[几种除臭微生物的高效组合筛选]微生物除臭

　　摘要：为加强微生物除臭产品的开发，在前期筛选出的枯草芽孢杆菌、细黄链霉菌、生香酵母、米曲霉等4种除臭微生物的基础上，采用Ｌ８（２７）正交试验，优化设计其高效除臭组合。结果表明，“枯草芽孢杆菌＋米曲霉”为最佳组合，０～１５ ｄ对ＮＨ３的去除率比其他组合差异显著或极显著；与空白对照相比，５ ｄ、１０ ｄ、１５ ｄ时，“枯草芽孢杆菌＋米曲霉”对ＮＨ３的去除率分别为５６．８７％、２８．２６％、２１．８４％。
　　关键词：除臭微生物组合；枯草芽孢杆菌；细黄链霉菌；生香酵母；米曲霉
　　中图分类号：Ｘ７１３文献标识码：Ａ文章编号：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
　　
　　微生物除臭技术是当前恶臭污染治理研究的前沿课题，因其具有传统物理化学法不可比拟的优点，如效率高、污染少、所需设备简单、容易操作等，已逐步在恶臭或有毒有害气体污染控制技术领域凸显主导作用。皖西学院生物与制药工程学院微生物实验室已筛选出的枯草芽孢杆菌、细黄链霉菌、生香酵母、米曲霉等４种微生物，对ＮＨ３的去除率较为显著，但对Ｈ２Ｓ的去除率不显著。鉴于ＮＨ３挥发量与粪便中其他致臭物质的挥发高度相关，即减少ＮＨ３的挥发，就可以减少粪便的恶臭［１］；同时，畜禽粪的臭味由１６８种臭味化合物组成，其中主要成分为ＮＨ３和Ｈ２Ｓ［２］，单一微生物很难高效除去臭气。现有研究也表明，混合菌群的除臭效果优于单菌［３］。因此，试验在前期筛选的4种菌株基础上，研究其组合的除臭效果，以期开发出一种高效低廉的混合微生物除臭产品。
　　１材料与方法
　　１．１试验材料
　　鸡粪；枯草芽孢杆菌、细黄链霉菌、生香酵母、米曲霉（均为皖西学院生物与制药工程学院微生物实验室筛选保存）；牛肉膏蛋白胨培养基、高氏Ⅰ号培养基、马铃薯培养基、马丁氏琼脂培养基，试验试剂。
　　１．２试验方法
　　１．２．１菌种培养各培养基于１２１℃灭菌３０ ｍｉｎ，枯草芽孢杆菌接种于牛肉膏蛋白胨培养基上，３７ ℃恒温培养５ ｄ，细黄链霉菌、生香酵母、米曲霉分别接种于高氏Ⅰ号培养基、马铃薯培养基、马丁氏琼脂培养基上，２８ ℃恒温培养５ ｄ；再将复活后的菌种转移到上述相应液体培养基（不含琼脂）中，在３０℃、１３２ ｒ／ｍｉｎ下摇床培养５ ｄ。
　　１．２．２试验设计参考Ｌ８（２７）设计四因素二水平的正交试验，其因素与水平见表１。
　　１．２．３除臭试验每组３次重复，同时设空白对照（ＣＫ）。每个重复称取５０ ｇ新鲜鸡粪加入１ ０００ ｍＬ大烧杯中，再加入５ ｍＬ菌液（多菌株的平均分摊）和５０ ｍＬ水，混合均匀；在大烧杯中放入一个盛有２０ ｍＬ硼酸溶液的５０ ｍＬ小烧杯，用以吸收ＮＨ３；大烧杯用一层保鲜膜和两层塑料膜密封，置于２８～３０ ℃恒温培养。
　　１．２．４测定方法ＮＨ３释放量采用硼酸吸收凯氏法测定。考虑现有文献报道粪污中ＮＨ３的主要释放期在２０ ｄ内［４，５］，故试验分别在５ ｄ、１０ ｄ、１５ ｄ时测定ＮＨ３释放量。
　　２结果与分析
　　各处理在各时间点测得的ＮＨ３释放量及ＮＨ３去除率见表２。由表２可知，５ ｄ、１０ ｄ、１５ ｄ时，“枯草芽孢杆菌＋米曲霉”ＮＨ３释放量较小，对ＮＨ３的去除率较高，ＮＨ３释放量分别为２８．６１６、４８．２７４、５４．０２５ ｍｇ／Ｌ，去除率分别为56．87％、２８．２６％、２１．８４％。
　　２．１第五天不同菌种组合对ＮＨ３释放量的影响
　　经Ｆ-测验，各菌种组合对ＮＨ３释放量的影响差异极显著。进一步用新复极差法（ＳＳＲ法）检验（表３），发现所有的菌种组合与空白对照间的差异均表现为显著或极显著；“枯草芽孢杆菌＋米曲霉”组合在各组合中对ＮＨ３的去除率最高，与“枯草芽孢杆菌＋细黄链霉菌＋生香酵母”、“细黄链霉菌＋米曲霉”、生香酵母、细黄链霉菌等差异显著，与“生香酵母＋米曲霉”、“枯草芽孢杆菌＋细黄链霉菌＋生香酵母＋米曲霉”、枯草芽孢杆菌等差异极显著；“枯草芽孢杆菌＋米曲霉”外的各组合间差异均不显著。
　　２．２第十天不同菌种组合对ＮＨ３释放量的影响
　　经Ｆ-测验，各菌种组合对ＮＨ３释放量的影响差异极显著。进一步用新复极差法（ＳＳＲ法）检验（表４），发现生香酵母与空白对照间的差异表现为极显著，“枯草芽孢杆菌＋米曲霉”与空白对照间的差异表现为显著，但生香酵母与“枯草芽孢杆菌＋米曲霉”之间的差异表现为不显著；其他各组间与空白对照相比，虽然对ＮＨ３释放量有所控制，但差异均不显著。
　　２．３第１５天不同菌种组合对ＮＨ３释放量的影响
　　经Ｆ-测验，各菌种组合对ＮＨ３释放量的影响差异极显著。进一步用新复极差法（ＳＳＲ法）检验（表５），发现生香酵母、“枯草芽孢杆菌＋米曲霉”、“枯草芽孢杆菌＋细黄链霉菌＋生香酵母＋米曲霉”、“细黄链霉菌＋米曲霉”、“枯草芽孢杆菌＋细黄链霉菌＋生香酵母”、“生香酵母＋米曲霉”与空白对照间差异极显著，这几种组合间对ＮＨ３去除率虽然有所减弱，但组间差异不显著；细黄链霉菌、枯草芽孢杆菌与空白对照间差异不显著。
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　　在枯草芽孢杆菌、细黄链霉菌、生香酵母、米曲霉4种菌株的高效除臭组合筛选中，“枯草芽孢杆菌＋米曲霉”为最佳组合，加性效应明显，在１５ ｄ内比其他组合的除臭效果明显。这可能与米曲霉的生活特性相关。米曲霉是一类产复合酶的菌株，除产蛋白酶外，还可产淀粉酶、糖化酶、纤维素酶、植酸酶等。在淀粉酶的作用下，将粪便中的直链、支链淀粉降解为糊精及各种低分子糖类，如麦芽糖、葡萄糖等；在蛋白酶的作用下，将不易消化的大分子蛋白质降解为蛋白胨、多肽及各种氨基酸，而且可以使辅料中粗纤维、植酸等难吸收的物质降解，从而为枯草芽孢杆菌的快速增殖提供营养保障。
　　在单菌种除臭效果上，第五天时，生香酵母、细黄链霉菌和枯草芽孢杆菌之间的除ＮＨ３作用不显著，但与空白对照组相比除ＮＨ３作用显著或极显著，这也印证了前期单菌株的除臭效果比较试验；随着时间的延续，第１５天时，枯草芽孢杆菌、细黄链霉菌与空白对照组相比，除ＮＨ３作用已不再显著，但生香酵母依然保持着极强的除ＮＨ３作用，与枯草芽孢杆菌、细黄链霉菌、空白对照组之间的差异极显著。这可能与菌株自身特有的除臭机理有关，一般微生物（如细黄链霉菌、枯草芽孢杆菌）的除臭作用主要是提前获取有害霉菌和细菌增殖所需要的基质，如分解粪便中残留的蛋白质，将ＮＨ３－Ｎ转化成ＮＯ－３－Ｎ，而ＮＯ－３－Ｎ则被反硝化成Ｎ２［６］，同时，创造出其他有益微生物增殖的生存环境，从而抑制有害霉菌和细菌增殖［７］；而真菌（如生香酵母）除了上述作用外，还有一定的固氮作用，从而减少了ＮＨ３－Ｎ在碱性条件下的挥发［６］。此外，随着时间的延续，一旦菌株的营养基质（如蛋白质）减少，菌群就会数量锐减或休眠，而酵母菌仍能利用氨基酸、糖类及其他有机物质，通过发酵，产生出促进细胞分裂的活性物质，为其他有效微生物增殖提供所需要的营养基质［７］。试验仅立足前期试验时发现的枯草芽孢杆菌、细黄链霉菌、生香酵母、米曲霉对ＮＨ３有除臭效果，但对Ｈ２Ｓ无除臭效
　　果，故未考虑不同菌种组合时对Ｈ２Ｓ的去除效率有无加性效应。
　　
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