復合生物制劑應用于除臭抑菌豆腐貓砂的研究

王 誠，董桂紅，何榮彥，范秋蘋，翟桂玉，劉德娟，郭慧君，劉建柱

（1.山東健源生物科技有限公司，山東 泰安 270100；2.山東寵言生物科技有限公司，山東 泰安；3.山東省畜牧總站，山東 濟南；4.山東省泰安市動物疫病預防控制中心，山東 泰安；5.山東農業大學動物科技學院，山東 泰安）

近年來，隨著年輕人群對于寵物的狂熱，中國寵物市場在2019 年已經超過2 000 億元，增速超過20 %，寵物貓的數量更是急劇增加，貓主糧、零食、貓砂和保健品的需求也隨之增大[1]。

貓砂主要用于處理貓的糞便和尿液，是寵物貓的日常必需品，消耗量大、更換頻率快，一般具有較強吸水性。隨著消費水平和貓砂技術的不斷進步，人們更加追求貓砂的舒適、安全、除臭和抗菌等性能，因此出現了許多新型貓砂，如膨潤土貓砂、水晶貓砂、木屑貓砂、紙質貓砂、豆腐貓砂等新型貓砂。膨潤土貓砂價格低廉、吸水性好，缺點是粉塵較多、結團效果和除臭效果不佳，長期使用影響貓呼吸道健康；水晶貓砂由二氧化硅制成，為透明的圓形顆粒，吸水性和除臭性較好，但成本較高，且質量很輕容易灑出，或被貓誤食；木屑貓砂是由木屑、秸稈等天然材料制成，環保無毒，吸水能力強，但木屑貓砂成本較高，且容易受潮、觸感粗糙，結團效果較差；紙質貓砂由紙屑等制成，質地軟可直接沖入馬桶，但無法結團，遇尿液易變成一團糊狀；豆腐渣貓砂是近幾年的新型貓砂，由豆腐渣等天然纖維制成，因其安全無毒、粉塵少、結團性好、可沖入馬桶而備受青睞，有廣闊的市場前景，唯一的缺點是除臭效果不強[2-5]。

因此貓砂研究的重點主要集中在抑菌除臭和降低寵物疾病風險上。本研究制備的新型豆腐貓砂中，加入了蒲公英提取物、復合酶制劑和益生菌，三者聯合使用大大提高了豆腐貓砂的除臭抑菌功能，有效吸收糞便、尿液釋放的氨氣和硫化氫等有害氣體，抑制有害菌的增殖，預防貓尿道細菌感染，提高貓咪的舒適感和生命安全。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 菌種 枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）、大腸桿菌（Escherichia coli）、金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、肺炎克雷伯氏菌（Klebsiella pneumoniae）均購于北京百歐博偉生物技術有限公司，保藏號分別為ATCC6051、ATCC 25922、ATCC 6538、ATCC 4352，嗜熱側孢菌（Sporotrichum thermophile）購于中國農業微生物菌種保藏管理中心，保藏號為 ACCC 30346。枯草芽孢桿菌菌粉中枯草芽孢桿菌的含量≥2.0×1010cfu/g，嗜熱側孢菌菌粉中嗜熱側孢菌的含量≥1.0×109cfu/g。

1.1.2 試劑 脂肪酶購自江蘇恩鳴生物工程科技有限公司，酶活力為100 000 U；果膠酶和漆酶均購自夏盛（北京）生物科技開發有限公司，酶活力分別為25 000 U 和10 000 U；瓜爾膠購自于濱州市中博化工有限責任公司；蒲公英、玉米粉和干豆渣均為市售，干豆渣含水量為6～8 wt%。

1.1.3 設備 圓盤造粒機購于山東雙鶴機械制造股份有限公司，粉碎機、烘干箱、分光光度計、pH 計等均由本公司研發中心提供。

1.2 方法

1.2.1 除臭抑菌豆腐貓砂的制備 復合生物制劑用于除臭抑菌豆腐貓砂研究時，分為試驗組與對照組共5 組，具體設計參照表1。將除瓜爾膠以外的其他原料混合粉碎，加入到圓盤造粒機中，轉速為25 r/min，噴入瓜爾膠溶液造粒（瓜爾膠與水質量比為1∶5，加熱至40 ℃ 得到），干燥除去水分得到粒徑為4 mm 的豆腐貓砂。

表1 豆腐貓砂成分設計表 （kg）

1.2.2 豆腐貓砂除臭抑菌等性能測定 （1）除臭試驗。參照CJ/T 516-2017《生活垃圾除臭劑技術要求》對各組豆腐貓砂進行除臭性能測定[6]。按照HJ 533-2009《環境空氣和廢棄氨的測定》標準采用納氏試劑分光光度法測定氨氣濃度[7]，按照GB 11742-89《居住區大氣中硫化氫衛生檢驗標準方法》[8]，采用亞甲藍分光光度法測定硫化氫濃度，分別計算氨氣與硫化氫的清除率，每組做三次平行。清除率=（處理前濃度-處理后濃度）/處理前濃度×100 %。（2）抑菌試驗。參照《ASTME 2149-20 動態條件下的抗菌劑活性測定的試驗方法》[9]，采用平板計數法對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和肺炎克雷伯氏菌進行計數，測定各組豆腐貓砂的抑菌性能，每組做3 次平行。大腸桿菌初始接種濃度為2.5×105cfu/ml，金黃色葡萄球菌初始接種濃度為2.8×105cfu/ml，肺炎克雷伯氏菌初始接種濃度為3.0×105cfu/ml。抑菌率=（指定接觸48 h 只接種瓶內菌濃度-豆腐貓砂接觸48 h 瓶內菌濃度）/指定接觸48 h 只接種瓶內菌濃度×100 %。（3）酸敗時間檢測。分別取200 g 對照組和試驗組1～4 制備的豆腐貓砂放入貓砂盆中，然后分別加入100 ml 蒸餾水，置于恒溫恒濕培養箱中（35 ℃，45 % RH），每半天對貓砂的pH 進行檢測，當pH≤5.0，即為貓砂酸敗，對貓砂的酸敗時間進行統計（每組做3 次平行）。

2 結果與分析

2.1 豆腐貓砂除臭試驗結果分析

由表2 結果可知，試驗組1～3 豆腐貓砂對氨氣和硫化氫均具有一定的清除效果，其中添加復合酶的試驗組2 清除效果較好；試驗組4 除臭抑菌豆腐貓砂與其他組相比，具有顯著的除臭效果（P＜0.05），對氨氣和硫化氫的清除率分別高達97.62 % 和96.61 %。

表2 豆腐貓砂對氨氣和硫化氫的清除結果

2.2 豆腐貓砂抑菌試驗結果分析

由表3 可知，在加入試驗組4 除臭抑菌豆腐貓砂48 h 后對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和肺炎克雷伯氏菌的抑菌率均超過96 % 以上，與其他組相比具有顯著的抑菌效果（P＜0.05），試驗組1～3 豆腐貓砂對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和肺炎克雷伯氏菌也有一定的抑菌效果，其中以試驗組2 添加復合酶制備的豆腐貓砂效果較好。可以看出豆腐貓砂中添加蒲公英提取物、復合酶制劑和復合益生菌粉能產生協同促進的效果，抑制有害菌存活和增殖，且抑菌效果顯著。

表3 豆腐貓砂抑菌試驗結果

2.3 酸敗試驗結果分析

由表4 可以看出，試驗組4 除臭抑菌豆腐貓砂的酸敗時間顯著高于其他組（P＜0.05），其他組除試驗組1 的酸敗時間略長，其余組的酸敗時間均較短。說明通過蒲公英提取物、復合酶制劑和益生菌粉的協同作用能夠有效防止貓砂的酸敗。

表4 酸敗時間檢測結果

3 討論

近年來隨著人們的陪伴需求和對寵物的喜愛，越來越多的人飼養寵物貓、寵物犬。在飼養寵物時產生糞便、臭氣和異味，若不及時處理，不僅污染居住環境，還可能影響身體健康。因此除臭劑、除臭貓砂的市場需求日益增加，人們對新型除臭劑、除臭貓砂的研究也層出不窮。

3.1 植物提取物應用于寵物除臭

肖英平等總結了植物提取物在除臭生產中的應用，樟科植物提取物、絲蘭屬植物提取物、大蒜素、中草藥和腐植酸等都能有效的減少畜禽臭氣，改善環境[10]；徐鋒等發明了一種具有除臭消毒功能的貓砂，采用植物提取物，主要有苦皮藤、黃連、黃金香柳和絲蘭，蓖麻油酸鋅，植物纖維，生物酶、粘合劑等制成生物貓砂，該貓砂具有除臭消毒功能，安全、環保[11]；陳玲玲等發明了一種寵物用天然活性植物除臭劑，包括植物除臭提取液、植物殺菌提取液、天然植物精油等，主要由天然植物和中草藥組合提取，該天然植物除臭劑抑菌除臭，安全無毒[12]。

3.2 生物酶應用于寵物除臭

王誠闡述了生物酶在寵物除臭噴霧、寵物主糧、護理用品、貓砂方面的應用現狀，酶制劑綠色、安全，在除臭方面有不可取代的優越性和安全性[13]；蔣國豪等發明了一種貓砂除臭伴侶顆粒，主要由復合生物酶、抑菌劑、吸附劑等物質組成，通過各種生物酶和植物提取物聯合發揮除臭作用，除臭顆粒穩定性增強，除臭時間和效果顯著提升，對寵物幾乎無毒害[14]；胡銀艷等發明了一種寵物生物酶除臭噴霧，包括生物酶、食品香精、和益生菌等，該除臭噴霧安全無毒，且留香時間短，不會對寵物嗅覺造成危害[15]。

3.3 益生菌應用于寵物除臭

唐建等從自然界中篩選具有除臭功能的優勢菌種，其中有2 株假單胞菌屬、1 株畢氏酵母屬和1 株根霉屬，三者制成除臭菌劑，投加到準好氧型生物反應器填埋場中，除臭菌劑對硫化氫的總去除率為 35.50 %，對氨氣的總去除率為31.30 %，除臭效果較好[16]；許琇涵等發明了一種茶葉渣除臭貓砂的制造方法，以茶葉渣為主要原料，混合多種有益菌發酵后再進行造粒，該貓砂不僅有天然茶香，還具有除臭、抑菌的特點[17]；劉曉陽等發明了一種貓砂用殺菌除臭劑，該除臭劑主要包括植物提取物，復合菌劑，淀粉等，復合菌劑包括黑曲霉、米曲霉、植物乳桿菌、酵母菌、枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌，貓砂用殺菌除臭劑在與貓砂混合后，與貓的排泄物接觸，微生物快速繁殖產生大量有機酸降低糞便pH，抑制含氮有機物分解轉化釋放氨氣，微生物代謝產物含有大量蛋白酶及纖維素酶等胞外酶，有效抑制有害菌的存活和繁殖[18]。

4 小結

本研究將復合生物制劑應用于豆腐貓砂的制備，通過蒲公英提取物、復合酶制劑和益生菌三者協同作用，制備的豆腐貓砂味道清新不刺激，且具有顯著地除臭抑菌和防止酸敗的效果，能有效吸收、降解尿液和糞便中的異味，抑制有害菌的存活和增殖，預防貓尿道細菌感染，該除臭抑菌豆腐貓砂具有良好的市場應用前景。