高质量发明专利、快速授权，成功案例系列之十三

10个月发证：一株耐酸耐碱快速脱氮的好氧反硝化细菌、菌剂及其应用（广州大学）

一、发明专利案件基本信息

技术领域：微生物，水产养殖，污水处理，硝化和反硝化

专利号：ZL 202210064085.4

专利名称：一株耐酸耐碱快速脱氮的好氧反硝化细菌、菌剂及其应用

专利申请日：2022-01-20

专利授权日：2022-12-16

专利申请人：广州大学

发明人： 舒琥; 林浩澎; 马永浩; 孙慧明; 陈琼华; 罗聘婷

专利代理机构：广州高炬知识产权代理有限公司

专利代理师：孙明科

 

二、发明专利申请文件信息

申请文件：20页，0.98万字，附图11

授权权利要求：4，其中独立权利要求：3

权项结构树：

 

三、发明内容摘要：

 

本发明属于微生物脱氮技术领域，公开了一株耐酸耐碱快速脱氮的好氧反硝化细菌、菌剂及其应用，所述好氧反硝化细菌为假单胞菌属变形假单胞菌（Pseudomonas plecoglossicida）菌株ZY-3，于2022年1月4日保藏在广东省微生物菌株保藏中心（GDMCC），保藏编号为GDMCC No：62181；该菌株及菌剂同时具有异养硝化和好氧反硝化能力，生长速度快、降氮速率高，可分别利用NH+ 4-N、NO- 3-N和NO- 2-N作为唯一无机氮源进行好氧硝化和反硝化脱氮。该菌株及菌剂能够在pH值5.5-10.5的水体环境中发挥硝化-反硝化作用，同时具有良好的生物安全性。

 

四、发明摘要附图：

 

 

五、独立权利要求3条：

 

1. 一株耐酸耐碱快速脱氮的好氧反硝化细菌，其特征在于，所述好氧反硝化细菌菌株为假单胞菌属变形假单胞菌（Pseudomonas plecoglossicida）ZY-3，于2022年1月4日保藏在广东省微生物菌种保藏中心（GDMCC），保藏地址为广东省广州市越秀区先烈中路100号大院实验大楼5楼，保藏编号为GDMCC No：62181。

2 .一种生物脱氮菌剂，其特征在于，其包括权利要求1所述的好氧反硝化细菌菌株ZY‑3。

3 .根据权利要求1所述的一株耐酸耐碱快速脱氮的好氧反硝化细菌或权利要求2所述的生物脱氮菌剂在含氮污水脱氮处理中的应用，分别利用NH+ 4-N、NO- 3-N和NO- 2-N作为唯一无机氮源进行好氧硝化和反硝化脱氮。

 

六、专利权人与发明人团队简介

本发明由广州大学生命科学学院教学与科研团队完成, 第一发明人舒琥教授，博士，博士生导师；广州大学华南生物多样性研究所副所长，广州大学华南生物多样性保护与利用重点实验室副主任，广州大学生物学一级学科硕士点方向带头人。广东水产学会常务理事和动物学会理事，广东省农村科技特派员及企业特派员，广东省市科技项目评审专家、广东省科技兴海重大专项项目评审专家。

科研方面：主要从事经济鱼类繁育与绿色健康养殖，鱼类生理与分子生物学等方面的研究。负责广东省生物种质资源库——《广东大亚湾重要海洋经济动物种质资源库建设》平台，主持或参加国家及省部级科研项目30余项，在《Bioresource technology 》、《fish & shellfish immunology》等期刊发表学术论文100多篇（其中SCI收录25篇），获得国家发明专利授权7件，实用新型13件，先后获湖南省教委科技进步二等奖1项，广东省科学技术奖三等奖1项，第四届中国水产学会范蠡科学技术奖一等奖1项，2019年神农中华农业科技三等奖1项。

教学方面：主讲本科课程《动物学》、《普通生物学》，研究生课程《鱼类分子育种》等；负责国家教育部、广东省高校生命科学校企协同育人基地群,广东省高校大学生重点校外实习基地及广州大学生物技术校企协同育人班的教学实践;主持国家教育部新农科项目1项，广东省质量工程等教改课题10余项，获广东省教学成果二等奖1项、市校级教学成果奖多项及广东省“南粤优秀教师”和广州大学优秀教师称号，获广州大学教学优秀二等奖3项;指导学生获全国大学生生命科学竞赛二等奖1项、广东省一等奖和三等奖各1项，“挑战杯”广东省大学生课外科技作品论文一等奖2项，三等奖3项，并获“广州大学大学生课外学术活动优秀指导教师”称号。主编和合编教材7部。

 

 

七、本发明主要的有益效果：

（1）本发明所述变形假单胞菌（Pseudomonas plecoglossicida）菌株ZY-3及其菌剂，同时具有异养硝化和好氧反硝化能力，可以利用多种有机碳源，并具有较好的水体有机碳去除能力；能够克服不同需氧量引起的硝化反硝化不相容问题，使硝化和反硝化作用在同一好氧反应器内同步进行，在完全好氧的条件下，该菌株及菌剂可分别利用NH+ 4-N、NO- 3-N和NO- 2-N作为唯一无机氮源进行好氧硝化和反硝化脱氮；其去除效率最高分别可达93.56%、100%和92.22%。

（2）本发明所述变形假单胞菌（Pseudomonas plecoglossicida）菌株ZY-3及其菌剂，能够适应酸性（pH≥5.5）和碱性（pH≤10.5）水体环境，发挥硝化-反硝化作用，实现酸、碱水体的微生物脱氮；将该菌株应用于盐碱地、含氮工业废水的处理，有利于简化废水处理工艺，提高处理效率，符合环境友好要求，具有良好的经济及环保效益。

（3）本发明所述变形假单胞菌（Pseudomonas plecoglossicida）菌株ZY-3及其菌剂，对水产养殖对象无不良影响，具有较高的水生生物生物安全性；并对硫酸庆大霉素、盐酸四环素、头孢他啶、哌拉西林-他唑巴坦、妥布霉素等多种临床常用抗生素表现为敏感，具有较高的生态安全性，因此可应用于大多数的含氮水产养殖水体处理领域，有利于减少设备占地面积和建设成本，提高处理效率，还能大幅减少水产养殖过程中的周期性换水，具有良好的经济及环保效益，应用前景广阔。

八、本案专利代理师经验分享：

   

中国是水产养殖业大国，当前，我国的水产养殖模式为高密度、集约化，此模式操作方便、产量高、效益好，但易造成养殖水体中氨氮、亚硝酸盐等有害物质积累，对环境、人类及养殖动物均有一定的危害，不利于长远的发展。目前，治理含氮养殖尾水的有效脱氮方法主要包括物理处理法、化学处理法、生物处理法和循环水养殖技术等，其中，生物处理法中的好氧反硝化细菌制剂作为一种新型水体降氮方法，具有安全性高、效果好、成本低的优点，已成为目前国内外的研究热点。

目前国内外研究的好氧反硝化细菌，普遍具有强大的降氮性能，且存在菌株同时具备消除氨氮、硝态氮与亚硝态氮的能力。但值得注意的是，同时具备消除氨氮、硝态氮与亚硝态氮能力的菌株仍占少数，且一般都需要经过较长时间的耗氧培养才能显示出较强的脱氮能力。其中最短培养时间为24h，但其实验中所使用的模拟废水氮的初始浓度并不高，可知高浓度氮对好氧反硝化菌株的脱氮具有抑制作用，细菌难以适应和处理高浓度含氮废水。其次，目前国内外研究的好氧反硝化细菌对pH条件十分敏感，一般都需要在中性条件或偏碱性下才能生长并发挥降氮作用。对于具有高酸碱度的工业废水和养殖尾水，大多数反硝化细菌无法正常进行生长增殖，发挥降氮作用。因此，进一步地研究和筛选具有高效降高浓度氮能力与具有广泛pH适应范围的好氧反硝化菌株，对于进行不同的污水处理有显著帮助，并且有利于改善脱氮工艺，开发微生物降氮制剂产品。但是，现有该菌株对硝态氮的去除速度较慢，在最佳条件下培养，其在0~24h为迟缓期，24h后才进入对数生长期，不能满足实际水产养殖的水处理应用需求。

应用在水产养殖业中微生物菌株对养殖对象不能有致病性，应用前必须通过生物安全性评估。然而人们对好氧反硝化细菌在水生系统中的有益作用机制研究甚少，目前在对菌株的研究和向实际应用过渡的过程中，常常缺少对微生物菌株的生物安全性试验与耐药性试验，这可能忽视了某些微生物菌剂的潜在有害作用，因此人们仍需要分离纯化得到更多高效、稳定、安全的好氧反硝化菌株进行进一步的生物安全性与生态风险评估。

因此，本发明人团队，针对现有技术目前还缺乏具备高效降氮能力、具有较高生物安全性、能同时处理高酸高碱含氮污水的好氧反硝化菌株，难以使用生物方法处理高酸碱性的工业、养殖废水，而提供一株耐酸耐碱快速脱氮的好氧反硝化细菌、菌剂及其应用，并且使其具备优异的生物学性能，能满足使用生物方法处理高酸碱性的工业、养殖废水的多方面的需求。

本发明提供的一株耐酸耐碱快速脱氮的好氧反硝化细菌，为假单胞菌属变形假单胞菌（Pseudomonas plecoglossicida ）菌株ZY-3，保藏编号为GDMCC No：62181。本发明提供的变形假单胞菌（Pseudomonas plecoglossicida）菌株ZY-3是通过富集、梯度稀释、选择性培养基培养并通过脱氮能力定性筛选等方法筛选得到。

本发明该提供了一种包括有所述变形假单胞菌（Pseudomonas plecoglossicida）ZY-3的生物脱氮菌剂，其为包含该ZY-3菌株的菌液。将所述好氧反硝化细菌菌株ZY-3及菌剂，应用于含氮污水的生物脱氮处理，分别利用NH+ 4-N、NO- 3-N和NO- 2-N作为唯一无机氮源进行好氧硝化和反硝化脱氮。

本发明所述变形假单胞菌（Pseudomonas plecoglossicida）菌株ZY-3及其菌剂，同时具有异养硝化和好氧反硝化功能；在完全好氧的条件下，该菌株能够利用NH+ 4-N、NO- 3-N和NO- 2-N作为唯一无机氮源进行好氧硝化和反硝化脱氮，且去除速率快，能够在pH=5.5~10.5的水体中生长并发挥异养硝化-好氧反硝化作用，对pH的适应范围广。

 

本专利涉及多个学科和技术领域，包括微生物学、水产养殖、污水处理、硝化与反硝化反应原理等，对专利代理师的跨领域的专业能力、综合水平，对微生物、水产、水处理等领域的经验要求较高。我公司派出专利代理师孙明科与研发团队对接，反复多次与研发团队深入交流，共同分析技术问题和发明要点，在深度检索和多次撰写修改的基础上，完成了本项发明专利的申请文件。本案专利代理师通过与舒琥教授科研团队密切沟通，认真听取发明人的构思和技术方案，并且进行了深入的技术检索、对比和技术挖掘，准确定位技术问题和核心发明点，从而得到了本发明呈现的较为完善的技术方案，并且顺利获得授权。申请权利要求与授权权利要求改动较小，核心发明点均得到了应有的保护。

   本专利是专利代理师与发明人团队深入交流、科学布局、密切合作完成的跨领域高质量专利申请案件，双方多次、反复讨论、修改了多稿才最终定稿，发明人科研团队及代理师对本发明均付出了辛苦的劳动。

本发明专利作为微生物、水产养殖领域的高质量的发明专利，与申请人布局的其他发明专利相互配合，对微生物、菌剂、水处理方法等进行了合理分层、递进式的保护，采用快速的申请和审查答复，大幅缩短了审查时间。本发明专利快速获得授权后，有利于该申请人对该专利技术成果进行转化、实施，尽早投入使用，产生更好的社会和经济效益。