基于微生物发酵法无害化处理病死动物尸体的研究

2023-04-25时宇飞刘婉榆姜智礼蓝木香

吉林畜牧兽医 2023年4期

时宇飞，管璐，刘婉榆，姜智礼，于晶，蓝木香*

1.嘉应学院生命科学学院，广东梅州 514015；2.广东省山区特色农业资源保护与精准利用重点实验室，广东梅州 514015；3.通化市二道江区鸭园镇综合服务中心，吉林通化 134005；4.吉林省通化市二道江区铁厂镇综合服务中心，吉林通化 134006

据国家统计局统计，截止到2021年底，全国家禽出栏量达155.7亿只，禽肉产量2 361万吨，而家禽的正常死淘率约为5%，按其计算我国每年正常死亡家禽约为7.785亿只，如何安全有效地处理这些动物尸体已成为亟待解决的问题。目前我国农业农村部规定的动物尸体处理方法有焚烧法、化制法、高温法、深埋法、硫酸分解法等。上述方法均存在处理设备价格高、处理成本高、能耗大、占地面积大等问题。采用微生物发酵降解法在分解动物尸体以及消杀有害病原体方面，具有操作简单、见效快、成本低等优点。

1 材料与方法

1.1 实验材料

动物：三黄鸡尸体；两种有益微生物菌剂：菌种A，南宁威瑞生物科技有限公司生产；菌种B，上海甘度环境工程有限公司生产。二者均含酵母菌、乳酸菌、丝状真菌和芽孢杆菌等益生菌，能够在良好的气体环境以及适宜的湿度、温度、pH值条件下，迅速生长繁殖，并产生60～70 ℃的高温。三种野生菌种分别取自鱼塘、稻田和林地，依次命名为：C、D、E。

发酵辅料：稻壳、稻草(粉碎)和落叶(粉碎)，按1:1:1的比例进行配料、混合后制作基质备用。

1.2 实验器材

密封保温发酵罐：自制（罐体气密性好，热量流失率低）、探针式测温仪：型号TM-1310（探头置于三黄鸡体内用于测温）、HIBLOW打氧泵：型号HP100（泵头放置于发酵罐底部四角处便于向罐体充氧）、止逆阀等。

1.3 实验方法

1.3.1 实验分组

依据投料菌种的不同，将实验分为A组（菌剂A作为菌种）、B组（菌剂B作为菌种）、C组（接种野生菌株C）、D组（接种野生菌株D）、E组（接种野生菌株D）和F组（空白对照，不接种任何菌株）。每组均设置6个发酵罐，共计36个发酵罐。投料前，将A、B两种菌剂进行活化处理。实验结束后记录并统计每个发酵罐的温度和湿度。

1.3.2 称重与包埋

称量并记录即将放入发酵罐中的三黄鸡尸体的重量，按照1:3（g/g）的比例确定投料的质量。包埋时，在罐底铺上4～10 cm厚度的投料，再将三黄鸡尸体投入罐中。随后继续投料包埋，确保动物尸体处于发酵罐的正中心并被基质完全包裹。

1.3.3 罐体内外温度、湿度的测量

发酵罐体钻取3个孔洞，分别用于进气、排气以及温度和湿度的测量。实验期间，每隔1 d利用打氧泵对罐内进行补氧（持续10 s），确保微生物生长所需的氧气充足。实验第2天开始进行测温，并于此后的每天8:00测量罐体内部以及外部的温度和湿度，连续测量30 d，同时定期观察堆料发酵情况。

1.3.4 发酵释放气体的检测

实验期间，通过气体传感器检测排气孔排放的发酵后气体，确定发酵时会产生何种气体。

1.3.5 大肠杆菌的检测

实验开始前，利用平板计数法检测罐中实验品的大肠杆菌的数量。实验期间，每隔2 d从罐盖测温口取样检测大肠杆菌的数量。从每一个罐子中随机选取三个点抽取3 g样品，混合均匀后，称取其中1 g样品，使用无菌水对其进行梯度稀释后涂布于大肠杆菌显色培养基上，放置于37 ℃恒温培养箱中培养24 h，随后进行菌落的计数。

2 结果与分析

2.1 三黄鸡尸体微生物发酵过程中的温、湿度

结果显示，A、B菌种的前期发酵速率很快，在开始发酵后第5天罐内温度上升至峰值，发酵温度达到60 ℃以上，中期及后期发酵速率几乎保持不变。而C、D、E及对照组F的发酵速率前期较慢，中期发酵速率逐渐加快，在发酵开始的第15天发酵温度达到60 ℃以上，后期发酵速率几乎保持不变。由此可知，A、B商用菌剂对畜禽尸体无害化处理升温速度最快，采集的野生菌群因菌种基数少，需要经过15 d左右的增殖过程，才可以达到完成无害化处理所需温度；对照组F与人工采集野生菌种C、D、E差异不明显。

2.2 罐体内产生的有害气体检测结果

根据检测结果，罐体内动物尸体发酵产生的气体主要有二氧化碳、甲烷、硫化氢、氨气、一氧化氮、氮气、二氧化硫和氢气等。

2.3 发酵过程中大肠杆菌的检测结果

各组在发酵前三黄鸡尸体内均含有大量的大肠杆菌（数量≥6.4×105个/g）。随着发酵的进行，各组大肠杆菌数量均不断减少。发酵至27 d时，A、B两组的大肠杆菌数量分别降至21、32个/g，C、D、E、F四组的大肠杆菌数量降至65～93个/g，均达到了无害化处理的技术要求。从实验结果可以看出，第24天时，A、B两组的大肠杆菌指标已经达到了无害化处理技术要求。使用了微生物菌剂处理的实验组相较于使用野生菌种的实验组达到无害化处理技术要求所需要的时间更短。

表1 添加微生物菌剂对发酵罐内大肠杆菌数量的影响（个/g）

3 讨论

3.1 微生物发酵方法处理病死动物尸体可行性

笔者利用微生物发酵的方法对病死动物尸体进行降解实验，通过对36个发酵罐的温度与湿度的变化进行记录并进行分析，所有发酵罐内发酵温度均能上升到60 ℃以上，且持续超过48 h，依照禽类各类易感致病菌最高耐受温度及时间参照，证明了利用微生物发酵法无害化处理尸体的方法是科学、可行的。

3.2 微生物发酵降解对降解病死动物尸体的影响

根据混有高热腐熟菌剂的A组发酵罐和混有甘度菌剂的B组发酵罐数据进行分析，高热腐熟菌剂其温度上升快，从投放菌剂开始第2天就使其平均温度上升至46 ℃左右，在第4天平均温度上升至60 ℃以上。60 ℃是判断病死动物尸体内可能含有的病原微生物是否灭活的重要指标，依照禽类易感致病菌最高耐受温度及时间表作为参照，微生物发酵降解可以快速将大量病原微生物灭活，达到无害化处理的目的。添加野外采集菌群的发酵罐与添加购买菌种的发酵罐相比，平均温度上升至60 ℃时间多耗时11 d，究其原因可能是野外采集的菌群需要进行一定时间的增殖，才能达到相同的发酵程度。

3.3 外界环境对微生物降解病死动物尸体效率的影响

温度和湿度是微生物生长发育的关键因素。试验期间室外温度在13～20 ℃不等，室外湿度在40%～90%，而微生物降解罐内温度处于稳定的上升阶段，外界温度对内部罐体温度影响并不大，这是由于生物降解罐体具有很好的保温作用，在降解过程中产生的热量很好地保存于罐体内。微生物降解处理病死动物尸体需要一个良好的保温环境，使得发酵产生的热量不易散失，罐体内温度可以持续升高，起到灭活病原微生物、无害化处理的目的。

3.4 微生物降解法产生的气体及其处理办法

微生物降解法在降解尸体过程中主要产生有二氧化碳、甲烷、一氧化氮、氮气、二氧化硫和氢气等气体。其中硫化氢、氨气、二氧化硫均会产生带有刺激性的气味。对于这些气体的处理方法，可采用容易制得的碳酸钙碱性水溶液（pH 9.5～10.2）去除含硫气体，可用草木灰酸性水溶液（pH＜7）固定含氮气体，从而达到国家要求的气体排放标准要求。