黃粉蟲(chóng)腸道菌的分離及其取食塑料的實(shí)驗(yàn)研究

楊煉 趙金濤 王環(huán)江

摘 要：塑料垃圾是一種高污染、不易分解的垃圾，對(duì)海洋環(huán)境和生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重威脅。對(duì)降解菌進(jìn)行篩選，結(jié)合生物治療方法進(jìn)行治理具有突出意義。文章主要針對(duì)黃粉蟲(chóng)腸道菌分離和取食塑料現(xiàn)象進(jìn)行研究，主要可以分成兩個(gè)部分，分別是材料方法、結(jié)果討論，希望能給相關(guān)人士提供參考。

關(guān)鍵詞：黃粉蟲(chóng);腸道菌;分離;取食塑料

黃粉蟲(chóng)又叫面包蟲(chóng)，屬于一種變態(tài)類昆蟲(chóng)，其當(dāng)下被應(yīng)用到抗菌蛋白、醫(yī)藥保健品、食品加工以及動(dòng)物飼料等領(lǐng)域當(dāng)中，研究證明，黃粉蟲(chóng)能夠在體內(nèi)富集微量元素和重金屬，適應(yīng)重金屬污染過(guò)的環(huán)境。對(duì)其腸道菌分離和塑料取食現(xiàn)象進(jìn)行研究，對(duì)于我國(guó)生物治療污染領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。

1? ? 黃粉蟲(chóng)腸道菌分離

1.1? 材料和方法

此次研究中以厭氧菌的分離為例進(jìn)行系統(tǒng)研究，可以將黃粉蟲(chóng)分為3個(gè)小組進(jìn)行處理，分別是聚苯乙烯組、聚乙烯組和對(duì)照組。空白組內(nèi)黃粉蟲(chóng)在試驗(yàn)期間都是以菜葉和麥麩為糧食，而聚苯乙烯組可以喂食塑料薄膜。試驗(yàn)中的黃粉蟲(chóng)全部選擇相同批次進(jìn)行隨機(jī)分組。相關(guān)光照條件、溫度和濕度等條件相同，可以按照正常環(huán)境狀態(tài)進(jìn)行飼養(yǎng)。每隔1～2天替換飼料一次，隨后對(duì)蟲(chóng)糞進(jìn)行清理，每天需要添加新鮮菜葉，用來(lái)補(bǔ)充水分。在各組中挑選數(shù)個(gè)黃粉蟲(chóng)，于厭氧站內(nèi)提取腸道液，分離厭氧微生物。分離試驗(yàn)中主要涉及4種培養(yǎng)基，分別是LB培養(yǎng)基、虎紅培養(yǎng)基、酵母培養(yǎng)基、無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基。試驗(yàn)中需要將腸液進(jìn)行稀釋、涂布。

在1～7天的培養(yǎng)中，結(jié)合培養(yǎng)基中菌落形狀、表面光澤、邊緣狀況、質(zhì)地、隆起形狀以及菌落透明度、大小和顏色等，通過(guò)滅菌牙簽在菌落中挑選出較為明顯的菌實(shí)施劃線培養(yǎng)，聯(lián)系生長(zhǎng)狀況，實(shí)施劃線純化，直到得到單一菌落形態(tài)的菌種，按照誕生數(shù)量進(jìn)行編號(hào)。在經(jīng)過(guò)2～3次的分離后，不同培養(yǎng)基內(nèi)會(huì)獲得相應(yīng)的聚苯乙烯和聚乙烯厭氧菌株。對(duì)不同培養(yǎng)基中分離所得菌株微生物的成長(zhǎng)狀況進(jìn)行分析。

1.2? 結(jié)果和討論

提取腸道液環(huán)境能夠?yàn)榫瓿砷L(zhǎng)提供良好的環(huán)境，特別是那些對(duì)氧較為敏感的厭氧菌。好氧提取，即均在好氧條件下實(shí)施，除培養(yǎng)之外，具體時(shí)間維持在8 min左右。厭氧提取即稀釋和提取等操作全部在厭氧站內(nèi)實(shí)施。選擇LB培養(yǎng)基。實(shí)驗(yàn)證明，兩種條件下所形成的菌種數(shù)量存在明顯差異，且好氧條件下所提取的菌液在培養(yǎng)菌株過(guò)程中存在不穩(wěn)定性，即無(wú)菌株成長(zhǎng)狀況。厭氧提取和好氧提取相比擁有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，菌種豐富。在虎紅培養(yǎng)基、酵母、LB、無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基中分別加入聚苯乙烯膜和聚乙烯，培養(yǎng)厭氧菌。其中聚苯乙烯和聚乙烯組分別分離得到7株菌。實(shí)驗(yàn)證明，使用LB培養(yǎng)基和其他方式相比，能夠得到更加豐富的菌株，使用無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基實(shí)施厭氧菌培養(yǎng)時(shí)，因?yàn)榫晟L(zhǎng)狀況較差，所以其純化分離難度也是最高的，可能是無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基內(nèi)沒(méi)有為細(xì)菌提供充足營(yíng)養(yǎng)成分所導(dǎo)致[1]。

2? ? 黃粉蟲(chóng)取食塑料現(xiàn)象

2.1? 材料和方法

試驗(yàn)中的黃粉蟲(chóng)幼蟲(chóng)全部都是從花鳥(niǎo)市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)的，并于24 ℃左右的實(shí)驗(yàn)室溫度下進(jìn)行培養(yǎng)，將麥麩當(dāng)成主要材料，結(jié)合相應(yīng)的菜葉進(jìn)行飼養(yǎng)，隨后選取幼蟲(chóng)備用。挑選200條體態(tài)勻稱的黃粉蟲(chóng)，作為平行試樣。試驗(yàn)前對(duì)聚乙烯塑料泡沫質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，并測(cè)量黃粉蟲(chóng)初始體重。隨后以3～4天為間隔對(duì)黃粉蟲(chóng)凈重量進(jìn)行稱重，將黃粉蟲(chóng)體重變化過(guò)程記錄下來(lái)，以一個(gè)星期為間隔喂食菜葉，補(bǔ)充水分。

2.2? 結(jié)果和討論

通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，黃粉蟲(chóng)能夠取食相應(yīng)的有機(jī)塑料并正常成長(zhǎng)。聚苯乙烯塑料泡沫表層擁有眾多小洞，黃粉蟲(chóng)擁有較強(qiáng)的生命力，除了喂食蔬菜，幫助其補(bǔ)充水分需求之外，還可以將聚乙烯塑料和聚苯乙烯塑料泡沫當(dāng)成食物，其存活時(shí)間超出3個(gè)月。試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，隨著取食聚苯乙烯塑料數(shù)量的擴(kuò)大，黃粉蟲(chóng)的死亡率也持續(xù)提升，同時(shí)蟲(chóng)子彼此之間還出現(xiàn)了互相蠶食的情況。

黃粉蟲(chóng)取食聚苯乙烯塑料泡沫期間，從總體角度分析，其體重也出現(xiàn)了一種持續(xù)增加的現(xiàn)象。在第4天左右增重最高，達(dá)到每天1.18 g。在第12天左右，增重最低，為每天0.17 g，黃粉蟲(chóng)體重呈現(xiàn)出一種輕微降低的現(xiàn)象。對(duì)產(chǎn)生原因進(jìn)行深入剖析，發(fā)現(xiàn)和飼養(yǎng)條件存在密切聯(lián)系。對(duì)蟲(chóng)子現(xiàn)有殘?bào)w進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)蟲(chóng)子彼此之間存在互相取食現(xiàn)象，聚乙烯塑料泡沫有可能對(duì)黃粉蟲(chóng)存在一定的毒性。從形態(tài)角度分析發(fā)現(xiàn)，黃粉蟲(chóng)的成長(zhǎng)發(fā)育較為明顯，經(jīng)過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)黃粉蟲(chóng)身體長(zhǎng)度從一開(kāi)始的2.25 cm擴(kuò)大到2.35 cm，而平均寬度會(huì)從0.15 cm增長(zhǎng)到0.20 cm[2]。

實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)聚苯乙烯塑料泡沫的減少呈現(xiàn)出一種逐漸增加的狀態(tài)。第4天左右，聚苯乙烯平均每天減少0.12 g左右。而在第24天時(shí)，聚苯乙烯的減少量增加到每天0.88 g。聚苯乙烯塑料泡沫在24天中，其質(zhì)量平均減少率是0.63。聚苯乙烯泡沫塑料平均減少量呈現(xiàn)出穩(wěn)定增加的態(tài)勢(shì)，證明黃粉蟲(chóng)取食塑料并非暫時(shí)性現(xiàn)象，其擁有穩(wěn)定可持續(xù)的特征。

3? ? 結(jié)語(yǔ)

如果黃粉蟲(chóng)在塑料降解方面具有較高的可行性，則能夠有效提供廢舊塑料的重復(fù)應(yīng)用價(jià)值，提高生態(tài)環(huán)境的保護(hù)力度，促進(jìn)社會(huì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，為生物法解決白色污染問(wèn)題提供了全新的研究思路，使塑料生物降解迎來(lái)了發(fā)展的新希望。

[參考文獻(xiàn)]

[1]童彥尊.不同蛋白源制備犬糧誘食劑的研究與應(yīng)用[D].上海：上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)，2019.

[2]洪康進(jìn)，趙世光.基于嚙食泡沫塑料黃粉蟲(chóng)腸道菌群中聚苯乙烯生物降解的探究[J].微生物學(xué)通報(bào)，2018（7）：1438-1449.