粪臭素的微生物利用
李凤 西南大学
为进行环境中粪臭素和叫噪等有毒有恶臭味物质的生物降解，为调节肠道中粪臭素、叫噪等有害物质以及探索乳酸菌等肠道益生菌抗癌机理，畜牧研究人员开展了对微生物降解利用粪臭素和叫睬的研究。
从涉及的菌株看包含了猪、家禽粪便中分离到的嗜温梭菌，从堆肥中分离到的兼性厌氧无抱子革兰氏阴性杆菌，从海榄雌沉积物中分离到的铜绿假单胞菌，不同乳杆菌和不同葡萄球菌的组合，养猪废水中分离到的恶臭假单胞菌，产甲烷的菌群和硫酸盐还原菌群。菌株来源多样并且种类不同，表明自然界存在多种可降解粪臭素的不同微生物。因此本试验以发酵肉制品的乳酸菌作为实验菌株，希望找到合适的乳酸菌以在生产发酵肉制品时同时降低粪臭素含量以降低公猪肉的擅味。
从培养方式看，李平等采用含1%酵母提取物的MsM培养基在300C、120r/min摇床发酵30天。Yin在含l.og/mL粪臭素的MsM培养基中，于30℃下摇床(140r/min)培养。Gu等人采用的MsM培养基在25℃下厌氧培养。也有采用MSM培养基在22℃条件下厌氧培养考查海洋沉积物中微生物对粪臭素的利用。Kohdall6吩离到嗜温梭菌用于粪臭素降解试验时分别采用了MsM和PYG两种培养基，于37℃连续培养了4周。
Nakialzo采用胰酶解酪蛋白大豆培养基，37℃下进行有氧摇床发酵或者静置厌氧发酵7天。stolzenbach在利用乳酸菌和葡萄球菌制作添加公猪肉的发酵香肠时采用了25℃发酵5天的制作工艺。较多的研究者采用无机盐培养基旨在胁迫微生物以粪臭素作为C源或N源。由于试验涉及的菌株是厌氧或者兼性厌氧的特点，培养多采用了静置培养，培养的温度有较大的差异，可能有的考虑微生物生长的最适温度，有的考虑接近环境实际温度。本试验也根据乳酸菌生长的最适温度选择了37℃作为发酵温度。另外在降解目标有机物质对发酵菌株有毒性时可以考虑使用“ persolventfermentation”即采用水一有机两相发酵体系，亲脂性的目标物质将更多分配到有机相中，在微生物生长的水相中的浓度降低，减少对微生物的毒性，当水相中的有机物浓度由于降解利用降低以后有机相中的目标物质逐步向水相中转移。
从降解效率方面看不同研究者报道的降解结果有较大的差异。Kohda的研究发现从猪粪和家禽粪便中分离到的嗜温梭菌在0.05%粪臭素浓度下发酵4个星期不同菌株可降解2.47%一32.18%的粪臭素。在海榄雌沉积物中分离到铜绿假单胞菌，当粪臭素浓度小于2.srnrnol几时3天发酵可完全降解，当达到3.orornol/L时完全降解则需要7天，达到3.smmol几时30天也仅能降解24.8%。并且如果以粪臭素作为唯一C源时Zrnnlol几浓度的粪臭素也需要60天才能完全降解。Gullo等人研究发现产甲烷菌群降解1一1.5林mol几的粪臭素需要36天左右的时间。并且Gu等人对产甲烷菌和硫酸盐还原菌的研究表明硫酸盐还原菌可完全降解粪臭素，产甲烷菌仅能转化粪臭素而不能完全降解。
李平等从养猪废水中分离到的恶臭假单胞菌经30天培养后，当粪臭素浓度低于2.smmol/L时可完全降解，浓度达到3.smmol凡和4.ommol凡时分别仅有53%和28%的粪臭素被降解，浓度达到5.ommol几粪臭素不再被降解，固体平板上也没有菌落生长。Nakialzo等采用分离至堆肥的兼性厌氧革兰氏阴性菌在粪臭素起始浓度loom叭时经7天发酵有氧和无氧的条件下可分别消耗13.75和4.lm叭的粪臭素。不同研究者得到降解能力的差异可能有以下儿方面的原因。菌株差异、培养温度时间以及培养基营养条件的差异。本试验研究发现四株菌在不同条件下能降解2.83一28.05%的粪臭素，不同菌株以及营养条件对降解能力都有较大的影响。
在营养条件对微生物降解粪臭素的影响方面，不同研究者的研究结果并不一致，Kohda对嗜热梭菌和Yin对铜绿假单胞菌的研究结果相同在营养丰富的培养基中粪臭素被降解速度更快，但是Nakia的研究发现兼性厌氧的无抱子革兰氏阴性杆菌虽然在有氧或者厌氧条件下均能降解粪臭素但是要在葡萄糖耗竭之后才开始降解粪臭素，并且有氧条件下的利用能力比无氧的条件下的能力更强。
我们的试验结果表明不同的菌株降解粪臭素受营养情况的影响不同。StT6020受营养状况影响不明显，但是限制碳源和氮源还是会降级降解的能力，而另外三株菌在限制营养后降解能力还略有提高。可见营养状况对不同菌株及菌株降解能力的影响可能完全不同。
在微生物对粪臭素的耐受能力与降解能力之间的关系方面，虽然很多的研究都涉及了粪臭素对菌株生长性的影响，但是将菌株耐受能力和菌株降解能力进行同时比较的研究并不多，Kohdal在研究嗜温梭菌对粪臭素的降解时发现降解能力最强的cmalenominatumA一3对粪臭素的耐受力比其他所有试验菌都低。我们的试验结果也表明虽然Str6刃O并不是四株菌中耐受能力最强的但是降解能力却高于其他三株菌。以上结果都表明菌株或者菌株的耐受能力和其对粪臭素的降解能力间可能没有必然的联系。这也使得从环境中筛选粪臭素的降解菌的工作量和难度可能更大。
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