幾種除臭微生物的高效組合篩選

摘要：為加強(qiáng)微生物除臭產(chǎn)品的開發(fā)，在前期篩選出的枯草芽孢桿菌、細(xì)黃鏈霉菌、生香酵母、米曲霉等4種除臭微生物的基礎(chǔ)上，采用Ｌ８（２７）正交試驗(yàn)，優(yōu)化設(shè)計(jì)其高效除臭組合。結(jié)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(shí)，“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(guān)鍵詞：除臭微生物組合；枯草芽孢桿菌；細(xì)黃鏈霉菌；生香酵母；米曲霉

中圖分類號：Ｘ７１３文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(shù)是當(dāng)前惡臭污染治理研究的前沿課題，因其具有傳統(tǒng)物理化學(xué)法不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，如效率高、污染少、所需設(shè)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(shù)領(lǐng)域凸顯主導(dǎo)作用。皖西學(xué)院生物與制藥工程學(xué)院微生物實(shí)驗(yàn)室已篩選出的枯草芽孢桿菌、細(xì)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(fā)量與糞便中其他致臭物質(zhì)的揮發(fā)高度相關(guān)，即減少ＮＨ３的揮發(fā)，就可以減少糞便的惡臭［１］；同時(shí)，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(xiàn)有研究也表明，混合菌群的除臭效果優(yōu)于單菌［３］。因此，試驗(yàn)在前期篩選的4種菌株基礎(chǔ)上，研究其組合的除臭效果，以期開發(fā)出一種高效低廉的混合微生物除臭產(chǎn)品。

１材料與方法

１．１試驗(yàn)材料

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

１．２試驗(yàn)方法

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

１．２．２試驗(yàn)設(shè)計(jì)參考Ｌ８（２７）設(shè)計(jì)四因素二水平的正交試驗(yàn)，其因素與水平見表１。

１．２．３除臭試驗(yàn)每組３次重復(fù)，同時(shí)設(shè)空白對照（ＣＫ）。每個(gè)重復(fù)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?jǐn)偅┖停担?ｍＬ水，混合均勻；在大燒杯中放入一個(gè)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(yǎng)。

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(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道糞污中ＮＨ３的主要釋放期在２０ ｄ內(nèi)［４，５］，故試驗(yàn)分別在５ ｄ、１０ ｄ、１５ ｄ時(shí)測定ＮＨ３釋放量。

２結(jié)果與分析

各處理在各時(shí)間點(diǎn)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(shí)，“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(jīng)Ｆ-測驗(yàn)，各菌種組合對ＮＨ３釋放量的影響差異極顯著。進(jìn)一步用新復(fù)極差法（ＳＳＲ法）檢驗(yàn)（表３），發(fā)現(xiàn)所有的菌種組合與空白對照間的差異均表現(xiàn)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(xì)黃鏈霉菌＋生香酵母”、“細(xì)黃鏈霉菌＋米曲霉”、生香酵母、細(xì)黃鏈霉菌等差異顯著，與“生香酵母＋米曲霉”、“枯草芽孢桿菌＋細(xì)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(jīng)Ｆ-測驗(yàn)，各菌種組合對ＮＨ３釋放量的影響差異極顯著。進(jìn)一步用新復(fù)極差法（ＳＳＲ法）檢驗(yàn)（表４），發(fā)現(xiàn)生香酵母與空白對照間的差異表現(xiàn)為極顯著，“枯草芽孢桿菌＋米曲霉”與空白對照間的差異表現(xiàn)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(xiàn)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(jīng)Ｆ-測驗(yàn)，各菌種組合對ＮＨ３釋放量的影響差異極顯著。進(jìn)一步用新復(fù)極差法（ＳＳＲ法）檢驗(yàn)（表５），發(fā)現(xiàn)生香酵母、“枯草芽孢桿菌＋米曲霉”、“枯草芽孢桿菌＋細(xì)黃鏈霉菌＋生香酵母＋米曲霉”、“細(xì)黃鏈霉菌＋米曲霉”、“枯草芽孢桿菌＋細(xì)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(xì)黃鏈霉菌、枯草芽孢桿菌與空白對照間差異不顯著。

３結(jié)論與討論

在枯草芽孢桿菌、細(xì)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(yīng)明顯，在１５ ｄ內(nèi)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(guān)。米曲霉是一類產(chǎn)復(fù)合酶的菌株，除產(chǎn)蛋白酶外，還可產(chǎn)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(zhì)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(zhì)降解，從而為枯草芽孢桿菌的快速增殖提供營養(yǎng)保障。

在單菌種除臭效果上，第五天時(shí)，生香酵母、細(xì)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(yàn)；隨著時(shí)間的延續(xù)，第１５天時(shí)，枯草芽孢桿菌、細(xì)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(qiáng)的除ＮＨ３作用，與枯草芽孢桿菌、細(xì)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(jī)理有關(guān)，一般微生物（如細(xì)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(xì)菌增殖所需要的基質(zhì)，如分解糞便中殘留的蛋白質(zhì)，將ＮＨ３－Ｎ轉(zhuǎn)化成ＮＯ－３－Ｎ，而ＮＯ－３－Ｎ則被反硝化成Ｎ２［６］，同時(shí)，創(chuàng)造出其他有益微生物增殖的生存環(huán)境，從而抑制有害霉菌和細(xì)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(fā)［６］。此外，隨著時(shí)間的延續(xù)，一旦菌株的營養(yǎng)基質(zhì)（如蛋白質(zhì)）減少，菌群就會(huì)數(shù)量銳減或休眠，而酵母菌仍能利用氨基酸、糖類及其他有機(jī)物質(zhì)，通過發(fā)酵，產(chǎn)生出促進(jìn)細(xì)胞分裂的活性物質(zhì)，為其他有效微生物增殖提供所需要的營養(yǎng)基質(zhì)［７］。試驗(yàn)僅立足前期試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)的枯草芽孢桿菌、細(xì)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(shí)對Ｈ２Ｓ的去除效率有無加性效應(yīng)。

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注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文