[发明专利]一种锰氧化假单胞菌T34及生物氧化锰制备方法和降解环丙沙星的应用

说明书

本发明公开了一种锰氧化假单胞菌T34及生物氧化锰制备方法和降解环丙沙星的应用，一种可以生成锰氧化物的假单胞菌株Pseudomonas sp.T34,CCTCC NO:M2014168。该菌株在低价锰离子存在的环境中，可以氧化环境中的低价锰离子，形成二氧化锰复合物，包被在细菌表面。该菌株生成的生物氧化锰具有很强的催化氧化能力，可以把有机大分子物质降解成小分子物质为细菌自身吸收利用，其效率比化学合成氧化锰提高很多。该菌株生成的锰氧化物具有催化能力强，环境亲和，容易生产等优点，为解决环境中的抗生素污染现状开辟了新道路。

技术领域

本发明涉及应用微生物技术领域以及环境修复领域，具体涉及一株可以生成锰氧化物的假单胞菌T34，同时涉及该细菌-锰氧化物制备方法以及该菌在降解环丙沙星方面的应用。

背景技术：

锰氧化物通过吸附、催化和氧化作用对环境中污染物和营养元素的迁移转化产重要影响。从而在重金属元素和有机碳的生物地球化学循环过程中起着非常重要的作用。锰氧化物对多种金属离子具有吸附能力和很强的氧化能力，在厌氧环境中还可以作为细胞呼吸作用过程的临时电子受体，氧化H2电子受体。环境中的大部分锰氧化都是来自微生物的，要么是微生物氧化过程的直接产物，要么是生物氧化锰初级产物在自然条件下老化产生的。

生物氧化锰一般都是结晶弱或短程有序的纳米级矿物，具有较高的比表面积和反应活性。在以往的研究中，对于锰氧化物性质和结构特点的认识主要是基于对化学合成锰氧化物的研究结果，化学合成锰氧化物都是在极端pH、Mn离子浓度和温度条件下形成的。而这些极端条件并不是自然环境下普遍存在的，研究生物氧化锰的生物形成过程及其生物化学机制、生物氧化锰的结构特点以及与重金属离子之间的相互作用机制、对于理解生物氧化锰在重金属元素生物地球化学循环中的作用有着非常重要的意义；将锰氧化菌及生物氧化锰作为重金属污染的原位修复材料也有很好的应用前景、本研究主要探讨微生物形成锰氧化物的机制、生物氧化锰的性质以及与环丙沙星相互作用机制等。

喹诺酮类抗生素作为一种广谱廉价的抗菌药而广泛应用于人类和动物疾病的治疗及预防，或者被用作禽畜的生长促进剂。由于其大量广泛使用，近年来许多研究证实喹诺酮类药物广泛存在于环境介质中，并可能由此一定程度上改变土壤、水环境微生物结构，导致细菌抗药性增强、抗病菌种的出现，对生态系统安全和人类健康形成潜在的风险。因此，客观的评价喹诺酮类抗生素对生态系统和人体健康的潜在风险，了解它们在环境中的命运非常重要。作为抗生素类化合物，喹诺酮类药物相当抵制由微生物引起的生物降解，而吸附到土壤、沉积物或者溶解的有机物是喹诺酮类药物的一个重要的赋存状态。

锰氧化物是土壤、沉积物和湖泊、海洋等自然环境中的常见矿物组分，具有较大的表面积和较高的氧化还原电势，是环境中活性较高的反应体系之一。大量研究表明MnO₂对进入环境中的多种污染物，如酚类、苯胺等具有降解作用。针对这一特性，本发明选取喹诺酮类抗生素中正在广泛使用的环丙沙星为对象，研究其在二氧化锰氧化作用下的非生物氧化转化反应的动力学。

氟喹喏酮是一类广泛使用的广谱型抗菌剂，大量用于人和动物的疾病治疗。该类化合物的分子中除了共同的喹诺酮结构外，哌嗪环也是很重要的结构。随着哌嗪环原子的化学环境不同，表现出不同的氧化还原反应特征。