幾種除臭微生物的高效組合篩選

摘要：為加強微生物除臭產品的開發，在前期篩選出的枯草芽孢桿菌、細黃鏈霉菌、生香酵母、米曲霉等4種除臭微生物的基礎上，采用Ｌ８（２７）正交試驗，優化設計其高效除臭組合。結果表明，“枯草芽孢桿菌＋米曲霉”為最佳組合，０～１５ ｄ對ＮＨ３的去除率比其他組合差異顯著或極顯著；與空白對照相比，５ ｄ、１０ ｄ、１５ ｄ時，“枯草芽孢桿菌＋米曲霉”對ＮＨ３的去除率分別為５６．８７％、２８．２６％、２１．８４％。

關鍵詞：除臭微生物組合；枯草芽孢桿菌；細黃鏈霉菌；生香酵母；米曲霉

中圖分類號：Ｘ７１３文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）14－2844-03

Screening of Several Efficient Microbial Combinations for Deodorization

ＨＵＡＮＧ Ｒｅｎ－ｓｈｕ，ＺＯＮＧ Ｆｅｉ

（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｗｅｓｔ Ａｎｈｕｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｌｉｕ’ａｎ ２３７０１２， Ａｎｈｕｉ， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｄｅｏｄｏｒａｎｔ ｐｒｏｄｕｃｔｓ，four ｄｅｏｄｏｒｉｚａｔｉｏｎ microorganisms ｏｆ Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ， Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ ｍｉｃｒｏｆｌａｖｕｓ， ａｒｏｍａ－ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｙｅａｓｔ ａｎｄ Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｏｒｙｚａｅ， screened out before were test by orthogonal experiment ofＬ８（２７） to optimal design the efficient microbial combinations for deodorization． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ “Ｂ. ｓｕｂｔｉｌｉｓ ＋ Ａ. ｏｒｙｚａｅ” ｗａｓ the ｏｐｔｉｍｕｍ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ， ｉｔｓ ｒｅｍｏｖａｌ ｒａｔｅ ｏｆ ＮＨ３ ｗｅｒｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｏｒ ｖｅｒｙ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｏｔｈｅｒ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓ ｄｕｒｉｎｇ １５ ｄａｙｓ． Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ， ｉｔｓ ｒｅｍｏｖａｌ ｒａｔｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ５ｔｈ， １０ｔｈ ａｎｄ １５ｔｈ ｄａｙ ｗｅｒｅ ５６．８７％， ２８．２６％ ａｎｄ ２１．８４％ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： microbial ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓ for ｄｅｏｄｏｒｉｚａｔｉｏｎ； Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ； Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ ｍｉｃｒｏｆｌａｖｕｓ； ａｒｏｍａ－ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｙｅａｓｔ； Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｏｒｙｚａｅ

微生物除臭技術是當前惡臭污染治理研究的前沿課題，因其具有傳統物理化學法不可比擬的優點，如效率高、污染少、所需設備簡單、容易操作等，已逐步在惡臭或有毒有害氣體污染控制技術領域凸顯主導作用。皖西學院生物與制藥工程學院微生物實驗室已篩選出的枯草芽孢桿菌、細黃鏈霉菌、生香酵母、米曲霉等４種微生物，對ＮＨ３的去除率較為顯著，但對Ｈ２Ｓ的去除率不顯著。鑒于ＮＨ３揮發量與糞便中其他致臭物質的揮發高度相關，即減少ＮＨ３的揮發，就可以減少糞便的惡臭［１］；同時，畜禽糞的臭味由１６８種臭味化合物組成，其中主要成分為ＮＨ３和Ｈ２Ｓ［２］，單一微生物很難高效除去臭氣。現有研究也表明，混合菌群的除臭效果優于單菌［３］。因此，試驗在前期篩選的4種菌株基礎上，研究其組合的除臭效果，以期開發出一種高效低廉的混合微生物除臭產品。

１材料與方法

１．１試驗材料

雞糞；枯草芽孢桿菌、細黃鏈霉菌、生香酵母、米曲霉（均為皖西學院生物與制藥工程學院微生物實驗室篩選保存）；牛肉膏蛋白胨培養基、高氏Ⅰ號培養基、馬鈴薯培養基、馬丁氏瓊脂培養基，試驗試劑。

１．２試驗方法

１．２．１菌種培養各培養基于１２１℃滅菌３０ ｍｉｎ，枯草芽孢桿菌接種于牛肉膏蛋白胨培養基上，３７ ℃恒溫培養５ ｄ，細黃鏈霉菌、生香酵母、米曲霉分別接種于高氏Ⅰ號培養基、馬鈴薯培養基、馬丁氏瓊脂培養基上，２８ ℃恒溫培養５ ｄ；再將復活后的菌種轉移到上述相應液體培養基（不含瓊脂）中，在３０℃、１３２ ｒ／ｍｉｎ下搖床培養５ ｄ。

１．２．２試驗設計參考Ｌ８（２７）設計四因素二水平的正交試驗，其因素與水平見表１。

１．２．３除臭試驗每組３次重復，同時設空白對照（ＣＫ）。每個重復稱取５０ ｇ新鮮雞糞加入１ ０００ ｍＬ大燒杯中，再加入５ ｍＬ菌液（多菌株的平均分攤）和５０ ｍＬ水，混合均勻；在大燒杯中放入一個盛有２０ ｍＬ硼酸溶液的５０ ｍＬ小燒杯，用以吸收ＮＨ３；大燒杯用一層保鮮膜和兩層塑料膜密封，置于２８～３０ ℃恒溫培養。

１．２．４測定方法ＮＨ３釋放量采用硼酸吸收凱氏法測定。考慮現有文獻報道糞污中ＮＨ３的主要釋放期在２０ ｄ內［４，５］，故試驗分別在５ ｄ、１０ ｄ、１５ ｄ時測定ＮＨ３釋放量。

２結果與分析

各處理在各時間點測得的ＮＨ３釋放量及ＮＨ３去除率見表２。由表２可知，５ ｄ、１０ ｄ、１５ ｄ時，“枯草芽孢桿菌＋米曲霉”ＮＨ３釋放量較小，對ＮＨ３的去除率較高，ＮＨ３釋放量分別為２８．６１６、４８．２７４、５４．０２５ ｍｇ／Ｌ，去除率分別為56．87％、２８．２６％、２１．８４％。

２．１第五天不同菌種組合對ＮＨ３釋放量的影響

經Ｆ-測驗，各菌種組合對ＮＨ３釋放量的影響差異極顯著。進一步用新復極差法（ＳＳＲ法）檢驗（表３），發現所有的菌種組合與空白對照間的差異均表現為顯著或極顯著；“枯草芽孢桿菌＋米曲霉”組合在各組合中對ＮＨ３的去除率最高，與“枯草芽孢桿菌＋細黃鏈霉菌＋生香酵母”、“細黃鏈霉菌＋米曲霉”、生香酵母、細黃鏈霉菌等差異顯著，與“生香酵母＋米曲霉”、“枯草芽孢桿菌＋細黃鏈霉菌＋生香酵母＋米曲霉”、枯草芽孢桿菌等差異極顯著；“枯草芽孢桿菌＋米曲霉”外的各組合間差異均不顯著。

２．２第十天不同菌種組合對ＮＨ３釋放量的影響

經Ｆ-測驗，各菌種組合對ＮＨ３釋放量的影響差異極顯著。進一步用新復極差法（ＳＳＲ法）檢驗（表４），發現生香酵母與空白對照間的差異表現為極顯著，“枯草芽孢桿菌＋米曲霉”與空白對照間的差異表現為顯著，但生香酵母與“枯草芽孢桿菌＋米曲霉”之間的差異表現為不顯著；其他各組間與空白對照相比，雖然對ＮＨ３釋放量有所控制，但差異均不顯著。

２．３第１５天不同菌種組合對ＮＨ３釋放量的影響

經Ｆ-測驗，各菌種組合對ＮＨ３釋放量的影響差異極顯著。進一步用新復極差法（ＳＳＲ法）檢驗（表５），發現生香酵母、“枯草芽孢桿菌＋米曲霉”、“枯草芽孢桿菌＋細黃鏈霉菌＋生香酵母＋米曲霉”、“細黃鏈霉菌＋米曲霉”、“枯草芽孢桿菌＋細黃鏈霉菌＋生香酵母”、“生香酵母＋米曲霉”與空白對照間差異極顯著，這幾種組合間對ＮＨ３去除率雖然有所減弱，但組間差異不顯著；細黃鏈霉菌、枯草芽孢桿菌與空白對照間差異不顯著。

３結論與討論

在枯草芽孢桿菌、細黃鏈霉菌、生香酵母、米曲霉4種菌株的高效除臭組合篩選中，“枯草芽孢桿菌＋米曲霉”為最佳組合，加性效應明顯，在１５ ｄ內比其他組合的除臭效果明顯。這可能與米曲霉的生活特性相關。米曲霉是一類產復合酶的菌株，除產蛋白酶外，還可產淀粉酶、糖化酶、纖維素酶、植酸酶等。在淀粉酶的作用下，將糞便中的直鏈、支鏈淀粉降解為糊精及各種低分子糖類，如麥芽糖、葡萄糖等；在蛋白酶的作用下，將不易消化的大分子蛋白質降解為蛋白胨、多肽及各種氨基酸，而且可以使輔料中粗纖維、植酸等難吸收的物質降解，從而為枯草芽孢桿菌的快速增殖提供營養保障。

在單菌種除臭效果上，第五天時，生香酵母、細黃鏈霉菌和枯草芽孢桿菌之間的除ＮＨ３作用不顯著，但與空白對照組相比除ＮＨ３作用顯著或極顯著，這也印證了前期單菌株的除臭效果比較試驗；隨著時間的延續，第１５天時，枯草芽孢桿菌、細黃鏈霉菌與空白對照組相比，除ＮＨ３作用已不再顯著，但生香酵母依然保持著極強的除ＮＨ３作用，與枯草芽孢桿菌、細黃鏈霉菌、空白對照組之間的差異極顯著。這可能與菌株自身特有的除臭機理有關，一般微生物（如細黃鏈霉菌、枯草芽孢桿菌）的除臭作用主要是提前獲取有害霉菌和細菌增殖所需要的基質，如分解糞便中殘留的蛋白質，將ＮＨ３－Ｎ轉化成ＮＯ－３－Ｎ，而ＮＯ－３－Ｎ則被反硝化成Ｎ２［６］，同時，創造出其他有益微生物增殖的生存環境，從而抑制有害霉菌和細菌增殖［７］；而真菌（如生香酵母）除了上述作用外，還有一定的固氮作用，從而減少了ＮＨ３－Ｎ在堿性條件下的揮發［６］。此外，隨著時間的延續，一旦菌株的營養基質（如蛋白質）減少，菌群就會數量銳減或休眠，而酵母菌仍能利用氨基酸、糖類及其他有機物質，通過發酵，產生出促進細胞分裂的活性物質，為其他有效微生物增殖提供所需要的營養基質［７］。試驗僅立足前期試驗時發現的枯草芽孢桿菌、細黃鏈霉菌、生香酵母、米曲霉對ＮＨ３有除臭效果，但對Ｈ２Ｓ無除臭效

果，故未考慮不同菌種組合時對Ｈ２Ｓ的去除效率有無加性效應。

參考文獻：

［１］ 李言進，郝晉珉，鄒國元，等．畜禽糞便高溫堆肥生物化學變化特征研究［Ｊ］．土壤通報， ２００５，３２（２）：２３４－２３６．

［２］ Ｏ’ＮＥＩＬＬ Ｄ Ｈ， ＰＨＩＬＬＩＰＳ Ｖ Ｒ． Ａ ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｏｄｏｒ ｎｕｉｓａｎｃｅ ｆｒｏｍ ｌｉｖｅｓｔｏｃｋ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ：Ｐａｒｔ ＩＩＩ. ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｏｄｏｒｏｕｓ ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ ｗｈｉｃｈ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ ｉｎ ｌｉｖｅ ｓｔｏｃｋ ｗａｓｔｅｓ ｏｒ ｉｎ ｔｈｅ ａｉｒ ａｒｏｕｎｄ ｔｈｅｍ［Ｊ］． ｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，１９９２，５３：１７０－１７５．

［３ ］馮偉，周曉芬， 楊軍芳， 等． 雞糞高效除臭菌的組合篩選研究［Ｊ］．河北農業科學，２００９，１３（１０）：８６－８６，９２．

［４］ 陳書安，黃為一，趙兵．除臭微生物分離和篩選方法的改進與應用［Ｊ］．生物技術通報，２００６（５）：１２６－１２９．

［５］ 簡保權，朱舒平，鄧昌彥，等．豬糞堆肥過程中ＮＨ３和Ｈ２Ｓ的釋放及除臭微生物的篩選研究［Ｊ］．農業工程學報，２００６，２２（增刊）：１８３－１８６．

［６］ 汪善鋒，陳安國， 汪海峰． 除臭劑在動物生產中應用的研究進展［Ｊ］． 飼料工業，２００３，２４（７）：４８－５２．

［７］ 洪學．倡導應用ＥＭ養殖畜禽［Ｊ］．中國養兔，２００９（８）：１３－１５．

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文