李鳳 西南大學(xué)
為進(jìn)行環(huán)境中糞臭素和叫噪等有毒有惡臭味物質(zhì)的生物降解，為調(diào)節(jié)腸道中糞臭素、叫噪等有害物質(zhì)以及探索乳酸菌等腸道益生菌抗癌機(jī)理，畜牧研究人員開(kāi)展了對(duì)微生物降解利用糞臭素和叫睬的研究。
從涉及的菌株看包含了豬、家禽糞便中分離到的嗜溫梭菌，從堆肥中分離到的兼性厭氧無(wú)抱子革蘭氏陰性桿菌，從海欖雌沉積物中分離到的銅綠假單胞菌，不同乳桿菌和不同葡萄球菌的組合，養(yǎng)豬廢水中分離到的惡臭假單胞菌，產(chǎn)甲烷的菌群和硫酸鹽還原菌群。菌株來(lái)源多樣并且種類(lèi)不同，表明自然界存在多種可降解糞臭素的不同微生物。因此本試驗(yàn)以發(fā)酵肉制品的乳酸菌作為實(shí)驗(yàn)菌株，希望找到合適的乳酸菌以在生產(chǎn)發(fā)酵肉制品時(shí)同時(shí)降低糞臭素含量以降低公豬肉的擅味。
從培養(yǎng)方式看，李平等采用含1%酵母提取物的MsM培養(yǎng)基在300C、120r/min搖床發(fā)酵30天。Yin在含l.og/mL糞臭素的MsM培養(yǎng)基中，于30℃下?lián)u床(140r/min)培養(yǎng)。Gu等人采用的MsM培養(yǎng)基在25℃下厭氧培養(yǎng)。也有采用MSM培養(yǎng)基在22℃條件下厭氧培養(yǎng)考查海洋沉積物中微生物對(duì)糞臭素的利用。Kohdall6吩離到嗜溫梭菌用于糞臭素降解試驗(yàn)時(shí)分別采用了MsM和PYG兩種培養(yǎng)基，于37℃連續(xù)培養(yǎng)了4周。
Nakialzo采用胰酶解酪蛋白大豆培養(yǎng)基，37℃下進(jìn)行有氧搖床發(fā)酵或者靜置厭氧發(fā)酵7天。stolzenbach在利用乳酸菌和葡萄球菌制作添加公豬肉的發(fā)酵香腸時(shí)采用了25℃發(fā)酵5天的制作工藝。較多的研究者采用無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基旨在脅迫微生物以糞臭素作為C源或N源。由于試驗(yàn)涉及的菌株是厭氧或者兼性厭氧的特點(diǎn)，培養(yǎng)多采用了靜置培養(yǎng)，培養(yǎng)的溫度有較大的差異，可能有的考慮微生物生長(zhǎng)的最適溫度，有的考慮接近環(huán)境實(shí)際溫度。本試驗(yàn)也根據(jù)乳酸菌生長(zhǎng)的最適溫度選擇了37℃作為發(fā)酵溫度。另外在降解目標(biāo)有機(jī)物質(zhì)對(duì)發(fā)酵菌株有毒性時(shí)可以考慮使用“ persolventfermentation”即采用水一有機(jī)兩相發(fā)酵體系，親脂性的目標(biāo)物質(zhì)將更多分配到有機(jī)相中，在微生物生長(zhǎng)的水相中的濃度降低，減少對(duì)微生物的毒性，當(dāng)水相中的有機(jī)物濃度由于降解利用降低以后有機(jī)相中的目標(biāo)物質(zhì)逐步向水相中轉(zhuǎn)移。
從降解效率方面看不同研究者報(bào)道的降解結(jié)果有較大的差異。Kohda的研究發(fā)現(xiàn)從豬糞和家禽糞便中分離到的嗜溫梭菌在0.05%糞臭素濃度下發(fā)酵4個(gè)星期不同菌株可降解2.47%一32.18%的糞臭素。在海欖雌沉積物中分離到銅綠假單胞菌，當(dāng)糞臭素濃度小于2.srnrnol幾時(shí)3天發(fā)酵可完全降解，當(dāng)達(dá)到3.orornol/L時(shí)完全降解則需要7天，達(dá)到3.smmol幾時(shí)30天也僅能降解24.8%。并且如果以糞臭素作為唯一C源時(shí)Zrnnlol幾濃度的糞臭素也需要60天才能完全降解。Gullo等人研究發(fā)現(xiàn)產(chǎn)甲烷菌群降解1一1.5林mol幾的糞臭素需要36天左右的時(shí)間。并且Gu等人對(duì)產(chǎn)甲烷菌和硫酸鹽還原菌的研究表明硫酸鹽還原菌可完全降解糞臭素，產(chǎn)甲烷菌僅能轉(zhuǎn)化糞臭素而不能完全降解。
李平等從養(yǎng)豬廢水中分離到的惡臭假單胞菌經(jīng)30天培養(yǎng)后，當(dāng)糞臭素濃度低于2.smmol/L時(shí)可完全降解，濃度達(dá)到3.smmol凡和4.ommol凡時(shí)分別僅有53%和28%的糞臭素被降解，濃度達(dá)到5.ommol幾糞臭素不再被降解，固體平板上也沒(méi)有菌落生長(zhǎng)。Nakialzo等采用分離至堆肥的兼性厭氧革蘭氏陰性菌在糞臭素起始濃度loom叭時(shí)經(jīng)7天發(fā)酵有氧和無(wú)氧的條件下可分別消耗13.75和4.lm叭的糞臭素。不同研究者得到降解能力的差異可能有以下兒方面的原因。菌株差異、培養(yǎng)溫度時(shí)間以及培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)條件的差異。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)四株菌在不同條件下能降解2.83一28.05%的糞臭素，不同菌株以及營(yíng)養(yǎng)條件對(duì)降解能力都有較大的影響。
在營(yíng)養(yǎng)條件對(duì)微生物降解糞臭素的影響方面，不同研究者的研究結(jié)果并不一致，Kohda對(duì)嗜熱梭菌和Yin對(duì)銅綠假單胞菌的研究結(jié)果相同在營(yíng)養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基中糞臭素被降解速度更快，但是Nakia的研究發(fā)現(xiàn)兼性厭氧的無(wú)抱子革蘭氏陰性桿菌雖然在有氧或者厭氧條件下均能降解糞臭素但是要在葡萄糖耗竭之后才開(kāi)始降解糞臭素，并且有氧條件下的利用能力比無(wú)氧的條件下的能力更強(qiáng)。
我們的試驗(yàn)結(jié)果表明不同的菌株降解糞臭素受營(yíng)養(yǎng)情況的影響不同。StT6020受營(yíng)養(yǎng)狀況影響不明顯，但是限制碳源和氮源還是會(huì)降級(jí)降解的能力，而另外三株菌在限制營(yíng)養(yǎng)后降解能力還略有提高。可見(jiàn)營(yíng)養(yǎng)狀況對(duì)不同菌株及菌株降解能力的影響可能完全不同。
在微生物對(duì)糞臭素的耐受能力與降解能力之間的關(guān)系方面，雖然很多的研究都涉及了糞臭素對(duì)菌株生長(zhǎng)性的影響，但是將菌株耐受能力和菌株降解能力進(jìn)行同時(shí)比較的研究并不多，Kohdal在研究嗜溫梭菌對(duì)糞臭素的降解時(shí)發(fā)現(xiàn)降解能力最強(qiáng)的cmalenominatumA一3對(duì)糞臭素的耐受力比其他所有試驗(yàn)菌都低。我們的試驗(yàn)結(jié)果也表明雖然Str6刃O并不是四株菌中耐受能力最強(qiáng)的但是降解能力卻高于其他三株菌。以上結(jié)果都表明菌株或者菌株的耐受能力和其對(duì)糞臭素的降解能力間可能沒(méi)有必然的聯(lián)系。這也使得從環(huán)境中篩選糞臭素的降解菌的工作量和難度可能更大。
