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——摘自《水生生物學報》 摘要: 試驗對從健康養(yǎng)殖大黃魚腸道中分離篩選到的一株益生地衣芽孢桿菌X3914 的氨氮、殘餌降解特性進行了研究。結果表明, X3914 菌株降解氨氮的最適溫度、鹽度和pH 分別為30℃、2.0%和7.0, 在氨氮初始濃度為100 mg/L 時, 24h 內的氨氮降解率達到36.2%。通過向添加1%飼料的大黃魚養(yǎng)殖用水中接種1%和5%(體積比)的菌量(菌濃度約為9.0×108 cfu/L)來研究地衣芽孢桿菌濃度對降解飼料中蛋白質、淀粉的影響。結果表明, 接種5%菌量的降解率均高于1%菌量的降解率, 其中, 48h 內接種5%菌量的蛋白質和淀粉的降解率分別為35.2% 和52.6%。X3914 菌株具有較好的氨氮、飼料蛋白質和淀粉的降解能力, 在水產養(yǎng)殖上具有潛在的應用價值。 關鍵詞: 芽孢桿菌; 氨氮; 殘餌; 降解特性
近年來隨著人們生活水平的提高和環(huán)保意識的增強, 對水產品的安全和品質提出了新的更高要求,但是由于水產養(yǎng)殖集約化、高密度飼養(yǎng)模式的大規(guī)模應用, 使得養(yǎng)殖水體中有機物、氨氮和亞硝酸氮等污染物的濃度增加, 不但導致水質惡化, 而且直接毒害養(yǎng)殖動物[1], 引起病害的頻繁發(fā)生, 水產品品質也在不斷下降, 養(yǎng)殖水體生態(tài)遭到嚴重破壞。針對水產養(yǎng)殖中出現(xiàn)的這些問題, 微生態(tài)制劑的調控技術已經成為解決養(yǎng)殖水域污染病害問題的有效手段之一[2]。相對于傳統(tǒng)的物理和化學方法而言, 微生態(tài)技術具有成本低、收效大、無二次污染等優(yōu)點, 是當前環(huán)境治理尤其是水環(huán)境污染治理的研究熱點[3]。 研究表明, 具有高效除氮能力的細菌既有自養(yǎng)型細菌(硝化細菌[4]、光合細菌[5]等), 也有惡臭假單胞菌(Pseudomonas putida)[6] 、芽孢桿菌(Bacillussp.)[7]等異養(yǎng)型細菌。目前芽孢桿菌是水產養(yǎng)殖中應用最多的微生物之一。主要是由于芽孢桿菌[8]不但在分離和培養(yǎng)方面對營養(yǎng)和環(huán)境條件均有較低要求,具有生長速率快、溶解氧要求濃度低、能忍受酸性的環(huán)境等優(yōu)點[8—10]; 而且芽孢桿菌(Bacillus sp.)有利于提高養(yǎng)殖生物的消化機能, 促進其對營養(yǎng)物質的吸收[11], 降解水體中的有機碎屑, 減少氨氮、亞硝酸鹽、硫化氫等有毒有害物質, 起到優(yōu)化養(yǎng)殖環(huán)境, 促進水環(huán)境生態(tài)良性循環(huán)等功效。
氨氮是水中離子銨和分子氨的總稱, 離子銨的毒性與水環(huán)境的pH、溫度、鹽度、溶解氧等因子有關。目前芽孢桿菌屬的細菌用于水體氨氮降解的研究以枯草芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌和芽孢乳桿菌為主, 而地衣芽孢桿菌較少報道。本試驗用從健康養(yǎng)殖的大黃魚腸道中分離篩選到的一株益生菌——地衣芽孢桿菌X3914, 旨在對其氨氮降解特性及殘餌的降解能力進行研究, 獲得其降解氨氮、殘余餌料蛋白質和淀粉的規(guī)律, 為養(yǎng)殖水體的氨氮污染及殘餌的去除探求一種更為有效的方法。
1. 菌株X3914 降解特性 氨氮的生物降解主要是由細菌分泌酶系進行, 氨氮降解菌株對氨氮的降解之前需對氨氮進行吸附[17],在一定程度上菌株對氨氮的降解能力受到氨氮吸附能力的制約。X3914 菌株生長速率最大的時期亦是反應液中氨氮含量下降最快的時期, 表明菌的生長與氨氮的降解是同步進行的。與吳偉等 [17]所使用的諾卡氏菌株的生長率略落后于氨氮濃度的降低相比, 表明在這種接種量下, X3914 菌株具有更高的氨氮吸附效率, 具有更大的降解效率。本試驗結果也與侯穎等[18]報道的巨大芽孢桿菌具有相同的特性, 說明X3914 菌株在最大活性范圍內可有效發(fā)揮氨氮降解作用。
溫度、鹽度和pH 等主要影響菌株的酶系活性,影響微生物的生長代謝, 進而影響菌株對氨氮的降解能力。本試驗結果表明在溫度為20℃—40℃, 鹽度為1.0%—2.5%, pH 為6—9 之間也有相當高的活性, 說明該菌株無論在海水還是淡水中均具有潛在的廣泛應用潛力。目前地衣芽孢桿菌對鹽度的適應性還未見報道,所以本實驗首次對該菌株的鹽度適應性進行了研究。X3914 菌株在鹽度為1%—3%范圍內有很高的氨氮降解效率, 也證明在自然海水(鹽度2.69%)中,該菌的生長并未受到明顯影響, 將其制成益生菌后在海水養(yǎng)殖方面有一定的應用潛力。
在本試驗中X3914 菌株在氨氮初始濃度100mg/L 時具有很高的活性, 在100 mg/L 與150 mg/L之間下降明顯, 在一定程度上說明高濃度的氨氮超出細菌生長所需, 產生一定的抑制作用, 導致氨氮降解率下降, 但還具有很大降解效率, 此與侯穎等[18]報道的巨大芽孢桿菌的氨氮初始濃度50 mg/L 相比,對氨氮的降解能力具有更大的優(yōu)勢。本試驗菌株在100 mg/L、24h 的降解率只達到36.2%, 與上面的菌株95%相比, 還需要繼續(xù)馴化, 以達到高效生產的需要。
2. 菌株X3914 對氨氮以及殘餌中蛋白質、淀粉的降解能力 當以大黃魚養(yǎng)殖用水為基質, 向添加1%飼料的培養(yǎng)基中分別接種5%和1%的菌量, 發(fā)現(xiàn)5%的接種量的降解率均高于1%的接種量的降解率, 說明在一定量殘餌濃度下, 加大接種量有利于殘餌的加速降解。這可能是由于菌株的群體效應能快速發(fā)揮,菌株的代謝活性更大。與謝航等[3]報道的地衣芽孢桿菌72h 對飼料中蛋白質與淀粉降解率均約為60%的結果相比, 在本試驗中地衣芽孢桿菌X3914 菌株48h 對水體中飼料蛋白質和淀粉的降解率分別是35.2%和52.6%, 可能是由于前者利用搖床培養(yǎng)增加了菌體同飼料的接觸機會, 增加了培養(yǎng)液中的溶氧濃度, 使菌體快速生長并分泌蛋白酶、淀粉酶進行降解作用引起。但本實驗是最大化模擬自然狀態(tài),所以未進行搖床培養(yǎng), 以求獲得較真實的效果。
無論是侯穎等[18]還是謝航等[3], 均是只針對菌株的一種降解能力來進行研究, 兩種或者多種降解能力的研究尚未見報道。因此, 我們認為本試驗中的X3914 菌株具有較好的氨氮、飼料蛋白質和淀粉的降解能力, 可以確定其在水產養(yǎng)殖上具有潛在的應用價值。若要將其應用于實際生產中, 尚需對該菌株進行馴化, 對其降解特性、降解機理等多方面內容做進一步深入研究, 使其更好地應用于水質的凈化處理。
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發(fā)表于 2014-11-18 13:59:59
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