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廚余垃圾是家庭、賓館、飯店及機關企事業等飲食單位拋棄的剩余飯菜的通稱。我國每天廚余垃圾的產生量超過2萬ｔ，僅上海市每天廚余垃圾產生量就達1200ｔ，北京市為1600ｔ[1]。隨著餐飲業的發展，廚余垃圾的產量正在快速地增長，但處理方式仍然是混合后填埋或直接用于喂養生豬，這種方式很容易造成人畜之間疫病的交叉感染[2]。這種傳統的處理方式已經不能滿足目前人們對健康、環境和衛生的要求。我國部分城市已經開始禁止未經處理的廚余垃圾直接喂豬，而是集中收集后采用好氧堆肥或厭氧消化制沼氣[3，4]等生物技術進行處理。但這種處理方式不能充分回收利用廚余中富含的營養成分，會造成資源浪費，而且經濟效益較差；同時由于廚余垃圾的高含水率、高含鹽率和高油脂含量，還會導致堆肥品質不良以及二次污染等問題[5，6]。
飼料化是處理廚余垃圾的主要發展方向之一[1，7]。高溫菌在高溫條件下降解酶活性高，代謝能力強，可以縮短廚余垃圾生物轉化的周期，提高有機物降解效率，同時可以耐受高鹽[8]。因此高溫菌在廚余垃圾微生物轉化生產微生物蛋白領域具有巨大的經濟效益和潛能，在廚余垃圾資源化利用方面具有廣泛的前途。利用微生物的特性和有機物好氧分解的基本原理，課題組前期從垃圾處理系統中分離篩選到若干株高溫菌（分離溫度60～70℃）[9]，本文從中篩選6株能產生淀粉酶、脂肪酶、蛋白質酶及纖維素酶的高溫高效菌種，組成高溫復合菌劑，用于廚余垃圾的高溫處理，力求使垃圾的降解速率大幅度提高，并將殘留物轉化為高效的動物飼料。
1材料、方法
1.1材料
菌種來源：從廚余垃圾微生物處理系統中分離篩選得到6株高溫菌。
培養基[10]：牛肉膏蛋白胨培養基，LB培養基，淀粉酶培養基，脂肪酶培養基，蛋白質酶培養基，纖維素酶培養基。
廚余垃圾來源和主要成分：主要收集于徐匯區各餐飲業的廚余垃圾，其主要成分包括米和面粉類食物殘余、蔬菜、動植物油和肉骨等，從化學組成上，有淀粉、纖維素、蛋白質、脂類和無機鹽。其中以有機組分為主，同時含有一定量的鈣、鎂、鉀和鐵等微量元素。
1.2實驗方法
1.2.1菌株分離純化
將樣品系列稀釋后涂布于牛肉膏蛋白胨培養基和LB培養基平板上，置于65℃高溫培養箱中培養，并分離純化，單個純化菌株接種在斜面培養基培養，待出現豐滿的菌體細胞后，置于4～6℃低溫保存。
1.2.2菌株產酶能力的測定
將分離得到的各菌株分別點接于4種產酶初篩平板上，65℃培養1d，觀察菌落周圍有無透明圈，并測定透明圈直徑（D）與菌落直徑（d）的比值以及對各菌株的產酶能力進行半定量測定。蛋白質酶平板可直接觀察透明圈；淀粉酶平板需用碘液熏蒸后觀察；脂肪酶平板觀察底部是否出現紅色小球，如有則說明脂肪被水解，為陽性反應，記為“+”，否則為陰性，記為“-”。纖維素酶平板需用剛果紅染色1h，再用適量的1mol?L-1 NaCl漂洗1h后觀察。
1.2.3菌劑制備
斜面菌株接種于液體牛肉膏蛋白胨培養基和LB培養基中，在65℃、130r?min-1振蕩培養24h，得到菌液。以玉米粉和酒糟粉作為吸附劑吸附菌液，并在65℃下保濕增殖8h后烘干。
1.2.4廚余垃圾降解試驗
在處理機中裝入60％容積的分揀后廚余垃圾，調節水分，使物料含水率為（55±5）％，加入5％（質量分數）菌劑攪拌均勻，升溫至65℃運行48h。
1.2.5高溫菌劑安全性檢測
高溫菌劑安全性檢測方法參照文獻[11，12]。
2結果與討論
2.1菌株的分離鑒定
對廚余廢棄物進行了菌種分離，并通過生理生化性質測定，其結果見表1。由表1可看出，所分離得到的高溫菌株都有芽孢，對照伯杰細菌鑒定手冊[13]，均為“芽孢形成性細菌”，都是兼性細菌，沒有厭氧細菌，無溶血性；除菌株HB3外，其它都能產生氧化酶和接觸酶。芽孢桿菌內生芽胞，繁殖能力強，有利于工業化生產，不污染環境[14，15]，因此，耐高溫的芽胞桿菌將具有廣泛的應用前景。
2.2菌株產酶能力的分析
按照1.2.2方法，對分離到的6株高溫菌種進行了產酶能力的測定，其產酶情況如表2所示。投加高溫菌劑，在24h內對廚余垃圾中粗脂肪和粗纖維降解比較明顯的，分別降解了30.7％和11.3％。粗蛋白沒有減少，反而增加了9.5％；投加常溫菌劑，粗脂肪和粗纖維分別降解了3.7％和0.7％，粗蛋白增加了5.7％；而空白對照組，粗脂肪和粗纖維分別只降解了1.4％和0.46％，粗蛋白幾乎不變。這主要是由于高溫菌能夠代謝的有機物的范圍廣，可以將多種形式氮素轉化為微生物蛋白，從而將低蛋白的廚余垃圾高效轉化為高蛋白的動物飼料，使得產品中粗蛋白含量增加。繼續對廚余垃圾處理48h，其有機物分解率幾乎沒有得到提高，說明大部分有機物在24h內即可被分離出的高溫菌劑降解。在廚余垃圾微生物好氧發酵過程中，接種高溫菌劑和空白對照組相比較接種常溫菌劑有著許多的優勢，高溫菌具有熱穩定性的降解酶，具有更高的活性和更快的代謝速率，可以將發酵溫度維持在60～70℃或更高的溫度，可以更加有效地殺死病原微生物，達到衛生化的要求，同時高溫菌酶不僅耐熱，而且對不良化學環境也具有高度的耐受性，抵抗一些有毒害作用的污染物或代謝產物的抑制作用，可以加快有機物質的降解速率，提高處理效率，縮短生產周期。3結論
從廚余垃圾處理系統中分離篩選到6株在65℃能產生淀粉酶、脂肪酶、蛋白質酶及纖維素酶的高溫高效菌種，經鑒定所分離得到的高溫菌株都有芽孢，屬于兼氧性細菌。經安全性檢測6株高溫菌及高溫菌劑中未檢測到沙門氏菌、志賀氏菌和金黃色葡萄球菌等致病菌，說明分離到的高溫菌及制備的高溫菌劑不存在致病性因素。通過最佳菌株組合后對廚余垃圾進行降解試驗，最終確定第1組4株（HB1，HB2，HB4，HB6）制成高溫菌劑。將該菌劑在100kg廚余垃圾處理機上進行降解試驗，一次性投入5％菌劑后升溫至65℃，24h內對廚余垃圾中粗脂肪和粗纖維有明顯的降解效果，降解效率分別為30.7％和11.3％，粗蛋白含量增加了9.5％。繼續對廚余垃圾處理48h，其有機物分解率幾乎沒有得到提高，說明大部分有機物在24h內即可被分離出的高溫菌劑所降解。因此，用高溫菌劑發酵將廚余垃圾處理后制成飼料是一種極具潛力的技術，對于消除環境污染、緩解我國飼料原料緊張、保證人畜健康等方面有著重要的環境效益、社會效益和經濟效益。
[參考文獻]略
