微生物降解農藥殘留技術研究

張金萍

（中國計量科學研究院，北京 100029）

微生物降解農藥殘留技術研究

張金萍

（中國計量科學研究院，北京 100029）

在農業生產中，合理使用農藥可以幫助減少和消除病蟲害，實現穩產，但是農藥的殘留問題威脅著人們的健康和生命安全，也因此受到了社會各界的廣泛關注。利用微生物實現對于農藥殘留的有效降解，可以解決農藥殘留帶來的食品安全問題。結合微生物降解農藥殘留的基本原理，對其相關技術進行了分析和研究。

微生物；生物降解；農藥殘留

我國是農業大國，農業在國民經濟發展中發揮著相當重要的作用。一直以來，化肥和農藥都是保障農業生產順利進行、實現穩產高產的關鍵，但是，伴隨著農藥的長期使用，農藥殘留問題受到了越來越多的關注，對于消費者的生命安全和身體健康形成了較大威脅。對此，相關研究結果表明，利用微生物實現農藥殘留的降解，能夠起到良好的效果，從而保證消費者的人身安全。

1 微生物降解農藥殘留原理

生物降解，從狹義上講指自然界存在的，以及人為生產的有機物被微生物破壞或者礦化的過程。在這個過程中，絕大多數情況下都是微生物在發揮作用，因此也被稱為微生物降解。在當前的技術條件下，已經被發現的可以用于降解農藥殘留的微生物包括真菌、細菌和放線菌，其多數可以在自然界的土壤中獲取和培養。

微生物對于農藥殘留的降解作用，主要是通過酶促作用和非酶促作用共同完成，其中酶促作用也被稱為酶催化或者酶素催化，簡單來講，就是指以酶作為催化劑進行的化學反應。微生物降解農藥殘留的原理，就是通過一系列酶的作用，經過相應的化學反應，將農藥分解為無害的物質，或者轉化為更小的分子，借以削弱乃至消除其對于人體的危害。現階段，可用于進行農藥殘留降解的微生物有幾種，其適用的農藥類型各不相同。例如，對于屬于有機磷類的對硫磷，常見的降解微生物包括短桿菌屬、木霉屬、青霉屬、假單胞菌屬以及黃桿菌屬等；對于屬于氨基甲酸酯類的西維因，常見的降解微生物包括曲霉屬、青霉屬、根霉屬以及無色桿菌屬等；對于屬于有機氯類的DDT，常見的降解微生物包括根霉屬、青霉屬、菱屬硅藻屬、梭狀芽胞桿菌屬、無色桿菌屬、土壤桿菌素等；對于屬于三嗪類除草劑的莠去津，常見的降解微生物包括青霉屬、曲霉屬、木霉屬、根霉屬以及鐮刀菌屬等[1]。

2 微生物降解農藥殘留技術

在不斷的研究過程中，微生物降解農藥殘留技術取得了比較顯著的成果。就目前而言，比較常見的微生物降解法有生物膜法、活性污泥法、氧化塘法和需氧生物處理法等，這些方法有著各自的優勢，但是也存在著一定的不足和缺陷，甚至可能會產生二次污染。例如，生物膜法具有良好的降解效果，但成本較高，不存在大規模使用的條件；活性污泥法在污水處理中效果顯著，但需要結合曝氣以及微生物的培養等問題。在這種情況下，科研人員研發出了全新的微生物降解技術，這里對其進行簡要分析。

2.1 基因工程技術

結合微生物降解農藥殘留的基本原理可知，酶在其中發揮著至關重要的作用，而從本質上分析，主要是微生物體內存在的某種基因賦予了其降解農藥的本領。基于此，可以結合基因工程技術，針對生物進行相應的處理，從而達到降解農藥殘留的目的。基因工程技術的基本原理，是將重組對象的目的基因插入到載體中，經拼接后轉入全新的宿主細胞內，構建工程菌，使得不同的遺傳基因能夠重新組合，進而實現目的基因在工程菌中的復制與表達。

基因工程技術大致可分為基因改組、基因重組和基因拼接，從微生物降解農藥殘留的角度分析，基因重組和基因拼接技術的相互結合能夠起到較好的效果，經改進后，微生物體內各種酶的活性可以得到很大的提升。例如，1994年，美國的Stemmer等在實驗室環境下，于試管內模擬達爾文的進化論，提出了DNA改組技術，可以極大地提升降解酶的活性，而伴隨著研究的深入，DNA改組技術已經被應用到了農藥殘留的降解中[2]。

2.2 固定化微生物技術

實際上，微生物對于農藥殘留的降解過程，是酶促反應的結果，而站在理論層面分析，想要解決農藥的殘留問題，只需要確保酶促反應過程中參與反應的酶始終保持足夠的活性。基于這種理論，固定化微生物技術得以出現，這種技術是將選定的微生物固定在相應的載體上，在實現高度密集的同時，保持足夠的生物活性，從而使得其能夠在適宜的條件下實現快速大量增殖。

最初固定化微生物技術被用于污水處理，能夠有效提升處理效率。生物吸附劑的固定化方法包括了吸附法、包埋法、交聯法等，不僅能夠在一定的空間區域內保持酶的活性，也可以對其進行重復利用。相比較常規技術，固定化微生物技術具有污泥產量小、菌種高效、二次污染少等優點。

2.3 多菌株復合體系

在技術發展的帶動下，農藥的類型及應用效果呈現出多樣化的趨勢。在農業生產中，農藥的使用也不再僅僅局限于某一種類型，而是多種類型的農藥混合使用，使得農藥殘留的成分變得更加復雜。對于僅能針對某一種類型農藥起作用的微生物而言，想要保證良好的降解效果，就必須構建多菌株復合體系，通過多種類型微生物的相互協作，實現對于農藥殘留的可靠降解。多菌種復合體系不僅具有更強的降解效果，而且能夠適應更加復雜的環境，對于一些復雜成分農藥的降解有著較好的優勢，也因此受到了越來越多的關注[3]。

3 小結

總而言之，在可持續發展理念的影響下，人們的環保意識和健康意識不斷增強，農藥殘留問題也成為了社會各界關注的熱點問題。最近幾年，因農藥殘留問題引發的食物中毒事件屢見不鮮，如何才能更好地完成農藥殘留的有效降解，是科研人員重點研究的課題。微生物降解農藥殘留技術主要是利用微生物的酶促作用，對農藥進行分解和轉化，基本不會產生二次污染，降解效果也比較理想。在未來的發展中，應該進一步加強對于降解微生物的研究和開發，對相應的技術進行改進，推動現代農業的健康發展。

[1]白紅娟,賈萬利,楊斌盛,等.微生物降解土壤中農藥殘留的研究進展[J].工業安全與環保,2011,37(11)：35-36.

[2]王維.關于有機磷農藥的微生物降解技術研究探討[J].化工管理,2016(12)：130.

[3]王飛陽.微生物降解農藥殘留技術分析[J].今日湖北旬刊,2015(4)：71.

2017-01-20）

1005-2690（2017）03-0084-02

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