畜禽屠宰加工、鱼粉饲料加工等一些食品工业生产过程中会释放出大量的硫化氢恶臭气体，导致周边环境的严重污染。为实现以培养异养型细菌脱除硫化氢气体的目的，取分离到的异养脱硫细菌XJ-2，通过诱变筛选得到一株高效脱硫菌株ZJNB-B3，其脱硫率达97%。
基于形态学研究、API 50 CHB生理生化鉴定及16S rRNA基因测序，鉴定该菌为蜡状芽胞杆菌Bacillus cereus ZJNB-B3。该菌GenBank登录号为MF679650。降解特性研究表明，ZJNB-B3菌株对有毒的硫化物有较高耐受性，耐受上限高达300 mg/L。
采用响应面法优化环境因素对菌株降解硫化物效率的影响，得到在最适培养温度30 ℃下，初始S2–浓度为211.8 mg/L、初始pH值6.72、接种量为5.04%时，菌株氧化脱硫效果最显着，经过实测在48 h产生的硫酸盐浓度为63.8 mg/L，脱硫率达97.3%。菌株在氧化硫化物时不会产生硫酸抑制菌株的生长，可以在pH值温和的环境条件下脱硫，因此，该菌有较高的工业应用价值。本研究为异养型细菌应用于工业反应器脱除硫化氢恶臭气体提供了小试研究基础。
大气污染、恶臭、噪声、水质污染、振动、土壤污染、地基下沉是七大典型公害，恶臭物质居于第二，它包括挥发性无机物(Volatile inorganic compounds，VIC)和有机物(Volatile organic compounds，VOC)。目前，以人类的嗅觉能够感知的恶臭物质有4 000多种，其中有50多种对人类的危害较大，主要是硫化氢、氨、硫醇类、二甲基硫醚、三甲胺、醛类、苯类和酚类等。
硫化氢是硫系恶臭成分中最常见的恶臭气体，主要来自于污水处理设施、石油炼制、堆肥、畜禽屠宰、鱼粉饲料加工、制革和造纸等工农业生产排放的废气，其臭阈值很低，约为0.001 43 mg/m3，微量浓度的H2S就具有强烈的恶臭气味。
H2S气体无色，对人体有剧毒，低浓度中毒对眼睛和呼吸系统有强烈的刺激和腐蚀作用，重度中毒造成中枢神经系统、心脏、肺细胞损害，出现呼吸、心跳骤停，发生闪电型死亡。它会引起金属和设备腐蚀，在空气中容易被氧化成SO2，对生态环境产生酸雨和致毒效应。
恶臭污染物治理难度较大，物理法、化学法对于此种污染的处理存在效率低、能耗高的缺点，废气达标排放较难。目前在国内外生物法脱臭已成为主流方法，具有除臭率高、无二次污染、所需设备简单、运转成本低及废气经过处理可以达标排放等优点。其原理是利用微生物的生理代谢活动来降解恶臭物质，将其转化为无异味、对环境无害的产物，从而达到除臭目的。
无机硫和其化合物在自然界中分布范围很广，能以30多种不同的离子或分子形式存在，仅有5种无机硫化物在室温和一个大气压下在溶液中具有稳定性，它们是SO42–、HSO4–、S0、H2S、HS–。其他形式的硫例如多硫化合物、硫代硫酸盐和连多硫酸盐则是不稳定的。
自然界中能氧化无机硫化物的细菌种类很多，大部分是光合硫细菌和化能自养型细菌，目前工业上用于脱除硫化氢的微生物主要是自养型硫杆菌属细菌Thiobacillus sp.，此类细菌对硫化氢的转化途径较简单，普遍是利用还原态的硫化物作为能源，将硫转化为单质硫、硫酸或者硫酸盐等物质，其催化的硫素转化途径为：S2–→S0→SO32–→SO42–。
王帆等在有臭味的污泥中筛选到一株氧化亚铁硫杆菌，降解硫化物的最大量为1 290.3 mg/L。伍永钢等以自养菌应用到生物滴滤床净化H2S气体，去除率稳定在95%以上。钱东升等用板式生物滴滤塔净化硫化氢的研究表明净化也主要由自养菌完成。然而自养型硫氧化细菌进行硫化物的去除存在一些缺点：1)有些菌种在氧化硫化物的同时产生硫酸，会抑制菌体活性，大量产酸还会导致菌体自溶，降低除硫速率；2)有些需要加入碱进行中和，增加了处理成本。
本研究团队承担了鱼粉饲料加工、畜禽屠宰加工恶臭废气生物法处理工程的科研项目，鱼粉加工废气除含有硫化氢、氨气无机污染物，还含有高浓度三甲胺、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫等有机恶臭污染物。屠宰加工废气除含有硫化氢、氨气，还含有反复回用融化食品级脱毛石蜡和松香的高温挥发有机成分，自养菌难以在含有机成分混合废气的环境中生长。
此外，将废气与车间中的空气引入工业生物滴滤塔的离心机风量高达4×104 m3/h，反应器内需要使用好氧的异养型微生物，因此筛选具有脱除硫化氢气体功能的异养菌具有重要意义。
目前国内外关于能够高效去除无机硫化物的异养型脱硫微生物的降解特性基础研究鲜有报道。本团队在前期工作中已经筛选出一株具有高效脱硫功能的异养型真核微生物热带假丝酵母菌ZJY-7。
为实现以异养型细菌脱除硫化氢气体之目的，本研究又选育出一株比较容易培养、在自然环境下能够高效脱硫的异养型细菌蜡状芽胞杆菌，对其降解硫化物的生理特性进行了考察，并采用响应面法优化菌株的脱硫工艺参数，为今后将该细菌应用到工业生物滴滤塔反应器脱除H2S废气奠定小试研究基础。
出发菌株；本实验室保存的脱硫菌Bacillus cereus XJ-2菌株，分离自宁波市某鱼粉加工厂污水沉淀池的污泥，脱硫率达87.1%。
培养基：营养肉汤培养基：蛋白胨10.0 g，牛肉浸出粉3.0 g，氯化钠5.0 g (杭州微生物试剂有限公司)，加热溶于1 000 mL蒸馏水，根据不同需要调pH后，121 ℃灭菌20 min。
分离筛选培养基：营养琼脂培养基(杭州微生物试剂有限公司)。
诱变试剂；将脱硫XJ-2菌株在新鲜斜面上活化，30 ℃培养24 h，共活化2次。将菌苔转移到装有玻璃珠的磷酸缓冲溶液(pH 7.0)三角瓶中，置于30 ℃、180 r/min下摇瓶30 min，制成菌悬液，细胞浓度约1.2×108–1.5×108 CFU/mL。
取10 mL菌悬液于培养皿中，将皿盖打开，在超净台紫外灯下照射20 s，30 ℃恒温避光培养48 h，然后涂布在营养琼脂固体平板上，在30 ℃培养48 h，挑取生长的单菌落进行平板划线、分离，纯化后的15个菌株，编号分别为ZJNB-B1，ZJNB-B2，……，ZJNB-B15，保藏在斜面培养基上。
高效脱硫菌株筛选；初筛：取上述15个菌株，分别接种到初始pH 7.0、100 mL营养肉汤锥形瓶中，置于30 ℃、150 r/min下培养18 h的种子液。在850 mL容量的气体研究用密封瓶(以下简称反应瓶)中加入初始pH 7.0、小于150 mL的营养肉汤，灭菌后先加入浓Na2S水溶液使得初始S2–浓度为200 mg/L，加5%种子液使反应初始的液体总体积为150 mL，瓶口用橡胶塞密封，在30 ℃、150 r/min下培养48 h，每种处理做4个重复试验。检测48 h各瓶中硫酸盐的浓度，以评定菌株对S2–的氧化脱除能力，最终确定4株生成硫酸盐浓度较高的菌株为脱硫能力比较好的初筛菌株。
复筛；取上述初筛4株菌株，按照初筛方法进行复筛，每种处理做4个重复试验。检测48 h残余S2–浓度和硫酸盐浓度，选择出累积硫酸盐浓度最高的、同时脱硫率较高的复筛菌株，即为高效脱硫菌株。
菌株鉴定；形态学鉴定：采用光学显微镜(日本Olympus，BX51)和扫描电子显微镜(日本Hitachi，SU-70)。生理生化鉴定：采用API 50 CHB试剂条，购自上海梅里埃生物工程有限公司。分子生物学鉴定：采用生工生物工程(上海)股份有限公司的Ezup柱式SK8255细菌基因组DNA抽提试剂盒进行DNA提取和纯化，对菌株的16S rRNA基因进行PCR扩增，细菌通用引物序列为27F: 5′-AGTTTGATCCTGGCTCAG-3′，1492R: 5′ -GGTTACCTTGTTACGACTT-3′。
PCR扩增反应参数如下：94 ℃预变性4 min；循环数35次(95 ℃变性45 s，55 ℃退火45 s，72 ℃延伸60 s)；72 ℃终延伸10 min，4 ℃保温10 min以上。取PCR产物进行1%琼脂糖凝胶电泳检测，用SanPrep SK8131 DNA凝胶回收试剂盒回收，产物由生工生物工程(上海)股份有限公司进行测序(ABI 3730-XL, Applied Biosystems, USA)。测序结果与NCBI的GenBank中的已知序列进行同源性比较分析，选取1 500 bp左右长度进行比对，采用邻位连接法(Neighbor-joining)进行系统发育分析(MEGA 6.06)，以确定菌株的属名和种名。
菌株生长曲线测定；将脱硫菌株接种于种子培养基，在30 ℃、150 r/min下培养18 h，接种5%到400 mL的营养肉汤中，在30 ℃、150 r/min下培养，测定该菌株的生长曲线。
单因素对菌株降解硫化物效果的影响
调反应瓶内培养液初始pH为7.0，灭菌后加入初始S2–浓度分别为100、200、250、300、400 mg/L，最后加5%种子液使反应初始的液体总体积为150 mL，置于30 ℃、150 r/min下培养48 h，每隔12 h取液体分析硫化物、硫酸盐含量、pH值、OD变化，测定出菌株氧化无机硫化物的最适初始S2–浓度。然后，在最适初始S2–浓度下考察菌株将S2–氧化产生硫酸盐的最适初始pH值、最适培养温度的生理代谢条件。上述每种处理都设置3个平行样，并做空白对照。
多因素降解硫化物效果的优化；运用响应面法考察初始S2–浓度、初始pH值和接种量3个环境因素在最适培养温度下对菌株降解硫化物的影响。
检测和分析方法
细胞数量表征采用吸光值(OD)法，使用分光光度计在600 nm处进行直接分析(UV-1800, 美析(中国)仪器公司，上海)。采用戴安公司(DIONEX) ICS 2000离子色谱仪检测液体中的S2–、SO42–浓度。
