生物質(zhì)的應(yīng)用

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生物質(zhì)的應(yīng)用范文第1篇

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代生物技術(shù)  廢水生物處理  生物修復(fù)  水處理劑

        0 引言 

        隨著工業(yè)的高速發(fā)展，水環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重地威脅著人類的生存環(huán)境，制約著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。因此，水污染控制成為全世界共同關(guān)注的問題。目前的水處理技術(shù)中，生物處理法已成為世界各國控制水污染的主要手段，尤其是現(xiàn)代生物技術(shù)將成為水污染控制領(lǐng)域重點(diǎn)開發(fā)和應(yīng)用的技術(shù)手段，主要應(yīng)用于廢水處理、生物修復(fù)以及微生物水處理劑等方面。

        1 現(xiàn)代生物技術(shù)的內(nèi)容與特點(diǎn)

        現(xiàn)代生物技術(shù)是指以dna 技術(shù)為先導(dǎo)，包括微生物工程、細(xì)胞工程、酶工程、基因工程、蛋白質(zhì)工程和生物修復(fù)技術(shù)在內(nèi)的一系列生物高新技術(shù)的統(tǒng)稱[1，2]。其中每個(gè)方面都有其特定的理論基礎(chǔ)和不同的應(yīng)用領(lǐng)域，但它們之間又相互補(bǔ)充和銜接，形成一個(gè)完整的體系。

        生物技術(shù)的特點(diǎn)大致有[3]：①以生物為對象，不依賴地球上的有限資源,而是著眼于再生資源的利用；②在常溫、常壓下進(jìn)行，過程簡單，可連續(xù)化操作，并可節(jié)約能源，減少環(huán)境污染；③開辟了生產(chǎn)高純度、優(yōu)質(zhì)、安全可靠的生物制品的新途徑；④可解決常規(guī)技術(shù)和傳統(tǒng)方法不能解決的問題；⑤可定向地按人們的需要?jiǎng)?chuàng)造新物種、新品種和其他有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的生命類型。

        2 現(xiàn)代生物技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用

        廢水生物處理是利用微生物的生命活動(dòng)過程對廢水中的污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化，從而使廢水得到凈化的處理方法。廢水生物處理技術(shù)發(fā)展迅速，好氧法、厭氧生物法以及生物發(fā)酵法已趨于成熟，所以，這里只介紹固定化等新興技術(shù)。

        2.1 固定化微生物技術(shù) 固定化微生物技術(shù)是生物工程領(lǐng)域中的一項(xiàng)新技術(shù)。進(jìn)入80年代后國內(nèi)外開始應(yīng)用這種具有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)的新技術(shù)來處理工業(yè)廢水和分解難生物降解的有機(jī)物質(zhì)，一些具有特異性的優(yōu)勢菌種不斷得到改造或創(chuàng)造，將這些高效專性菌如脫色菌、脫氮、脫磷菌假單胞菌等進(jìn)行固定化后，菌體密度提高，大大提高了處理效率，尤其是對難降解有毒物質(zhì)有明顯優(yōu)勢。王增長等人利用新研制的聚集—交聯(lián)固定化細(xì)胞技術(shù)，將篩選的高效優(yōu)勢脫色菌種固定在活性污泥上，投加于“厭氧—好氧—生物濾池 ”工藝流程中，處理印染廢水，結(jié)果表明：出水色度極低，處理后的水可回用[4]。

        2.2 生物強(qiáng)化處理技術(shù) 為了提高廢水處理的效果，而向廢水中投加從自然界中篩選的優(yōu)勢菌種或通過基因組合技術(shù)產(chǎn)生的高效菌種，以去除某一種或某一類有害物質(zhì)。主要強(qiáng)化方法有：①高濃度活性污泥法，以高污泥濃度和長泥齡來促進(jìn)對難分解物質(zhì)的處理，加快反應(yīng)速度。日本用該法處理難分解的聚乙烯醇和糞便污水取得顯著效果[5]。②生物—鐵法，是在普通活性污泥中加入無機(jī)鹽，多用鐵鹽(氫氧化鐵或氧化鐵粉)，形成生物鐵絮凝體活性污泥，具有高濃度活性污泥法的特點(diǎn)，主要用來提高除磷效果。③生物—活性炭法，綜合利用微生物氧化能力和活性炭良好的吸附能力，使二者產(chǎn)生協(xié)同增效作用。在該系統(tǒng)中，每g活性炭去除 1～3gcod ，分解廢水毒性能力明顯增強(qiáng)，同時(shí)提高脫氮水平。

        2.3　生物反應(yīng)器技術(shù)　生物反應(yīng)器技術(shù)，是現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主要方向?，F(xiàn)代化的新型生物膜反應(yīng)器，其共同特點(diǎn)是反應(yīng)器內(nèi)裝有比表面大的載體，有利于微生物附著生長形成生物膜，供氣或供給的其他反應(yīng)條件優(yōu)越，污染物具有充分的時(shí)間與微生物接觸，有利于增強(qiáng)微生物的分解代謝能力。目前，2000m3的反應(yīng)器已經(jīng)問世。雖然其處理能力較低，造價(jià)較高，但其管理方便 ，運(yùn)行費(fèi)用低，所以歐美地區(qū)約有 7%的污水處理廠采用該技術(shù)[6]。

        3 生物修復(fù)技術(shù)

        生物修復(fù)技術(shù)[7]是利用生物，特別是微生物將土壤、地下水或海洋中污染物現(xiàn)場降解為co2和h2o或轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的工程技術(shù)系統(tǒng)。這項(xiàng)技術(shù)正被用于清除地下水、廢水中的污染物。金屬雖然不能被生物降解，但微生物可將其轉(zhuǎn)移或降低其毒性。為了加快去除污染物的進(jìn)程，常常采用許多強(qiáng)化措施，使自然生態(tài)系統(tǒng)維持原狀的前提下，使受污染的環(huán)境得以修復(fù)。研究表明 ，生物修復(fù)與傳統(tǒng)的物化法相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：①經(jīng)濟(jì)，僅為物化法30%-50%；②對環(huán)境影響小，不產(chǎn)生二次污染，遺留問題少；③最大限度地降低污染物的濃度；④修復(fù)時(shí)間較短，就地修復(fù)，操作方便。

        生物修復(fù)中主要涉及兩大問題，即有效性和安全性評(píng)價(jià)。為提高有效性今后將應(yīng)用分子微生物學(xué)分離、鑒別、制造更高效降解和聚集有害有毒化合物的微生物。為提高生物修復(fù)的安全性評(píng)價(jià)水平，需發(fā)展鑒定微生物的分子生物技術(shù)，以確定微生物在環(huán)境中的去留和基因[8]。

        4 微生物水處理劑

        微生物水處理劑主要集中在以下幾個(gè)方面：①微生態(tài)制劑。微生態(tài)制劑是一種由優(yōu)勢互補(bǔ)的微生物菌群、繁殖促進(jìn)劑和活化劑配制而成的活性微生物制劑，已經(jīng)在保健領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。用于環(huán)境凈化的微生態(tài)制劑由于其應(yīng)用范圍廣、使用安全、無副作用，為區(qū)域環(huán)境保護(hù)提供了新的重要手段。歐美近年來加快了這方面的研究開發(fā)，已有采用微生態(tài)制劑原位修復(fù)水體的成功實(shí)例[9]。②生物吸附劑。生物吸附劑是廢水生物處理的一個(gè)新的發(fā)展方向，主要有兩大類：一類是高比表面積和高吸附率的生物體吸附水中的污染物；另一類是集生物吸附和生物降解能力為一體凈化廢水中的污染物的生物吸附劑。目前生物吸附劑的固定化技術(shù)使生物與離子交換樹脂一樣能解吸回收金屬和重復(fù)利用。③微生物絮凝劑。微生物絮凝劑是利用生物技術(shù)，通過微生物發(fā)酵，抽提精制而得到的一種具有生物分解性和安全性的新型、高效、無毒的廉價(jià)的水處理劑，這些是無機(jī)或有機(jī)合成高分子絮凝劑所不具備的。其特點(diǎn)是降解性能好，成本低，無二次污染等。目前，已篩選出19種具有絮凝能力的微生物，其中，霉菌8 種，細(xì)菌5種，放線菌5種，酵母菌1種[10]。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，微生物水處理劑的開發(fā)與應(yīng)用具有良好的前景。

        現(xiàn)代生物技術(shù)在水污染控制領(lǐng)域已顯示出獨(dú)特的魅力和應(yīng)用前景。但筆者認(rèn)為，今后應(yīng)從四個(gè)方面進(jìn)行深入研究：①分離、篩選和培養(yǎng)高效降解菌，利用微生物共代謝作用、多菌種協(xié)同作用降解難降解污染物；②構(gòu)建高效反應(yīng)器，優(yōu)化運(yùn)行條件，探索新技術(shù)新方法；③開發(fā)高效、無毒、廉價(jià)、可大批量生產(chǎn)的微生物水處理劑；④著力實(shí)踐和推廣生物修復(fù)示范工程，為生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供有力的技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)：

[1]李亞一.生物技術(shù)[m].北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社.1994.1.

[2]王凱軍.發(fā)達(dá)國家環(huán)境生物技術(shù)研究規(guī)劃簡介[j].給水排水.1996.22（9）：7-9.

生物質(zhì)的應(yīng)用范文第2篇

[關(guān)鍵詞]生物技術(shù)；水污染；治理；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：X5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）11-0210-01

生物技術(shù)也稱作生物增強(qiáng)技術(shù)、投菌法，主要是指立足于現(xiàn)代生命科學(xué)的基礎(chǔ)上，結(jié)合其他類型的科學(xué)原理，通過現(xiàn)代化的科技來對生物體或加工生物原料進(jìn)行改造，從而滿足社會(huì)群體的實(shí)際需求或者達(dá)到某種應(yīng)用目的。從整體情況來看，生物技術(shù)主要包括發(fā)酵技術(shù)和現(xiàn)代生物技術(shù)，屬于一門現(xiàn)代化的學(xué)科，具有一定的復(fù)雜性和綜合性，逐漸得到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。加強(qiáng)生物技術(shù)在水污染治理中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行探索和研究，有助于促進(jìn)社會(huì)的水資源的合理應(yīng)用。

1 生物技術(shù)的作用機(jī)理分析

生物技術(shù)的作用機(jī)理的最直接作用就是促進(jìn)微生物底物的直接利用分解，具有良好的應(yīng)用效果。生物技術(shù)的共代謝作用也是作用機(jī)理的一個(gè)重要方面，針對某些不能夠被微生物直接降解的有害物質(zhì)，在底物存在的條件下，微生物能夠促進(jìn)有害物質(zhì)的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生改變，從而實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)物的降解，促進(jìn)應(yīng)用目的的達(dá)成。就作用機(jī)理中基因水平轉(zhuǎn)移作用來看，具有較好的應(yīng)用價(jià)值，通過生物強(qiáng)化技術(shù)的有效應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對具備特定特征代謝基因的微生物進(jìn)行引入，立足于基因的基礎(chǔ)上，促進(jìn)了自然基因的交換以及代謝途徑的構(gòu)建，從而有效的提高了生物強(qiáng)化技術(shù)的實(shí)際使用價(jià)值，降解有機(jī)污染物的實(shí)際效果較為明顯，因而在水污染治理中具有良好的應(yīng)用價(jià)值。

2 生物強(qiáng)化菌劑的來源分析

從宏觀層面來看，生物強(qiáng)化菌劑是生物強(qiáng)化技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的前提和基礎(chǔ)，為生物強(qiáng)化技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展起到了一定的推動(dòng)作用。相關(guān)研究資料現(xiàn)實(shí)，生物強(qiáng)化菌劑的形成具有一定的特殊性，一方面可以通過特定環(huán)境進(jìn)行分離篩選，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行馴化培養(yǎng)方可獲得，另一方面，可以使由經(jīng)過基因工程構(gòu)建的菌株經(jīng)過一定條件作用后進(jìn)行妥善的保存，在有需要的時(shí)候提取出來，結(jié)合應(yīng)用目的及使用需求進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合，并加入標(biāo)準(zhǔn)化的處理系統(tǒng)，從而配制出標(biāo)準(zhǔn)化的液體會(huì)粉劑生物增強(qiáng)制品。

2.1 自然環(huán)境篩選方面，獲得特定功能微生物的重要方式是從自然環(huán)境獲取或者污染場地直接分離，這兩種方式都具有較好的應(yīng)用效果，能夠獲取高效的菌種，且實(shí)際操作具有便捷性和高效性，從自然環(huán)境篩選高效菌種的具體操作步驟見圖1。

2.2 構(gòu)建基因工程菌方面，可以結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行統(tǒng)籌分析，進(jìn)而才去生物工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)對主導(dǎo)型基因的導(dǎo)入，促進(jìn)菌體的實(shí)際適應(yīng)性和處理能力的提升。具體來講，主要是將微生物細(xì)胞中參與富集和降解過程的主導(dǎo)型基因?qū)氲竭m應(yīng)能力較強(qiáng)且繁殖能力較強(qiáng)的受體菌株內(nèi)部，進(jìn)而提高菌體對金屬以及實(shí)際降解存在難度的污染物的處理效果，從而實(shí)現(xiàn)生物工程技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的有效發(fā)揮?；蚬こ叹脑敿?xì)構(gòu)建過程見圖2。相關(guān)研究資料現(xiàn)實(shí)，實(shí)際應(yīng)用中的大部分基因工程菌是通過基因轉(zhuǎn)移或者原生質(zhì)體融合來獲得。

2.2.1就質(zhì)粒介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移來看，質(zhì)粒屬于較小的DNA分子，能夠自主進(jìn)行復(fù)制，在特定條件下，質(zhì)粒能夠賦予宿主細(xì)胞在化學(xué)毒物環(huán)境中的實(shí)際生存能力。相關(guān)學(xué)者通過對質(zhì)粒的實(shí)際特性進(jìn)行分析和研究，促進(jìn)基因工程技術(shù)的完善，從而推動(dòng)了質(zhì)粒介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移的形成，在基因工程上具有較好的應(yīng)用價(jià)值。

2.2.2 就原生質(zhì)體融合來看，其在實(shí)際應(yīng)用過程中，主要是通過人為的方式，來實(shí)現(xiàn)遺傳性狀存在差異的兩個(gè)細(xì)胞原生質(zhì)體的有機(jī)融合，促進(jìn)間距雙親遺傳性狀的穩(wěn)定重組子的有機(jī)融合。該項(xiàng)技術(shù)的形成和發(fā)展，促進(jìn)了遠(yuǎn)緣菌株的基因重組的高效性和可靠性，推動(dòng)了遺傳物質(zhì)之間的完整性傳遞，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。就實(shí)際情況來看，當(dāng)前社會(huì)對于原生質(zhì)體融合在廢水處理中的實(shí)際應(yīng)用僅僅是停留在實(shí)驗(yàn)室水平內(nèi)。

2.3 商業(yè)菌劑的購買方面，商業(yè)菌劑的組成內(nèi)容復(fù)雜，包括自養(yǎng)、異樣和兼性菌等，具有一定的混合性。在實(shí)際應(yīng)用過程中，商業(yè)菌劑能夠?qū)崟r(shí)對污染進(jìn)行處理，具有良好的安全性和便捷性。與此同時(shí)，商業(yè)菌劑的有效應(yīng)用，能夠最大程度上縮短微生物的培養(yǎng)基馴化時(shí)間，切實(shí)提高系統(tǒng)的啟動(dòng)效率，并提高系統(tǒng)中有效微生物的實(shí)際濃度，具有較好的應(yīng)用效果。相關(guān)研究人員在對商業(yè)菌劑進(jìn)行使用的過程中，應(yīng)當(dāng)對實(shí)際所需的生長環(huán)境溫度進(jìn)行控制，通過適宜的溫度環(huán)境來促進(jìn)新陳代謝，從而有效的降解污染物。與此同時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮商業(yè)菌劑的抗高濃度污染物的能力和抗重金屬的能力，從而對商業(yè)菌劑進(jìn)行合理有效的利用。

3 生物強(qiáng)化技術(shù)在水污染治理中的實(shí)際應(yīng)用

3.1 應(yīng)用現(xiàn)狀

生物強(qiáng)化技術(shù)可起到高效去除目標(biāo)污染物，改善污泥性能，加速系統(tǒng)啟動(dòng)，提高系統(tǒng)抗負(fù)荷沖擊能力和穩(wěn)定性，并與其他生物修復(fù)技術(shù)相結(jié)合，提高了運(yùn)轉(zhuǎn)效率等作用。目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于：（1）治理高濃度有機(jī)廢水；（2）有毒、有害難降解污染物的治理；（3）脫氮除磷；（4）改善系統(tǒng)污泥特性，降低污泥產(chǎn)量；（5）強(qiáng)化廢水中油脂的液化和降解；（6）江河湖泊等的水體修復(fù)；（7）地下水生物修復(fù)等方面。

3.2 評(píng)價(jià)效果

提高對目標(biāo)污染物的去除效果。生物強(qiáng)化技術(shù)比一般的廢水生物治理方法對目標(biāo)污染物的去除更有針對性，效果更佳。生物強(qiáng)化技術(shù)能有效消除污泥膨脹，改善污泥沉降性能，顯著減少污泥總量。

3.3 主要控制參數(shù)

3.3.1 投菌量。投菌量要根據(jù)系統(tǒng)中污染物的含量以及系統(tǒng)的運(yùn)行階段而定。一般隨投菌量的增加，增強(qiáng)效果會(huì)提高。但是，高效菌種的活性及穩(wěn)定性等難以測定，不同的研究者一對投菌量的研究結(jié)果不全一致。

3.3.2 投菌方式。菌株的投加方式主要包括了直接投加特效降解菌或共代謝基質(zhì)，固定化技術(shù)能將優(yōu)勢菌種固定封閉在特定的載體上，使菌體脫落少，活性高，有效地避免了菌體的流失，提高了系統(tǒng)中優(yōu)勢菌種的濃度，增強(qiáng)了其在反應(yīng)器中的竟?fàn)幮?、抗毒性以及停留時(shí)間。

3.3.3 應(yīng)用工藝。不同的應(yīng)用工藝對強(qiáng)化技術(shù)的效果不盡相同。最初學(xué)者一們把生物強(qiáng)化技術(shù)較多用十懸浮污泥法，如間歇式活性污泥法、曝氣池、氧化溝等；現(xiàn)在則更多地應(yīng)用十生物膜法，如厭氧污泥床、生物流化床等。

4 結(jié)束語

綜上所述，生物強(qiáng)化技術(shù)在水污染治理中的應(yīng)用十分廣泛，已表現(xiàn)出了很好的應(yīng)用前景。但目前生物強(qiáng)化技術(shù)的大多數(shù)研究僅局限十實(shí)驗(yàn)室對降解物的目標(biāo)評(píng)價(jià)，為了實(shí)現(xiàn)其規(guī)模化應(yīng)用，使此項(xiàng)技術(shù)更具可持續(xù)發(fā)展的意義，今后的研究重點(diǎn)和方向還應(yīng)逐步擴(kuò)大，進(jìn)一步探討影響生物強(qiáng)化技術(shù)在水治理系統(tǒng)中的主要控制參數(shù)和生態(tài)學(xué)機(jī)制，建立相關(guān)數(shù)學(xué)模型，為指導(dǎo)實(shí)踐操作提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄭曉艷，代建龍-農(nóng)業(yè)水污染治理環(huán)節(jié)中生物技術(shù)的有效運(yùn)用《鄉(xiāng)村科技》 - 2015.

生物質(zhì)的應(yīng)用范文第3篇

關(guān)鍵詞生物膜法；技術(shù)；污水；治理；凈化；應(yīng)用；

中圖分類號(hào)：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速增長，工業(yè)化和城市化的步伐加快，對水資源的需求也日益增加，進(jìn)而產(chǎn)生了大量污水，加劇了對環(huán)境的污染，因此，不斷地尋求效率高、投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、治理效果好的污水處理技術(shù)是研究工作的主要任務(wù)。在污水處理的二級(jí)生化處理工藝中，活性污泥法和生物膜法占主導(dǎo)地位，而生物膜法由于它的特殊優(yōu)勢，越來越得到人們的關(guān)注，發(fā)展十分迅速。生物膜可認(rèn)為是由一種或是多種微生物群體組成的，并附著在一種載體表面上進(jìn)行生長發(fā)育。

一、生物膜法的分類和優(yōu)特點(diǎn)

生物膜法一般可分為：移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器、生物接觸氧化法、生物濾池法和生物流化床四種，其各自的特點(diǎn)如下。

1.1移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器

移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器簡稱MBBR，是介于生物接觸氧化法與生物流化床法之間的一種新型生物膜污水處理工藝，很好的解決了生物接觸氧化法中濾料堵塞的問題，同時(shí)也克服了生物流化床中三相分離困難的缺點(diǎn)，具有良好的處理效果。

移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器利用密度接近于水的顆粒狀材料作為生物膜的載體，向反應(yīng)器中連續(xù)通入污水同時(shí)進(jìn)行曝氣，創(chuàng)造出良好的混合接觸條件，利用微生物的生物活動(dòng)達(dá)到凈化污水的目的。移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器具有微生物濃度高、食物鏈長的特點(diǎn)，對進(jìn)水的流量和濃度變化有很強(qiáng)的適應(yīng)能力。同時(shí)，由于選用的生物膜載體密度與水接近，降低了流化過程的能量消耗，增大了傳質(zhì)速率，且不易發(fā)生堵塞，剩余污泥量明顯少于活性污泥法。另外，由于此方法的結(jié)構(gòu)緊密，因此具有占地少、能耗低的特點(diǎn)，明顯的降低了投資與運(yùn)行維護(hù)的費(fèi)用。以上種種優(yōu)點(diǎn)使得移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器在污水處理過程中得到了廣泛的應(yīng)用。

1.2生物接觸氧化法

生物接觸氧化法實(shí)際上是一種浸沒曝氣式生物濾池，是曝氣池與生物濾池相結(jié)合產(chǎn)生的綜合性污水處理工藝，同時(shí)具備兩種處理方法的優(yōu)點(diǎn)，具有容積負(fù)荷高、抗沖擊負(fù)荷力強(qiáng)的特點(diǎn)。生物接觸氧化法的供氧十分充足，膜的更新速度非?？?，大大的提高了生物膜的活性，增強(qiáng)其抗沖擊能力，而且使用生物膜法會(huì)將產(chǎn)生的大部分活性污泥附著在載體上，減少污泥產(chǎn)量及回流量，降低對機(jī)械的損耗。但生物接觸氧化法的濾料容易發(fā)生堵塞，增加了管理的難度。

1.3生物濾池法

生物濾池法的基本流程是由初沉池、生物濾池和二沉池三部分組成的。生物濾池主要分為兩大類：

1、有高負(fù)荷生物濾池。其優(yōu)點(diǎn)是處理效果好，去除率可達(dá)90%以上，其出水可降到25mg/L以下，且出水水質(zhì)非常穩(wěn)定。其缺點(diǎn)是占地面積過大，容易堵塞，影響環(huán)境衛(wèi)生。

2、塔式生物濾池。與傳統(tǒng)的生物濾池相比，其具有負(fù)荷高、分層明顯、堵塞可能小與占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。

1.4生物流化床

生物流化床技術(shù)是利用氣體或液體，使附著微生物的固體顆粒狀濾料呈流態(tài)化，對污水進(jìn)行凈化的技術(shù)。生物流化床法充分利用了微生物不同生命活動(dòng)階段的特征，根據(jù)微生物的生長特點(diǎn)將處理階段劃分為固定床階段、流化床階段、液體輸送階段三個(gè)階段。生物流化床的主要優(yōu)點(diǎn)：

1、微生物的活性較強(qiáng)。由于生物顆粒不斷地相互碰撞與摩擦，使生物膜的厚度較薄且均勻。對于同類污水而言，在同等的處理?xiàng)l件下，生物膜不僅反應(yīng)速率快且呼吸率也非?？?，所以微生物的活性較強(qiáng)。

2、凈化效果好。由于載體顆粒一直處于劇烈的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而導(dǎo)致界面的不斷更新，這樣不僅有利于微生物對污染物的吸附和降解，更能加快生化反應(yīng)速率，進(jìn)而使凈化效果得到提高。

3、容積負(fù)荷高，抗沖擊能力強(qiáng)。由于生物流化床的載體是采用小粒徑固體顆粒，且載體成流態(tài)化，所以生物流化床的單位體積表面積要比其他生物膜法的大很多且抗擊能力要較其他生物處理法高。但是由于微生物顆粒在設(shè)備當(dāng)中處于流動(dòng)狀態(tài)，對設(shè)備的磨損較為嚴(yán)重，同時(shí)載體顆粒自身也存在著磨損現(xiàn)象。另外，生物流化床的防堵塞問題及生物顆粒流失等問題目前還沒有有效的解決方法，在一定程度上限制了生物流化床的推廣。

二、生物膜法技術(shù)在污水處理中的實(shí)際應(yīng)用

生物膜法因其良好的處理效果、較低的污泥產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，在污水處理中得到了廣泛的應(yīng)用，本文以移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器的實(shí)際應(yīng)用、組合式生物膜SBR工藝在醫(yī)院污水處理工程的應(yīng)用為例，探討生物膜技術(shù)在污水處理實(shí)際應(yīng)用中的現(xiàn)狀。

2.1組合式生物膜SBR工藝在醫(yī)院污水處理工程的應(yīng)用

由于醫(yī)院的污水處理方法較為傳統(tǒng)，而且醫(yī)院一般排放的污水都沒有經(jīng)過處理就排放出來，對環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。因此，采用組合式生物膜SBR工藝來處理醫(yī)院的污水，可以更合理的將醫(yī)院的污水進(jìn)行處理，同時(shí)還能使醫(yī)院排放的污水達(dá)到國家規(guī)定的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，從而減少對環(huán)境的污染。

1、試驗(yàn)階段。使用組合式生物膜SBR工藝需要運(yùn)行四個(gè)階段，這四個(gè)階段是進(jìn)水曝氣、沉淀、潷水、閑置。在工作中需要把這四個(gè)階段不斷的重復(fù)循環(huán)，每個(gè)循環(huán)周期大概為五個(gè)小時(shí)左右。其大體步驟是：將超聲波液位探測器安置在調(diào)節(jié)池內(nèi)，當(dāng)調(diào)節(jié)池里的污水達(dá)到設(shè)定的數(shù)值，提升泵就會(huì)自動(dòng)運(yùn)行將污水提升至污水處理的工藝池，然后鼓風(fēng)機(jī)開始自動(dòng)曝氣，系統(tǒng)隨之便進(jìn)入了進(jìn)水曝氣階段。大約十分鐘以后，系統(tǒng)會(huì)將混合液體進(jìn)行碳化、硝化、反硝化和生物反應(yīng)四個(gè)過程。當(dāng)調(diào)節(jié)池內(nèi)的液位到達(dá)最低設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入沉淀階段。在沉淀一個(gè)小時(shí)后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入潷水運(yùn)行階段，潷水結(jié)束后系統(tǒng)進(jìn)入閑置階段。

2、試驗(yàn)結(jié)果。經(jīng)過一段時(shí)間的試驗(yàn)運(yùn)行以及對出水水質(zhì)的檢測，發(fā)現(xiàn)組合式生物膜SBR工藝對醫(yī)院污水的處理完全達(dá)到了國家的規(guī)定水平，起到了很好的效果。但是，系統(tǒng)在運(yùn)行過程中還存在一些問題，比如加藥量不穩(wěn)定或者阻塞等等，都需要按照相關(guān)的操作及時(shí)修正。

實(shí)際應(yīng)用及結(jié)論。組合式生物膜SBR工藝是以生物膜法為主，將生物膜法和活性污泥活法結(jié)合在一起的處理方法。這個(gè)處理方法可以從實(shí)際出發(fā)，隨時(shí)切換和調(diào)整運(yùn)行設(shè)備及時(shí)間，還可以控制藥劑的使用量，降低污水的處理成本。

2.2移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器的實(shí)際應(yīng)用

印染廢水的水量較大，占到了全部工業(yè)廢水的百分之十，具有有機(jī)物含量高、COD值大、色度高、酸堿度變化大等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的活性污泥法對進(jìn)水的變化適應(yīng)能力不強(qiáng)，而移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器微生物濃度高，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，能夠很好的適應(yīng)印染廢水水質(zhì)與水量的變化。采用移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器處理印染廢水的

出水，能夠有效的降低出水的COD和色度，使出水水質(zhì)達(dá)到國家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，其具體處理過程如下：

1、試驗(yàn)階段。實(shí)驗(yàn)裝置主要包括進(jìn)出水裝置、曝氣裝置以及反應(yīng)器三部分，反

應(yīng)采用連續(xù)進(jìn)水的方式，出水為連續(xù)式濾布膜過濾出水。反應(yīng)器由兩膜組件，可以起到泥水分離的作用，使出水借助重力流出，而污泥回流至左側(cè)的反應(yīng)區(qū)。反應(yīng)過程的曝氣量為0.55m3/h，水力停留時(shí)間為1.5d，進(jìn)水采用針織物精細(xì)印花生產(chǎn)工藝中的母液和沖洗水，水質(zhì)變化較大。

2、試驗(yàn)結(jié)果。經(jīng)過一定時(shí)間的運(yùn)行后檢測出水的水質(zhì)，發(fā)現(xiàn)移動(dòng)床生物膜具有很強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力，COD的平均去除率可達(dá)85%、色度的平均去除率為90%、NH3—N的平均去除率達(dá)到了85%，出水的COD及色度均達(dá)到了國家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，對印染廢水具有良好的凈化效果。

3、實(shí)際應(yīng)用及結(jié)論。使用移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器處理印染廢水，能夠有效地降低出水的COD、色度與NH3—N濃度，且對進(jìn)水的水質(zhì)與水量的變化有良好的適應(yīng)能力，在印染廠長期的使用過程中均能維持出水水質(zhì)的穩(wěn)定，同時(shí)運(yùn)行費(fèi)用較低，維護(hù)相對簡單，是一種有效的印染廢水處理方法。

三、結(jié)束語

目前，對生物膜法的機(jī)理和作用研究還不太成熟，國內(nèi)外科研工作者從微生物菌種、膜反應(yīng)器、曝氣生物濾池、濾料等方面進(jìn)行科研工作。特別是對微生物對物質(zhì)的代謝機(jī)理、微生物的群落結(jié)構(gòu)和功能、曝氣生物濾池和膜反應(yīng)器的創(chuàng)新改進(jìn)及濾料的選擇應(yīng)用，這些都將直接影響生物膜法對污水的處理能力。因此，在物理化學(xué)和生物學(xué)因素等方面的基礎(chǔ)上，深化探索研究，不斷提高生物膜法對污水中各種元素的處理能力，為生物修復(fù)技術(shù)提供一定的理論依據(jù)。隨著生物膜研究的不斷深入和進(jìn)步，生物膜法在自然環(huán)境和廢水生物處理中必將發(fā)揮越來越重要的作用。

參考文獻(xiàn)

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生物質(zhì)的應(yīng)用范文第4篇

關(guān)鍵詞：生物修復(fù)；池塘自凈能力；池塘生態(tài)；自凈能力；藻相；微生物相

1、前言

水產(chǎn)養(yǎng)殖是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，海水養(yǎng)殖作為水產(chǎn)養(yǎng)殖的支柱產(chǎn)業(yè)，為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活水平提高做出了重要貢獻(xiàn)。但隨著海水養(yǎng)殖業(yè)的迅猛發(fā)展，海區(qū)污染、蝦塘老化、黑臭底泥淤積、大規(guī)模災(zāi)難性病毒病的爆發(fā)和流行等問題迅速暴露出來，使人們對傳統(tǒng)掠奪式養(yǎng)殖模式提出質(zhì)疑[6、7].、生物修復(fù)（ Bioremediation）是國內(nèi)外近10年發(fā)展起來的最新環(huán)境工程技術(shù)，已被成功地應(yīng)用于土壤、城市河湖、地下水，近海洋面的污染治理和農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖等多個(gè)領(lǐng)域[1、2、3、4、5]，并成為二十世紀(jì)環(huán)境科技發(fā)展最快的高新技術(shù)領(lǐng)域之一。和傳統(tǒng)掠奪式養(yǎng)殖模式不同，生物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖，并不通過大量使用高營養(yǎng)的餌料和抗生素提高養(yǎng)殖產(chǎn)量，而主要通過生物-生態(tài)措施，修復(fù)受損的池塘生態(tài)系統(tǒng)，加速生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量循環(huán)，增加水體溶氧，改善水質(zhì)和池塘自凈能力，提高水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量和品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖的可持續(xù)發(fā)展。

2、傳統(tǒng)水產(chǎn)養(yǎng)殖存在的主要問題

傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式，尤其是高密度養(yǎng)殖模式大多以消耗大量高蛋白飼料，以污染池塘自身和近岸環(huán)境為代價(jià)來維持的生產(chǎn)方式，加之養(yǎng)殖戶為了防治魚（蝦）病，大量使用消毒劑、抗生素等蝦藥，甚至人藥魚（蝦）用，用藥劑量越來越高，藥物的毒性越來越強(qiáng)，這些藥物的使用，又嚴(yán)重破壞了已經(jīng)十分脆弱的生態(tài)環(huán)境，形成越病越治、越治越病的怪圈[6、7、8、9、10、11].老化池塘中，養(yǎng)殖殘餌、糞便、死亡動(dòng)植物尸體和消毒劑、抗生素等有毒化學(xué)物在池底沉積多年，形成黑色污泥，污泥中含有豐富的有機(jī)質(zhì)，厭氧微生物占主導(dǎo)地位，氣溫升高加速了有機(jī)質(zhì)的厭氧分解，消耗水中大量氧氣，產(chǎn)生NH3、H2S、NO2-等有毒物質(zhì)，影響對蝦正常生長發(fā)育，而且黑色污泥中含有大量的致病菌，寄生蟲和敵害生物的卵，增加了池塘病源的傳播途徑，使生產(chǎn)過程中魚（蝦）藥的用量增加，水產(chǎn)品品質(zhì)下降。如在我國沿海地區(qū)對蝦養(yǎng)殖區(qū)，老化蝦塘的底泥污染問題，已成為困擾養(yǎng)蝦業(yè)發(fā)展的重要因素之一[11].

3、池塘生態(tài)系統(tǒng)與水產(chǎn)養(yǎng)殖

池塘是一個(gè)人工圈養(yǎng)體系，其生態(tài)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)有很大差異，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是養(yǎng)殖動(dòng)物在生物群落中占絕對優(yōu)勢，這一優(yōu)勢是在人工扶持下形成的，由于大量人工飼料投入養(yǎng)殖系統(tǒng)，除牧食鏈，腐屑鏈外，在食物關(guān)系中又增加了飼料鏈，也因此使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生了一定改變，決定了系統(tǒng)的低生態(tài)緩沖能力和脆弱性，其龐大的養(yǎng)殖動(dòng)物生物量造成系統(tǒng)生態(tài)金字塔畸形，系統(tǒng)生物多樣性指數(shù)下降，水質(zhì)也常常出現(xiàn)較大波動(dòng)。

3.1、池塘生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者在池塘生態(tài)體系中，浮游植物是初級(jí)生產(chǎn)者，藻類通過光合作用合成碳水化合物，放出氧氣，優(yōu)良的單胞藻可為池塘中浮游動(dòng)物，底棲動(dòng)物甚至養(yǎng)殖動(dòng)物直接濾食，也可直接吸收池塘中NH3、H2S、等有害物質(zhì)，改良池塘水質(zhì)，更為重要的是，藻類光合作用提高池塘的溶氧水平，促進(jìn)池塘好氧微生物的生長繁殖，加速池塘有機(jī)質(zhì)的分解和礦化。藻類的生長繁殖需要營養(yǎng)鹽，營養(yǎng)鹽主要來源于底泥的釋放和好氧微生物對有機(jī)質(zhì)的分解礦化，優(yōu)良的藻相能提高池塘溶氧水平，特別是池塘中下層水體溶氧水平，有利于建立良好的池塘生態(tài)體系。

3.2、池塘生態(tài)系統(tǒng)中分解者微生物是池塘生態(tài)體系中的分解者，分解池塘殘餌、對蝦糞便以及浮游動(dòng)植物殘?bào)w等有機(jī)污染物，使之礦化成營養(yǎng)鹽，供藻類吸收利用。池塘微生物種類和數(shù)量，尤其是底泥微生物種類和數(shù)量不同，對有機(jī)質(zhì)的分解能力、分解途徑和終產(chǎn)物不同，好氧微生物對有機(jī)質(zhì)進(jìn)行完全分解，其分解產(chǎn)物主要為CO2等，而厭氧微生物對有機(jī)質(zhì)進(jìn)行不完全分解，產(chǎn)生NH3、H2S等有害物質(zhì)，造成池塘水質(zhì)惡化，影響?zhàn)B殖動(dòng)物的正常生長發(fā)育。在池塘生態(tài)體系中，由于有機(jī)污染物的大量進(jìn)入，微生物對有機(jī)質(zhì)的分解消耗大量氧氣，很容易造成池塘，尤其是池塘底部溶氧降低，可能形成有機(jī)物厭氧分解，使用池塘生態(tài)體系失控。

3.3、池塘生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者、分解者及其與水產(chǎn)養(yǎng)殖相互關(guān)系從池塘對有機(jī)污染物的自凈能力上看，微生物和藻類是池塘諸多生態(tài)因子中最為關(guān)鍵的二大因素，在池塘生態(tài)體系中，微生物種群和數(shù)量（即微生物相）與藻類的種群和數(shù)（即藻相）是密切相關(guān)的，微生物通過其分泌物的直接作用或通過其代謝產(chǎn)物―――營養(yǎng)鹽化學(xué)狀態(tài)和濃度的間接作用而影響藻相，研究表明，微生物具有殺藻、抑藻和有效降低藻毒作用，且存在種間選擇性。同樣，藻類通過對池塘溶解氧的影響而影響微生物相，池塘溶氧增高，能促進(jìn)底泥好氧微生物繁殖，加速有機(jī)質(zhì)的完全分解和礦化，維持池塘良好的生態(tài)環(huán)境。

在池塘微生物相和藻相的相互關(guān)系中，池塘水體，尤其是中下層水體的溶氧水平是最為重要指標(biāo)。池塘溶氧，除了供養(yǎng)殖動(dòng)物消耗外，更多的應(yīng)用于水質(zhì)凈化，研究表明，蝦池水耗氧量占池塘總耗氧量的69.4％，池塘溶氧主要來源于表面水面與空氣接觸溶入和浮游植物的光合作用，藻相對池塘溶氧水平起到至關(guān)重要的作用。

藻類的生長不僅需要N、P等營養(yǎng)，而且需要Ca、Mg、Fe、Mo、有機(jī)酸等微量營養(yǎng)[16、17、18]，當(dāng)池塘中微量營養(yǎng)缺乏時(shí)（濃度過低或者以不溶性化合物形式存在），一些藻類，尤其是高等產(chǎn)氧單胞藻（即所謂優(yōu)良藻類）的生長受到限制，此稱之謂限制生長營養(yǎng)。而另外一些藻類如絲狀藍(lán)綠藻等因其具有遺傳上適應(yīng)性，具有較大表面積和氣泡，能爭奪微量營養(yǎng)供其生長繁殖，浮在池塘表面遮住陽光，抑制產(chǎn)氧單胞藻的生長，而較容易形成優(yōu)勢種群，因此，微量營養(yǎng)缺乏時(shí)，往往使原始藍(lán)綠藻等不良藻類迅速取得競爭優(yōu)勢，降低了藻類多樣性指數(shù)，形成不良藻相，形成池塘溶氧水平的波動(dòng)。池塘藻相的形成與穩(wěn)定性與池塘水體中N、P營養(yǎng)的供應(yīng)水平和池塘微量營養(yǎng)的濃度密切相關(guān)。

生物質(zhì)的應(yīng)用范文第5篇

關(guān)鍵詞：生物保護(hù)菌；肉制品；貨架期

隨著生活水平的提高，人們對肉制品的安全問題也更加關(guān)注[1]。肉制品水分活度較高、營養(yǎng)物質(zhì)豐富，十分適合微生物的生長繁殖，而使用化學(xué)防腐劑成本較高，且對人類的健康具有一定的安全隱患，使得人們顧慮重重[2]。近年來，主要致病菌包括單增李斯特菌、大腸桿菌、彎曲桿菌、耶爾森菌屬及副溶血性孤菌等作為食源性微生物在肉及肉制品中出現(xiàn)的程度已經(jīng)遠(yuǎn)超于其他食品[3]。此外能夠?qū)е氯庵破犯瘮∽冑|(zhì)的細(xì)菌主要有乳酸桿菌屬、桿菌屬、鏈球菌屬、假單胞菌屬等，它們大都屬于耐熱性病原菌，普通的加熱方法并不能將它們完全殺死，因此一旦其受到這些微生物的污染，肉制品就極易發(fā)生腐敗變質(zhì)，影響貨架期[4]。此外，隨著肉制品的產(chǎn)量逐年上升，由于其腐敗變質(zhì)等現(xiàn)象而導(dǎo)致對人類健康的危害和經(jīng)濟(jì)損失也不容小覷，據(jù)報(bào)道全世界每年因各類肉制品腐敗變質(zhì)而產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)十億美元[5]。肉及肉制品的腐敗變質(zhì)也會(huì)對消費(fèi)者的健康產(chǎn)生極大的影響，一些致病菌，如沙門氏菌、大腸桿菌和單增李斯特菌等可以沿食物鏈傳播，成為人類疾病的來源[6]。美國的“單增李斯特菌食物中毒”，歐洲的“口蹄疫”、“瘋牛病”等均是由病原微生物而引起的食源性疾病，從而導(dǎo)致食物中毒，威脅人們的生命安全[7]。除此之外，存在使用化學(xué)添加劑和農(nóng)用化學(xué)品以及獸藥殘留等問題的肉類產(chǎn)品也被認(rèn)為是消費(fèi)者的健康風(fēng)險(xiǎn)[8]。

基于上述問題，有關(guān)于食品安全衛(wèi)生的法規(guī)越來越嚴(yán)格，消費(fèi)者們希望獲得加工工藝簡單、食品添加劑和防腐劑少且可以保留肉制品原有風(fēng)味的肉類加工制品。目前食品的防腐保鮮技術(shù)主要分為傳統(tǒng)保鮮技術(shù)和現(xiàn)代保鮮技術(shù)。傳統(tǒng)保鮮技術(shù)是利用腌制、干燥、發(fā)酵、煙熏、冷藏、加熱處理等方法達(dá)到延長貨架期的目的，現(xiàn)代保鮮技術(shù)是通過防腐劑（化學(xué)防腐劑、天然防腐劑）和高新保鮮技術(shù)（包裝技術(shù)，如氣調(diào)包裝、可食性膜和抗菌包裝等；以及低溫殺菌技術(shù)，如輻照、微波等）來達(dá)到防腐保鮮的目的。我國目前針對肉制品腐敗變質(zhì)的解決辦法主要是添加抗氧化劑以及防腐劑，但大多數(shù)添加的都是化學(xué)防腐劑，且這些化學(xué)合成物質(zhì)可以轉(zhuǎn)化成亞硝酸鈉和硝酸鈉、亞硫酸鈉、苯甲酸鈉等物質(zhì)[9]，長期食用會(huì)對人體產(chǎn)生毒害作用。因此尋找安全的天然防腐劑成為近來研究的熱點(diǎn)。天然防腐劑可以分為植物源物質(zhì)（包括植物多酚類物質(zhì)、香辛料及其提取物、抗氧化肽、脂肪酸及其他農(nóng)副產(chǎn)品提取物等）、動(dòng)物源物質(zhì)（包括殼聚糖及其衍生物、溶菌酶等）以及微生物及其代謝產(chǎn)物三大類[10]。本文主要對微生物以及代謝產(chǎn)物（生物保護(hù)菌）在肉制品中的應(yīng)用進(jìn)行綜述。

1 生物保護(hù)菌簡介

1.1 生物保護(hù)菌概念

Stiles[11]在1996年將生物保鮮定義為：使用天然的微生物和（或者）它們產(chǎn)生的抗菌物質(zhì)來延長貨架期以及提高食品的安全性，并以此區(qū)分于人工添加化學(xué)物質(zhì)的保存方法；Jay[12]在1996年將生物保護(hù)的概念定義為一種微生物對另外一種微生物所產(chǎn)生的拮抗作用；胡萍[13]定義生物保護(hù)菌為：對產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響盡可能小的具有拮抗作用，可以延長貨架期的菌種。經(jīng)過多年的研究與歸納總結(jié)，人們將其更加準(zhǔn)確的定義為：可以添加到食品中的具有延長食品貨架期和（或者）抑制致病菌生長的活的微生物[14]。

1.2 生物保護(hù)菌的作用途徑

生物保護(hù)菌的作用途徑可以分為以下2 種[15-16]：一種是在食品體系中直接接種生物保護(hù)菌，它們可以產(chǎn)生抑菌物質(zhì)從而抑制食品致病菌及腐敗菌的生長或者和有害微生物進(jìn)行競爭生長；另外一種是直接添加生物保護(hù)菌的代謝產(chǎn)物，即細(xì)菌素。2 種方法均可以有效地延長食品的貨架期，達(dá)到防腐保鮮的作用。但是，直接使用生物保護(hù)菌的代謝產(chǎn)物有很多缺陷，其中最主要的就是細(xì)菌素可能會(huì)與目標(biāo)食品中的一些成分或添加劑發(fā)生反應(yīng)，從而使得其生物活性有所降低[17]。相反，直接接種生物保護(hù)菌則具有很多優(yōu)勢。生物保護(hù)菌之所以可以起到食品保鮮的作用，主要是因?yàn)槠淇梢匝泳徃瘮〖?xì)菌的生長，以及抑制和減少病原體的生長，其機(jī)理主要是生物保護(hù)菌可以在該食品的貯藏條件下更好地生長；產(chǎn)生抗菌肽以及有抑菌活性的物質(zhì)如有機(jī)酸、二氧化碳、乙醇及過氧化氫；消除氧氣；利用易發(fā)酵的營養(yǎng)物質(zhì)等[13]。此外，生物保護(hù)菌還可能具有某些功能特性，如賦予產(chǎn)品特有的風(fēng)味、質(zhì)地和營養(yǎng)價(jià)值等[18]。

任何生物保護(hù)菌被應(yīng)用到食品中時(shí)，都應(yīng)該考慮以下條件[19]：1）必須是無毒的；2）必須被權(quán)威部門所采納；3）對于要應(yīng)用生物保護(hù)菌的食品工業(yè)來說應(yīng)該是經(jīng)濟(jì)的，不可成本過高；4）不應(yīng)給目標(biāo)食品帶去不利影響，包括食品感官品質(zhì)以及理化性質(zhì)；5）使用較少的量便可以起作用；6）在貯存時(shí)，可以穩(wěn)定地保持其原有的形狀；7）不應(yīng)該有任何藥用。

2 生物保護(hù)菌代謝產(chǎn)物細(xì)菌素的定義及分類

隨著研究的不斷深入，人們將生物保護(hù)菌所產(chǎn)生的具有生物保護(hù)作用的物質(zhì)定義為細(xì)菌素。Cebrán等[20]將細(xì)菌素定義為一類可以對同源或者親緣關(guān)系較近的微生物具有潛在抑制作用的蛋白質(zhì)或者多肽。根據(jù)細(xì)菌素自身特點(diǎn)，可將其分成4 類：第1類為羊毛硫抗生素，又可再細(xì)分為由陽離子及疏水性多肽組成的a類和其多肽含有比較剛性的結(jié)構(gòu)的b類；第2類為熱穩(wěn)定、無修飾的小分子肽；第3類為熱不穩(wěn)定的大分子肽；第4類為蛋白質(zhì)復(fù)合物[9]。研究表明，已經(jīng)有許多屬于前2類的細(xì)菌素可以有效地抑制食品中有害微生物的生長，但是只有乳酸鏈球菌素（Nisin）已經(jīng)被工業(yè)化生產(chǎn)并在部分地區(qū)獲得了可以作為食品防腐劑的證書[21]。同時(shí)由于乳酸菌從古至今一直被安全使用于發(fā)酵食品中，所以乳酸菌也是應(yīng)用最多的生物保護(hù)菌[22]。

3 生物保護(hù)菌在肉制品中的應(yīng)用

自從乳酸菌在肉制品中被發(fā)現(xiàn)后，乳酸菌所產(chǎn)生的細(xì)菌素也逐漸被發(fā)現(xiàn)并分離出來。盡管大部分細(xì)菌素都是從與食物相關(guān)的乳酸菌中分離出來的，但它們并不一定可以對所有的食品都產(chǎn)生作用。目前被確定的確實(shí)可以對食品產(chǎn)生防腐保鮮作用的一些生物保護(hù)菌所產(chǎn)生的細(xì)菌素中，應(yīng)用最多且效果最好的就是Nisin。生物保護(hù)菌作為一種天然的新型防腐劑，在國際上已經(jīng)得到認(rèn)可，一些研究人員成功地將生物保護(hù)菌應(yīng)用于各類肉制品中，并取得良好效果。

3.1 在肉灌制品中的應(yīng)用

人們通常選用硝酸鹽來抑制肉灌制品中肉毒梭狀芽胞桿菌的生長，但考慮到食品安全性的問題，人們希望可以找到其他的辦法來抑制其生長[23]?？妆ＨA等[24]研究表明，添加不同濃度的Nisin，在培養(yǎng)數(shù)天后，紅腸中的菌落總數(shù)明顯低于對照組，當(dāng)Nisin的添加量為400 IU/g

時(shí)，抑菌效果最好，在貯藏17 d后紅腸樣品中的菌落總數(shù)為1.2×106 CFU/g，而對照組為5.8×103 CFU/g，表明Nisin可以在一定程度上起到延長貨架期的作用。但單獨(dú)使用時(shí)的效果沒有與其他方法聯(lián)用時(shí)的效果好；李琛等[25]

用Nisin、山梨酸鉀、雙乙酸鈉、EDTA-2Na 4 個(gè)因素進(jìn)行分組保鮮實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，不同組分的復(fù)合防腐劑均起到了抑菌作用，其中最佳的防腐劑添加量為Nisin 0.025%、山梨酸鉀0.025%、雙乙酸鈉0.15%、EDTA-2Na

0.01%，該復(fù)合防腐劑可使紅腸樣品的菌落總數(shù)降低10 倍以上。徐勝等[26]通過對壓力、保壓時(shí)間和Nisin濃度3 個(gè)因素的正交試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，通過Nisin和超高壓的復(fù)合作用處理低溫火腿腸的抑菌效果比兩者中單一處理的抑菌效果更優(yōu)；且較佳的處理?xiàng)l件為：Nisin添加量0.02%、處理壓力400 MPa、保壓時(shí)間10 min。Ellahe等[27]研究發(fā)現(xiàn)Nisin可以減少低溫貯藏時(shí)氣調(diào)包裝中乳化腸的需氧菌落總數(shù)以及乳酸桿菌含量，延長貨架期。

3.2 在冷鮮肉中的應(yīng)用

冷鮮肉是指牲畜宰后胴體溫度在24 h內(nèi)迅速降低至0～4 ℃，并且在后續(xù)的加工、流通和銷售過程中始終保持該溫度的生鮮肉，也稱冷卻肉、排酸肉[28]。

在4 ℃條件下貯藏時(shí)，一些嗜冷菌如單核細(xì)胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）和假單胞菌屬（Pseudomonas）等會(huì)引起冷鮮肉發(fā)生腐敗，從而降低貨架期。因此如何延長冷鮮肉貨架期是近年來亟待解決的問題。Kouakou等[29]將彎曲乳桿菌產(chǎn)生的細(xì)菌素米酒乳桿菌素P（sakacin P）和乳酸片球菌產(chǎn)生的細(xì)菌素片球菌素AcH（pediocin AcH）作為發(fā)酵劑添加到接種了李斯特菌的生豬肉中，在4 ℃條件下保存6 周。當(dāng)只添加一種細(xì)菌素時(shí)，貯藏1 周或者2 周，單增李斯特菌的數(shù)量從開始的102 CFU/g降低到幾乎沒有，然后再在之后的1周回升，當(dāng)2 種細(xì)菌素一起加入到生豬肉中時(shí)，單增李斯特菌細(xì)菌數(shù)量回升的日期延后。王頻[30]研究發(fā)現(xiàn)，將Nisin用于冷卻豬肉的冷藏保鮮時(shí)，可以有效地延長肉樣冷藏保鮮的貨架期，且當(dāng)豬肉浸泡在添加量為0.05 g/L的Nisin保鮮液中120 s時(shí)，保鮮效果最佳，貨架期可延長6 d。

3.3 在火腿中應(yīng)用

防腐保鮮是限制火腿發(fā)展的一個(gè)重要因素，而使用一些化學(xué)防腐劑或者添加高糖高鹽物質(zhì)又會(huì)帶來食品安全問題，因此研究人員希望找到一種新的方法來延長火腿的貨架期。曾友明等[31]研究發(fā)現(xiàn)，不添加任何保鮮劑的鹽水方腿在4 ℃條件下貯藏10 d，產(chǎn)品中的細(xì)菌總數(shù)便超過了國家零售標(biāo)準(zhǔn)（30 000 CFU/g），而添加了150 mg/kg的Nisin的鹽水方腿在貯藏第20天時(shí)，菌落總數(shù)才超出國家標(biāo)準(zhǔn)，這表明不添加保鮮劑的產(chǎn)品很容易腐敗變質(zhì)，保質(zhì)期短，而Nisin可以有效地抑制低溫肉制品中微生物的生長；他們還發(fā)現(xiàn)單獨(dú)用Nisin作為保鮮劑的保鮮效果不如復(fù)合型保鮮劑的效果好。胡萍等[13]研究發(fā)現(xiàn)，在真空包裝的煙熏火腿切片中添加（5.91±0.04） CFU/g的清酒乳桿菌B-2，在4 ℃貯藏時(shí)，可以使貨架期延長到35 d，而對照貨樣的保存期為15 d。劉國榮等[32]研究表明，在不添加任何化學(xué)防腐劑的情況下，乳酸菌細(xì)菌素enterocin LM-2（320 AU/g）和超高壓技術(shù)（600 MPa）聯(lián)合處理5 min，可以有效地延長低溫切片火腿的貨架期，將原本2～3 個(gè)月的貨架期延長到100 d。Vermeiren等[33]在肉制品中篩選出91 株菌株，鑒定它們作為生物保護(hù)菌對蒸煮腌肉制品的保鮮作用，結(jié)果表明，38%的菌株可以同時(shí)抑制多種腐敗菌及致病菌的生長；此外還選取了12 株活性最強(qiáng)的菌株應(yīng)用到模擬的煮制火腿中，發(fā)現(xiàn)接種了清酒乳桿菌樣品在7 ℃的溫度下貯藏34 d時(shí)仍然具有較高的感官特性，表明清酒乳桿菌可以作為煮制肉制品的生物保護(hù)菌而不影響產(chǎn)品的原有品質(zhì)。

3.4 在牛羊肉制品中的應(yīng)用

Castellano等[34]將彎曲乳桿菌（Lactobacillus curvatus）CRL705接種到真空包裝的牛肉表面，在2 ℃條件下貯藏60 d后發(fā)現(xiàn)，該菌株成為了優(yōu)勢菌株并抑制了熱殺索絲菌和腐敗乳酸菌的生長，且不影響產(chǎn)品本身的感官結(jié)構(gòu)，延長產(chǎn)品的貨架期。張德權(quán)等[35]將含有Nisin、溶菌酶和乳酸鈉的復(fù)合保鮮劑對冷卻羊肉進(jìn)行交互作用，當(dāng)單獨(dú)處理時(shí)，發(fā)現(xiàn)Nisin的抑菌效果最好，溶菌酶次之，乳酸鈉抑菌效果為最低；最佳的復(fù)合配比為：Nisin 0.34%、溶菌酶0.24%、乳酸鈉2.27%。

3.5 在禽肉制品中的應(yīng)用

禽肉制品因其肉質(zhì)細(xì)嫩、口味鮮美等特點(diǎn)而一直深受消費(fèi)者的喜愛，而貨架期短這一因素影響了禽肉制品的發(fā)展。由于消費(fèi)者對食品安全的意識(shí)逐漸增強(qiáng)，使得天然防腐劑的應(yīng)用越來越受到青睞。Maragkoudakis等[36]評(píng)估了從食品體系的乳酸菌中篩選出來的635 株對于食品具有潛在保護(hù)作用的菌株，并最終篩選出2 株菌株，屎腸球菌PCD71（E. faecium PCD71）和發(fā)酵乳桿菌ACA-DCA179（L. fermentum ACA-DC179），將其作為生物保護(hù)菌用于生鮮雞肉中，結(jié)果表明，其抑制了單增李斯特菌和沙門氏菌的生長，并且沒有使產(chǎn)品的感官品質(zhì)下降或者營養(yǎng)價(jià)值降低。李清秀等[37]研究發(fā)現(xiàn)不同濃度的Nisin和納他霉素對雞肉有良好的保鮮作用，且當(dāng)其質(zhì)量濃度為40 mg/L的Nisin和500 mg/L的納他霉素時(shí)，保鮮效果最好。徐幸蓮等[38]發(fā)現(xiàn)將鹽水鴨腿經(jīng)400 mg/kg的Nisin和3.5%的乳酸鈉浸泡處理并將其真空包裝后，用915 MHz、400 W的微波間歇照射2 次，在22～28 ℃的室溫下，其貨架期可以達(dá)到20 d以上。

4 結(jié) 語

生物保護(hù)菌作為一種新型的天然食品防腐劑具有無毒、無害、高效、天然等特點(diǎn)；并且可以有效地抑制肉及肉制品中腐敗菌及致病菌的生長繁殖從而延長貨架期，這使得生物保護(hù)菌的應(yīng)用前景十分廣闊。目前為止，已經(jīng)有研究表明將生物保護(hù)菌與其他物質(zhì)配合使用或與其他包裝、貯藏方式聯(lián)用時(shí)的抑菌效果會(huì)比單獨(dú)使用生物保護(hù)菌時(shí)的抑菌效果更好，但是目前發(fā)現(xiàn)的可用于肉及肉制品中充當(dāng)保鮮劑的生物保護(hù)菌種類很少，還需人們進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，擴(kuò)大其種類。但是否可以將生物保護(hù)菌作為發(fā)酵肉制品的防腐劑的同時(shí)，又作為其發(fā)酵菌株的研究十分有限，具有發(fā)酵和防腐功能的生物保護(hù)菌的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用可以推動(dòng)肉及肉制品的發(fā)展，對人類的健康產(chǎn)生有益的影響。

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