性的工業(yè)、養(yǎng)殖廢水，而提供一株耐酸耐堿快速脫氮的好氧反硝化細(xì)菌、菌劑及其應(yīng)用，并且使其具備優(yōu)異的生物學(xué)性能，能滿足使用生物方法處理高酸堿性的工業(yè)、養(yǎng)殖廢水的多方面的需求。
本發(fā)明提供的一株耐酸耐堿快速脫氮的好氧反硝化細(xì)菌，為假單胞菌屬變形假單胞菌（Pseudomonas plecoglossicida ）菌株ZY-3，保藏編號(hào)為GDMCC No：62181。本發(fā)明提供的變形假單胞菌（Pseudomonas plecoglossicida）菌株ZY-3是通過富集、梯度稀釋、選擇性培養(yǎng)基培養(yǎng)并通過脫氮能力定性篩選等方法篩選得到。
本發(fā)明該提供了一種包括有所述變形假單胞菌（Pseudomonas plecoglossicida）ZY-3的生物脫氮菌劑，其為包含該ZY-3菌株的菌液。將所述好氧反硝化細(xì)菌菌株ZY-3及菌劑，應(yīng)用于含氮污水的生物脫氮處理，分別利用NH+ 4-N、NO- 3-N和NO- 2-N作為唯一無機(jī)氮源進(jìn)行好氧硝化和反硝化脫氮。
本發(fā)明所述變形假單胞菌（Pseudomonas plecoglossicida）菌株ZY-3及其菌劑，同時(shí)具有異養(yǎng)硝化和好氧反硝化功能；在完全好氧的條件下，該菌株能夠利用NH+ 4-N、NO- 3-N和NO- 2-N作為唯一無機(jī)氮源進(jìn)行好氧硝化和反硝化脫氮，且去除速率快，能夠在pH=5.5~10.5的水體中生長(zhǎng)并發(fā)揮異養(yǎng)硝化-好氧反硝化作用，對(duì)pH的適應(yīng)范圍廣。
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本專利涉及多個(gè)學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域，包括微生物學(xué)、水產(chǎn)養(yǎng)殖、污水處理、硝化與反硝化反應(yīng)原理等，對(duì)專利代理師的跨領(lǐng)域的專業(yè)能力、綜合水平，對(duì)微生物、水產(chǎn)、水處理等領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)要求較高。我公司派出專利代理師孫明科與研發(fā)團(tuán)隊(duì)對(duì)接，反復(fù)多次與研發(fā)團(tuán)隊(duì)深入交流，共同分析技術(shù)問題和發(fā)明要點(diǎn)，在深度檢索和多次撰寫修改的基礎(chǔ)上，完成了本項(xiàng)發(fā)明專利的申請(qǐng)文件。本案專利代理師通過與舒琥教授科研團(tuán)隊(duì)密切溝通，認(rèn)真聽取發(fā)明人的構(gòu)思和技術(shù)方案，并且進(jìn)行了深入的技術(shù)檢索、對(duì)比和技術(shù)挖掘，準(zhǔn)確定位技術(shù)問題和核心發(fā)明點(diǎn)，從而得到了本發(fā)明呈現(xiàn)的較為完善的技術(shù)方案，并且順利獲得授權(quán)。申請(qǐng)權(quán)利要求與授權(quán)權(quán)利要求改動(dòng)較小，核心發(fā)明點(diǎn)均得到了應(yīng)有的保護(hù)。
本專利是專利代理師與發(fā)明人團(tuán)隊(duì)深入交流、科學(xué)布局、密切合作完成的跨領(lǐng)域高質(zhì)量專利申請(qǐng)案件，雙方多次、反復(fù)討論、修改了多稿才最終定稿，發(fā)明人科研團(tuán)隊(duì)及代理師對(duì)本發(fā)明均付出了辛苦的勞動(dòng)。
本發(fā)明專利作為微生物、水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域的高質(zhì)量的發(fā)明專利，與申請(qǐng)人布局的其他發(fā)明專利相互配合，對(duì)微生物、菌劑、水處理方法等進(jìn)行了合理分層、遞進(jìn)式的保護(hù)，采用快速的申請(qǐng)和審查答復(fù)，大幅縮短了審查時(shí)間。本發(fā)明專利快速獲得授權(quán)后，有利于該申請(qǐng)人對(duì)該專利技術(shù)成果進(jìn)行轉(zhuǎn)化、實(shí)施，盡早投入使用，產(chǎn)生更好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
