新型纯化硝化菌剂的制备研究

中国水产门户网报道  
　　近年来，硝化细菌已逐渐成为水产养殖界的热门话题，它在水产养殖中的重要性开始引起广泛的注意，可以说，迄今为止，在大规模、集约化的水产养殖模式中，如果没有硝化细菌参与其中的净水作用，想获得成功的养殖，是相当困难的。
　　众所周知，鱼、虾等水产动物吃、喝、排泄、生活、休息都是在水体中进行的，那么，如何管理水体的水质以便适合它的生长、生存、健壮就成了重要的问题。尤其是现代集约化养殖长期累积了大量养殖生物排泄物，所有有机物的排泄物，甚至其尸体，在异养性细菌的作用下，其中的蛋白质及核酸会慢慢分解，产生大量氨等含氮有害物质。氨在亚硝化菌或光合细菌作用下转化成亚硝酸，亚硝酸与一些金属离子结合以后可以形成亚硝酸盐,而亚硝酸盐又可以和胺类物质结合,形成具有强烈致癌作用的亚硝胺。因此，亚硝酸盐常与恶名昭彰的氨相提并论，由于亚硝酸盐长期蓄积中毒，会使鱼、虾等抗病力降低，易招致各种病原菌的侵袭，故常被视为是鱼、虾的致病根源。然而,当亚硝酸在硝化菌的硝化作用下转变成硝酸后,很容易形成硝酸盐,从而成为可以被植物吸收利用的营养物质。所以说,硝化细菌与养殖环境的关系十分密切。
　　目前市面上宣称具有硝化作用的一些异养菌及真菌，虽然也能将氨氧化成硝酸盐，但通常只能利用有机碳源获取能量，不能利用无机碳源，其对氨的氧化作用十分微弱，反应速度远比自养性硝化细菌慢，不能被视为真正的硝化作用。硝化作用必须依赖于自养性硝化细菌来完成。
　　养殖池中有丰富的氮源，原本很适于硝化细菌生长，不过由于养殖池中存在大量的异养菌，受到异养性细菌的排斥作用，适合硝化细菌栖息的地方，相对自然环境显然少得多，因此无足够数量的自养性硝化细菌来消费过量的亚硝酸氮，这就是问题所在。
　　一、硝化细菌的基本概念硝化细菌系指利用氨或亚硝酸盐作为主要生存能源，以及能利用二氧化碳作为主要碳源的一类细菌。硝化细菌是古老的细菌之一，其广泛分布于土壤、淡水、海水及污水处理系统中，却鲜少大量出现，原因在于硝化细菌的分布会受到许多环境因素的影响，如氮源、温度、氧气浓度、渗透压、酸碱度和盐度等等。
　　硝化细菌分为亚硝化菌与硝化菌，亚硝化菌的主要功能是将氨氮转化为亚硝酸盐；硝化菌的主要功能是将亚硝酸盐转化为硝酸盐。氨氮和亚硝酸盐都是在水产养殖过程中产生的有毒物质且亚硝酸盐还是强烈的治癌物质，因此如何降解这两种物质，是科学工作者近年来的工作重点。由于亚硝化菌的生长速度比较快且光合细菌也具有降解氨氮的作用，因此现代养殖已能成功地将氨氮控制在较低的水平上。而对于亚硝酸盐，由于自然界中的硝化菌生长极慢且还没有发现有其它的任何微生物可代替硝化菌的功能，所以养殖过程中产生的亚硝酸盐就成为阻碍养殖发展的关键因素。科研人员经过多年努力，通过大量的实验筛选，最终研制成功一种新型的纯化硝化菌制剂———“硝化宝”，它能有效地将亚硝酸盐降至规定的浓度。
　　二、硝化菌制剂的生物学特性生物为了生长和繁殖，除了需要可用于构建细胞成分的基本物质外，也需获得能量。硝化菌是一种化能自养菌，是利用无机物质获得能量的，利用亚硝态氮获得合成反应所需的化学能，在体内制造糖类，而制造糖类需要相当长的时间，不像其他异养性细菌可从有机物中直接分解及摄取所需要的糖类，因此硝化菌生长和繁殖速率远比一般异养性细菌来得慢，自然条件下，硝化和脱氮效果不能满足正常养殖的需要。温度、酸碱度和水中的溶解氧浓度对硝化细菌的生长均具有重要影响。
　　硝化菌制剂———“硝化宝”是取自海洋中的硝化细菌经特殊工艺筛选得到的硝化能力极强的纯化硝化细菌菌株，其适宜生长温度为10~37℃，适宜生长pH为6.0~8.5。该菌体积小，接种到肉汤琼脂培养基上，不能生长，是严格的自养菌。
　　“硝化宝”是化能自养型微生物，是以氧化无机物产生的化学能为能源，并利用外来的能量，以二氧化碳或碳酸盐为碳源合成细菌本身的有机物，能直接分解和利用亚硝酸盐。其主要特性是自养性，生长速率低，好氧性，依附性和产酸性等。
　　硝化菌是生物脱氮过程中起主要作用的微生物，水中硝化菌的数量直接影响硝化效果和生物脱氮效率，硝化菌制剂的浓度与硝化效率成正比。
　　三、硝化菌制剂的核心技术“硝化宝”是采用现代生物工程技术，配合国际先进的生产、检测设备，大规模获得了能应用于水产养殖业的高效硝化细菌产品。核心技术包括硝化细菌的高效连续富集培养技术、定向驯化技术、大规模培养技术和先进的制剂技术等等。
　　1.硝化细菌的高效连续富集培养技术富集培养又称强化培养，是指在基础培养基中加入特殊养分，使难于在一般培养基生长的菌种能够生长的一种培养方法。自然界中存在的硝化菌由于其硝化效率低，不能直接用于养殖池塘的亚硝酸盐降解。所谓高效连续富集培养技术是指筛选和富集高效硝化细菌的方法，即采用世界先进的德国进口生物技术设备，在无菌条件下从自然界中连续富集能降解亚硝酸盐的硝化菌。该技术能根据科研人员的需要，采用含高浓度的亚硝酸盐体系，将小到微米级的高效硝化菌收集起来。所以，采用高效连续富集培养技术得到的硝化菌具有很强的亚硝酸盐降解能力。
　　2.硝化细菌的定向驯化技术获得了亚硝酸盐降解能力强的高效硝化菌后，科研人员通过定向驯化技术，以使收集到的硝化菌能在自然条件下快速生长和高效降解养殖池中的亚硝酸盐。
　　研究过程中，我们首先对硝化菌的生长速度进行了驯化，将生长速率低的硝化菌株不断淘汰，最终获得了生长速率高的优良菌株，这一过程能保证硝化菌在养殖池中进行快速生长繁殖，并保持一定的数量。在此基础上，我们对硝化菌的亚硝酸盐降解能力进行了驯化，获得了能快速降解亚硝酸盐的优良菌株，这一过程保证了硝化菌能将池塘中的大量亚硝酸盐降低到适宜的浓度，即驯化后的硝化菌其所谓的“吃亚硝酸盐”的能力大幅度提高了。
　　此外，科研人员采用定向驯化技术，使高效硝化菌的适应能力大幅度提高了。定向驯化技术还保证了硝化菌能在不同的温度和不同的酸碱度下保持快速生长繁殖和快速降解亚硝酸盐的能力，为高效硝化菌的大面积推广应用奠定了坚实的基础。
　　3.硝化细菌的大规模培养技术将通过高效连续富集培养技术和定向驯化技术得到的高效硝化菌应用于养殖业，产品成本是关键。而硝化菌的大规模培养技术为其实际应用开辟了新的篇章。科研人员采用先进的德国进口培养设备和生物工程技术相结合，经过苦心研究，终于成功获得了高效硝化菌的大规模培养工艺。该技术是采用补料间歇培养工艺，在培养温度控制、营养物质的添加、溶解氧浓度和酸碱度的全自动控制等方面作了详细的研究。试验结果表明，高效硝化菌产品生长速度快、适应能力强、硝化菌浓度高、亚硝酸盐降解能力强。所以，硝化菌的大规模培养技术是产品走向实际应用的关键。
　　4.先进的制剂技术众所周知，微生物在液体中很难长时间存放，要使硝化菌商品化走向市场，其制剂技术也极其重要。为此，科研人员采用进口设备以物理的方式使硝化菌处于“休眠”状态再进行干燥得到干菌，然后配以保护剂、吸咐剂等制得硝化菌制剂，最后采用无氧包装。其特点是保存时间长、活化率高。硝化菌的制剂技术终于使硝化菌能够产业化并成功地走向市场。　　 
 

                                                                编辑：王宇