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求論文——微生物在寵物中的應用

微生物在寵物中的應用 關鍵詞:微生物 除臭劑 益生菌 摘要:微生物除臭技術是利用能夠轉化或者降解惡臭物質的特殊微生物的高效吸附、吸收和降解作用對生活汙水、生活垃圾和寵物散發出的異味等散發的含硫、含氮等惡臭氣體進行凈化,將硫化氫、硫醇和氨氣等惡臭成分轉化為無害無臭的物質。益生菌系壹種對動物有益的細菌,它們可直接作為食品添加劑服用,以維持腸道菌叢的平衡。 微生物除臭技術 微生物除臭是20世紀50年代開發的壹種脫臭技術。微生物除臭技術是利用能夠轉化或者降解惡臭物質的特殊微生物的高效吸附、吸收和降解作用對生活汙水和生活垃圾等散發的含硫、含氮等惡臭氣體進行凈化,將硫化氫、硫醇和氨氣等惡臭成分轉化為無害無臭的物質,達到改善空氣質量、保護人民身體健康的目標。 2.1 生物除臭的發展狀況最早利用微生物處理惡臭的報道是1957年R.D.Pancray的“利用土壤微生物處理H2S廢氣”的美國專利。70年代後,各國開始在這壹領域開展廣泛研究,其中日本、德國取得的成就最為顯著,主要研究內容包括脫臭的基本原理和方法、裝置設備及操作工藝條件、能降解臭氣的微生物種群和其在填料表面形成生物膜的條件、生物吸收劑的成份等。80年代以來,國外已有部分微生物除臭的產品和設備開始運用於治金、石油、化工、屠宰、汙水處理等實際中,並取得明顯效果。有效微生物種群是由日本琉球大學比嘉照夫教授研制開發的新型復合微生物菌劑。它對環境除臭具有較明顯的效果,這可能與有效微生物種群中含有光合細菌群有關。光合細菌作為有益菌群,壹方面抑制了腐敗細菌的生長,改善有機物的分解途徑,減少NH3和H2S的釋放量和胺類物質的產生;另壹方面它又可利用H2S作氫受體,消耗H2S,從而減輕環境中的惡臭,減少蚊蠅孳生。 2.2 微生物法除臭的原理惡臭物質的活性基團壹旦氧化,氣味就消失。壹般認為微生物處理臭氣的基本原理是利用微生物把溶解水中的惡臭物質吸收於微生物自身體內,通過微生物的代謝活動使其降解的壹種過程。基本上分為三個過程:①惡臭氣體的溶解過程,即由氣相轉變為液相的傳質過程;②溶於水中的臭氣通過微生物的細胞壁和細胞膜被微生物吸收,不溶於水的臭氣先附著在微生物體外,由微生物分泌的細胞外酶分解為可溶性物質,再滲入細胞;③臭氣進入細胞後,在體內作為營養物質為微生物所分解、利用、使臭氣得以去除。惡臭物質的生物降解是該過程的限速階段,可見微生物處於生物脫臭的核心地位。微生物消化吸收惡臭物質後產生的代謝物再作為其他微生物的養料,繼續吸收消化,如此循環使惡臭物質逐步降解。真菌生長速度快,形成的菌絲網可有效增大與氣體的接觸面積,適用於難溶性臭氣。從微生物除臭的原理可知,微生物除臭是多種微生物***同作用的結果。多種微生物***同作用更有利於吸收、分解產生的SO2、H2S、CH4等具惡臭味的有害氣體。同時,這些微生物又可以產生無機酸,形成不利於腐敗微生物生活的酸性環境,並從根本上降解分解時產生惡臭氣體的物質。(1)脫氮除臭 生物除氮法的應用較廣,處理底物的範圍大,產物為氮氣,無二次汙染。包含硝化反應:2NH4++3O2=2NO2-+2H2O+4H+,2NO2+O2=2NO3;脫氮反應:2NO3+10H++10e=N2+4H2O+2OH— 。硝化細菌可以進行上述生物反應。日本福岡縣壹機構利用土壤、發酵雞糞、活性汙泥中培養出的微生物,使雞舍排出的惡臭氣只需停留3.5s便可使氨減少到15mg·L-1的低濃度。(2)脫硫除臭 光合細菌的脫硫反應為:2H2S+CO2+hv=2S+H2O+[CH20],H2S+2CO2+2H2O+hv= H2SO4+2[CH20];好氣微生物的脫硫反應為:2H2S +O2=2H2O+2S,2S+3O2+2H2O=2H2S+O4。發現H2S首先被轉化為單質硫,再轉化為硫酸且硫酸為主要產物。硫氧化分中性、酸性和嗜酸性。氧化亞鐵硫桿菌等化能自養菌是脫除無機硫的主力,但自然界中去除有機硫的菌株極少,多為經變異處理的異養菌,厭養脫硫菌的研究更少。國外從不同生境中分離高效脫硫菌,如日本的研究者從活性汙泥中分離出分解甲基醚的氧化硫細菌(Thiobacillus thioparus)。測定這種菌對甲基醚的分解是把這種菌吸附在泡沫塑料上,采用填料塔方式的脫臭裝置,空塔線速度為0.10m·s-1,其對硫化氫、甲基硫醇、甲基硫醚有很好的去除效果。在缺氧條件下,氮與硫的聯合去除的反應如下:2H2S+2NO3=SO4+S+N2+ 2H2O,兩者因為中和作用吸收會更快。 微生物抗菌除臭的意義和存在的問題 近年來惡臭汙染會對人體產生不容忽視的危害以及各國對惡臭造成的環境汙染的關註,對惡臭的處理研究也日益活躍。雖然微生物脫臭法的歷史尚短、部分工作還停留在實驗階段,但由於其具有傳統方法不可比擬的優勢性和安全性,發展潛力和應用前景相當廣闊。微生物抗菌除臭技術及微生物抗菌除臭劑在研究與應用中的意義及優勢如下:(1)純綠色環保性質。由於微生物除臭技術是利用能夠轉化或者降解惡臭物質的特殊微生物的高效吸附、吸收和降解作用對惡臭氣體進行凈化,化惡臭為無臭。不含任何化學藥品,也不含轉基因產品成份,不會造成二次汙染,代表著生物環保產業發展的未來方向。

(2)處理功效高。運用微生物除臭技術大大增強了其處理汙染的功效,與壹般化學方法和生物方法相比較,微生物除臭技術對有機物的降解速度是傳統方法的100倍。汙染物在投放微生物除臭劑,可迅速祛除臭味,凈化水質,降低COD、BOD5、氨、氮等指標。

(3)適應性更廣。微生物除臭技術特別是混菌微生物除臭劑降低微生物生存條件要求,增強適應性,減少過濾,適應多種溫度和pH值範圍,在低氧環境中也能有效發揮作用。

(4)更有針對性。微生物除臭技術可廣泛適用於不同領域、不同用途和不同的汙染環境;並可根據具體治理對象的具體情況,專門研發出針對性的、最具效力的配方。

(5)治理成本最低。微生物除臭技術品具有標本兼治的特點,不用征地建廠或購買龐大設備,綜合治理成本和動態投資成本最低,而治理效果顯著。(6)化害為益。以前認為不能回收利用汙染物,城市汙水廠的汙泥經微生物除臭制成肥料,如氨和硫酸化合成硫酸銨肥料,其中各種元素可被植物吸收;提高了汙泥中有機碳的利用率;而且脫臭微生物大多是土壤中的有益菌群。

(7)微生物除臭劑與傳統化學產品比較。每種化學產品都是針對性強的產品,當遇有復雜的其他化學基質時,便會失效;使用化學產品之後,在水體中總有化學殘留物,它可能帶來副作用或新的汙染;使用化學產品可掩蓋臭味,卻不能改變臭味的生成或阻止其散發。微生物除臭技術是利用自然分解和在分解過程中的積極生化作用,不會產生上述問題。(8)微生物除臭劑與傳統生物凈化劑相比。微生物除臭技術可以極大祛除臭味,使液體狀汙物、有機物質迅速新陳代謝,減小固體物質體積,快速凈化被汙染物質。微生物脫臭法具有傳統方法所不可比擬的優越性,如處理效率高、無二次汙染、所需的設備簡單、易操作、費用低廉、管理維護方便等,其發展潛力和應用前景是相當廣泛的。但是由於受研究和發展時間的限制,微生物脫臭尚有許多亟待解決的問題,主要有:①適合於特定惡臭有機物降解的微生物菌種篩選和馴化的方法;②惡臭氣體的去除率與工藝參數之間的關系還需要定量化;③裝置與設備的設計制造和施工還需規模化;④對高濃度的惡臭廢氣、復雜的混合氣體處理還有待研究;⑤混菌發酵工藝有待優化。抗菌除臭微生物的種類除臭菌株主要是光合細菌類、醋桿菌類、乳桿菌類、芽孢桿菌類、假單胞菌屬、鏈球菌類、酵母菌、絲狀真菌以及放線菌類,***計12個屬73個種的微生物。現就主要種屬的除臭菌簡介如下:(1)光合菌群光合細菌(Photo Synthetic Bacteria 簡稱:PSB)屬細菌中的壹類,有紫硫菌、綠硫菌、紫色非硫細菌和綠色非硫細菌。本實驗室分離到的兼性厭氧菌主要是紫色非硫細菌,屬原核生物界,光能異養型原核生物門,紅色光合細菌綱,紅螺菌目(Rhodospirillales),紅螺菌科(Rhodospirillaceae),紅假單胞菌屬(Rhoropseudomonas)和紅螺菌屬(Rhodospirillum)。

光合菌群(好氣性和嫌氣性),如光合細菌和藍澡類。光合菌群由自養微生物分離而來,具有化害為利的特殊功能,即可將有害物質轉變成為無害物質,並以植物的分泌物、有機物、有害氣體(硫化氫等)及二氧化碳、氨等為基質,合成糖類、氨基酸類、維生素類、氨素化合物和生理活性物質等,是肥沃土壤和促進動植物生長的主要組成部分。光合菌群的代謝物質可以被植物直接吸收,也可以成為其它有益微生物的營養物質。因此,隨著光合菌群的增殖,其它有益微生物也相應增殖。(2) 乳酸菌群乳酸菌(LAB,Lactic acid bacteria)是壹類能從可發酵碳水化合物(主要指葡萄糖)產生大量乳酸的細菌的統稱,目前已發現的這壹類菌在細菌分類學上至少包括18個屬,主要有:乳酸桿菌屬(Lactobacillus),雙歧桿菌屬(Bifidobacterium),鏈球菌屬(Streptococcus)等,本實驗主要篩選的主要是乳酸桿菌屬(Lactobacillus),鏈球菌屬(Streptococcus)的若幹個種。乳酸菌群(嫌氣性)它以攝取光合細菌、酵母菌產生的糖類等物質為基礎,制作乳酸。乳酸具有很強的殺菌能力,能有效抑制有害微生物的活動,以及有機物的急劇腐敗分解。乳酸菌能夠使常態下不易分解的木質素和纖維素等變得容易分解,並且消除未分解有機物產生的種種弊端,在有機物發酵分解上發揮突擊隊的重要作用,它將未腐熟的有機物質轉化成對動植物有效的養份。乳酸菌的另壹個重要作用,就是能夠抑制連作障礙產生的致病菌增殖。壹般情況下,致病菌如果增加,植物就會衰弱,有害線蟲也會急劇增加。乳酸菌抑制了致病菌的活動,有害線蟲也逐漸消失。(3) 假單胞菌類本實驗從土壤中分離到具有很強抗菌除臭能力的壹株熒光假單胞桿菌陜西變種(Pseudomonas fluorescens var shanxigensis)。熒光假單胞桿菌廣泛存在於土壤中,是定殖於植物根際的優勢細菌種群。由於此類細菌大量存在於植物根圍,又稱根際細菌(Rhizobacteria)。此類細菌以其分布廣泛、適應能力強、繁殖速度快、易於人工培養、對許多病原菌具有很強的拮抗作用,成為近年來報道最多、最具生防潛力和應用價值的生防菌。

(4) 酸母菌群酸母菌群(好氣性)它利用氨基酸、糖類及其它有機物質產生發酵力,產生出促進細胞分裂的活性化物質。酵母菌菌群中對於促進其它的有效微生物(如乳酸菌、放線菌)增殖所需要的基質(食物)的生產提供重要的給養保障。此外,酵母菌生產的單細胞蛋白是動物不可缺少的有效養份。(5)放線菌群放線菌(好氣性)是細胞和黴菌的中間形態。它從光合細菌中獲取氨基酸、氨素等作為基質,產生出各種抗生物質,可以直接抑制病原菌。它提前獲取有害黴菌和細菌增殖所需要的基質,從而抑制它們的增殖,並創造出其它有益微生物增殖的生存環境。放線菌和光合細菌組成的混合菌群,其抑菌作用比單壹放線菌成倍增加。另外,被放線菌分解的物質容易被動植物吸收,從而增強動植物對各種病害的抵抗性和免疫性。

(6)醋酸菌群醋酸桿菌(好氣性)它是氨素合成中具有代表性的微生物。它從光合細菌中攝取糖類固態氮,然後壹部分供給植物,另壹部分再還給光合細菌,形成好氣性和嫌氣性細菌結構的***生態。4.3 新型微生物抗菌除臭菌系的發酵工藝研究微生物抗菌除臭菌系是壹種新型復合微生物活性菌群。它由光合菌類、醋酸桿菌類、放線菌類、乳酸菌類、酵母菌類及假單胞菌類六大菌群微生物組成的壹個功能群體,如何將上述好氣性微生物和嫌氣性微生物按壹定的比例加以混合培養,形成多種多樣的微生物群落,各微生物在其生長過程中產生有用物質及其分泌物形成相互生長的基質和原料,通過相互***生、增殖關系形成壹個組成復雜、結構穩定、功能廣泛的具有多種多樣細菌的微生物群落的生物菌群,是壹個非常復雜的待解決的問題,其本身的生產工藝更表現出世界性的高科技水平。二、益生菌益生菌利用生物高新技術制成的綠色環保、無毒、副作用、無殘留的微生態制劑。是預防、改善腸道疾病,增強寵物免疫力。含超強活力的雙歧桿菌、乳酸桿菌、糞鏈球菌、放線菌、酵母菌及促進有益菌生長的營養物質。可調整和維持寵物腸道菌群平衡,對腸炎、腹瀉、食欲不振、消化不良、免疫力弱等疾病有良好的改善作用。作用原理1、形成占位,產生抑菌物質:高活性有益菌可在腸道粘膜迅速生長繁殖,形成對腸道保護的菌群屏障,保持有益菌的優勢,從而減少病菌的生長機會。有益菌分泌的益生菌素可有效抑制沙門氏菌、誌賀氏菌、李斯特菌、大腸桿菌等有害菌的生長繁殖,起到預防、治療各種腸炎、消化道疾病的作用。 2、提高機體免疫力:有益菌及其代謝物可提高寵物免疫球蛋白的濃度和巨噬細胞的活性,活化機體免疫功能,提高寵物對病原性物質(細菌、病毒)的抵抗力,因而可減輕寵物因運輸、驚嚇、環境變化引起的應激反應,提高抗應激能力。對寵物幼仔可補充母源抗體不足,提高成活率。對老年寵物可提高消化吸收功能,增強健康水平。 3、排毒、除臭:有益菌能有效轉化寵物腸內的遊離氨(胺)、硫化物,抑制腐敗菌的生長,使腸毒素失活。因此,可大大降低寵物排泄物的臭氣,減少毒素。從而達到有利寵物健康,優化飼養環境的目的。 4、提供營養促進吸收:有益菌能產生多種消化酶,如:澱粉酶、蛋白酶。能合成多種維生素,尤其是B族維生素,能分泌乳酸。有利於寵物消化吸收,提高動物體對飼料中鈣、磷、鐵的利用率。補充必要的營養物質,使寵物更健康。 5.產生有機酸,降低發病率:有益菌可發酵食品中的碳水化合物產生有機酸,維持寵物腸道的酸性環境,從而達到有效抑制病原菌的生長繁殖,減少寵物腸道發病率。參考文獻: · 微生物除臭評價與分析 - 江蘇環境科技 - 韓艷忠,韓梅,吳英春, · 汙水微生物除臭技術分析 - 安徽農業科學 - 周春火,邱雪紅,眭光華,彭艷玉, · 微生物除臭技術及產品 - 科技開發動態 - 無 · 微生物除臭劑的制備 - 今日科技 - 冷雲偉

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