CN112047493B - 微生态制剂去除土腥味的应用及去除ras系统中鱼类土腥味的方法 - Google Patents

微生态制剂去除土腥味的应用及去除ras系统中鱼类土腥味的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了微生态制剂去除土腥味的应用及去除RAS系统中鱼类土腥味的方法，具体公开了微杆菌，居水芽殖杆菌，鞭毛栖海洋菌去除土腥味的应用及去除RAS系统中鱼类土腥味的方法，保藏编号为ACCC‑02712的微杆菌能降解土臭素和2‑甲基异莰醇；保藏编号为CGMCC‑1.7029的居水芽殖杆菌能降解土臭素；保藏编号为CGMCC‑1.12664的鞭毛栖海洋菌能降解2‑甲基异莰醇。去除RAS养殖系统中鱼类土腥味的方法是在RAS养殖系统的养殖水体中加入保藏编号为ACCC‑02712的微杆菌，微杆菌的菌体密度≥109 cfu/mL，其添加量与养殖水体的体积比为0.5~1.2 mL：1 m3。使用菌剂去除RAS养殖系统中鱼类土腥味，不但可控制产生土腥味的物质含量，而且可在源头上控制产生土腥味的微生物数量。

Description

微生态制剂去除土腥味的应用及去除RAS系统中鱼类土腥味 的方法
技术领域
本发明属于水产品养殖技术领域，特别涉及微生态制剂去除土腥味的应用及 去除RAS系统中鱼类土腥味的方法。
背景技术
工厂化循环水养殖(RAS)采用集约化高密度养殖模式，使用一系列生物工程 手段来处理养殖用水，使之达到可循环使用的目的，节约水资源，提高养殖效率。 所有的养殖用水均在系统内部进行循环利用，无污染，零排放。工厂化循环水养 殖还具有占地少、产品优质安全、病害少、密度高、养殖生产不受地域或气候的 限制和影响，资源利用率高，高产出，低风险的特点，是实现水产养殖业可持续 发展的重要途径。
在RAS系统中，养殖鱼虾的土腥味会给其适口性带来严重的负面影响。无 论是自然捕捞的鱼类还是人工养殖的鱼类，都不同程度地存在土腥味。特别是淡 水鱼类，如罗非鱼、鲤鱼、鲢鱼、草鱼、鳗鱼等土腥味尤为严重。对于追求健康、 营养、口味的现代人来讲，土腥味的存在给这些鱼类的消费带来一定的负面影响。
产生土腥味的物质主要包括土臭素(geosmin)和2-甲基异莰醇 (2-methylisobomeol)等。土臭素和2-甲基异莰醇均为饱和环叔醇类物质，其理化 特征见下表，它们在水中的溶解度不高，是微极性脂溶性化合物，含量高时具有 樟脑味和药品臭味，含量低时则分别具有土臭味和霉味。人的嗅觉对其极为敏感， 研究表明，大西洋畦鱼中土臭素浓度达到0.9ug/kg时，就会有很浓烈的土霉味。
土臭素和2-甲基异莰醇的理化特征
名称 分子式 沸点(℃) 溶解度(mg/L) 嗅阈值(ng/L) 密度(g/cm<sup>3</sup>)
土臭素 C<sub>12</sub>H<sub>22</sub>O 165.1 150.2 5 0.9494
2-甲基异莰醇 C<sub>11</sub>H<sub>20</sub>O 196.7 194.5 10 0.9288
土臭素和2-甲基异莰醇主要是藻类和菌类等生物过度繁殖产生的次生代谢 产物，这些代谢产物通过鳃和表皮渗透进入鱼体，富含脂质的组织如鱼皮和内脏 中土腥味物质的富集速度较快，浓度较高，从而导致鱼类产生特有的土腥味和臭 味。鱼体吸收土腥味物质的速度很快，但消除速度很慢，通常鱼类富集这些物质 只需要几分钟到几小时的时间。在含有土臭素的水体中，3小时后虹蹲鱼就有强 烈的土霉味，但是清水暂养144小时后，鱼体内土臭素的浓度才降低至阈值以下。
许多微生物的初级代谢产物和次级代谢产物都能产生土腥味、泥味等。藻类、 链霉菌属、放线菌属等最初被认为是土腥味化合物的主要来源。
RAS系统的特殊性决定了藻类在系统中含量极低，导致RAS系统产生土腥 味的主要原因是微生物的大量繁殖。因此，在RAS系统中，当链霉菌、放线 菌等菌属在水中聚集，会产生土臭素和2-甲基异莰醇，这些物质被鱼类的 鱼鳃和富含脂质的组织吸收，并在鱼肉中积累时，就会产生土腥味。RAS 系统中生物膜生长的潜力大，而产生土腥味的链霉菌、放线菌等成为生物膜的一 部分，长期存在于RAS系统中。
目前，鱼体内土腥味的去除方法主要有两类。第一，在鱼类加工过程中添加 消除土腥味的物理、化学、生物化学制剂，这也是目前应用最广的去除土腥味的 方法。但是，随着人们对食品安全的重视程度越来越高，这种方式会大大降低新 鲜鱼类的销售量，降低经济效益，并且工厂化养殖是为了得到高品质的新鲜鱼类， 这种去除腥味的方法违背了工厂化养殖的初衷。第二，将有土腥味的鱼类转入清 水中暂养，在农场常常通过转塘来实现土腥味的去除。但是由于不同的土腥味化 合物清除速率不一致，因此不同养殖塘的土腥味鱼类不能在同一个暂养塘进行混 合暂养，不同养殖塘的鱼类只能进行单独暂养，该过程费时、费力、成本高，并 且会增加鱼类染病的概率，提高销售价格，不适合大面积推广。因此，急需一种 可以在鱼类养殖过程中去除土腥味或抑制土腥味的方法，以实现高效、生态、低耗、健康的养殖目的。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的就在于提供一种微生态制剂去 除土腥味的应用及去除RAS系统中鱼类土腥味的方法，该方法不但可以在鱼类 养殖过程中去除土腥味和抑制产生土腥味的微生物生长，而且安全、高效。
微杆菌去除土腥味的应用，所述微杆菌的保藏编号为ACCC-02712，能降解 土臭素和2-甲基异莰醇。
居水芽殖杆菌去除土腥味的应用，所述居水芽殖杆菌的保藏编号为 CGMCC-1.7029，能降解土臭素。
鞭毛栖海洋菌去除土腥味的应用，所述鞭毛栖海洋菌的保藏编号为 CGMCC-1.12664，能降解2-甲基异莰醇。
去除RAS养殖系统养殖鱼类土腥味的方法，在RAS养殖系统的养殖水体中 加入保藏编号为ACCC-02712的微杆菌，微杆菌的菌体密度≥109cfu/mL，其添 加量与养殖水体的体积比为0.5～1.2mL：1m3。
进一步地，在RAS养殖系统的养殖水体中加入保藏编号为CGMCC-1.7029 的居水芽殖杆菌或/和保藏编号为CGMCC-1.12664的鞭毛栖海洋菌，居水芽殖杆 菌和鞭毛栖海洋菌的菌体密度均≥1010cfu/mL，居水芽殖杆菌和鞭毛栖海洋菌的 添加量与养殖水体的体积比均为0.4～1.2mL：1m3。
进一步地，在RAS养殖系统的养殖水体中加入保藏编号为ACCC-01679的 红球菌和保藏编号为ACCC-11027的乳酸杆菌，红球菌的菌体密度≥109cfu/mL； 乳酸杆菌的菌体密度≥1011cfu/mL，红球菌添加量与养殖水体的体积比为0.8～1.1 mL：1m3；乳酸杆菌添加量与养殖水体的体积比为0.6～1.2mL：1m3。
进一步地，所有菌种均添加至RSA养殖系统的生物滤池中。
进一步地，添加至生物滤池中的菌种有居水芽殖杆菌、鞭毛栖海洋菌、微杆 菌、红球菌和乳酸杆菌，每立方米养殖水体添加各种菌种的添加量与养殖水体中 土臭素的浓度ang/L和2-甲基异莰醇的浓度b ng/L的关系如下：
当0＜a＜10，且0＜b＜10时，居水芽殖杆菌的添加量为0.4-0.6mL、鞭毛 栖海洋菌的添加量为0.4-0.6mL、微杆菌的添加量为0.5-0.7mL、红球菌的添加 量为0.8-1.0mL、乳酸杆菌的添加量为0.6-0.8mL；
当0＜a＜10，且b≥10时，居水芽殖杆菌的添加量为0.5-0.7mL、鞭毛栖海 洋菌的添加量为1.0-1.2mL、微杆菌的添加量为0.8-1.0mL、红球菌的添加量为 0.8-1.0mL、乳酸杆菌的添加量为0.6-0.8mL；
当a≥10，且0＜b＜10时，居水芽殖杆菌的添加量为1.0-1.2mL、鞭毛栖海 洋菌的添加量为0.5-0.7mL、微杆菌的添加量为0.8-1.0mL、红球菌的添加量为 0.8-1.0mL、乳酸杆菌的添加量为0.6-0.8mL；
当a≥10，且b≥10时，居水芽殖杆菌的添加量为1.0-1.2mL、鞭毛栖海洋 菌的添加量为1.0-1.2mL、微杆菌的添加量为1.0-1.2mL、红球菌的添加量为 0.9-1.1mL、乳酸杆菌的添加量为1.0-1.2mL。
进一步地，所述居水芽殖杆菌、鞭毛栖海洋菌、微杆菌、红球菌和乳酸杆菌 由相应的菌种接种到各自的培养基中培养，经发酵、离心浓缩得到。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明采用微生物去除RAS养殖系统养殖鱼类土腥味，具体地，微杆菌 可同时降解土臭素和2-甲基异莰醇；居水芽殖杆菌用于降解土臭素；鞭毛栖海洋 菌用于降解2-甲基异莰醇，红球菌和乳酸杆菌对产生土腥味的微生物具有抑制作 用，这样不但安全、高效，而且能耗低、健康。
2、本发明可根据不同浓度的土臭素和2-甲基异莰醇，以及含有不同臭味物 质的三种情况(仅含有土臭素，仅含有2-甲基异莰醇，同时含有土臭素和2-甲 基异莰醇)，选择不同菌剂和添加适宜的菌剂量。
3、本发明将居水芽殖杆菌、鞭毛栖海洋菌、微杆菌、红球菌和乳酸杆菌添 加至RSA养殖系统的生物滤池中，菌种可附着在生物滤池中的填料上，快速地 对土臭素和2-甲基异莰醇进行降解，同时红球菌和乳酸杆菌不但可以对养殖水体 进行处理，而且还可以抑制水体中的产生土臭味的微生物(放线菌、链霉菌等) 生长，从而快速的去除RAS养殖系统中的土腥味，进而去除RAS系统中鱼类中 的土腥味。
具体实施方式
培养居水芽殖杆菌、鞭毛栖海洋菌、微杆菌、红球菌和乳酸杆菌时，先将相 应的菌种接种到下列所述相应的培养基中单独培养，发酵完成后，离心浓缩得到 一定菌体密度，备用。
居水芽殖杆菌的培养基配方如下：2.0-5.0mg土臭素、50-60mgNH4Cl、20-30 mgCaCl2·2H2O、100-105mg K2HPO4、40-50mg MgSO4·7H2O、10-20mg MnCl2·4H2O、3-5mgH3BO3和1L蒸馏水，所述培养基的pH为7.2-7.4，培养 基灭菌冷却后添加0.8-1.2mL微量元素溶液。
鞭毛栖海洋菌的培养基配方如下：2.0-5.0mg 2-甲基异莰醇、50-60mg NH4Cl、20-30mg CaCl2·2H2O、100-105mg K2HPO4、40-50mg MgSO4·7H2O、 10-20mg MnCl2·4H2O、3-5mgH3BO3和1L蒸馏水，所述培养基的pH为7.2-7.4， 培养基灭菌冷却后添加0.8-1.2mL微量元素溶液。
微杆菌属的培养基配方如下：2.0-3.0mg土臭素、2.0-3.0mg 2-甲基异莰醇、50-60mg NH4Cl、20-30mg CaCl2·2H2O、100-105mg K2HPO4、40-50mg MgSO4·7H2O、10-20mgMnCl2·4H2O、3-5mgH3BO3和1L蒸馏水，所述培养 基的pH为7.2-7.4，培养基灭菌冷却后添加0.8-1.2mL微量元素溶液。
红球菌的培养基配方如下：10-12g葡萄糖、8-10g蛋白胨、0.8-1.0gK2HPO4、 0.8-1.0g MnSO4、4.0-5.0g酵母膏、8.0-10.0g NaCl和1L蒸馏水，所述培养基 的pH为7.0-7.5，培养基灭菌冷却后添加0.8-1.2mL微量元素溶液。
乳酸杆菌的培养基配方如下：包括9-10g蛋白胨、9-10g牛肉膏、5-6g酵 母粉、5-6g葡萄糖、5-7g CH3COONa、2-3g C6H14N2O7、1mL Tween 80、2-3g K2HPO4、0.2-0.3g MgSO4·7H2O、0.05-0.06g MnSO4·H2O和1L蒸馏水，所述培 养基的pH为5.0-6.2，培养基灭菌冷却后添加0.8-1.2mL微量元素溶液。
以上所述微量元素溶液配方如下：0.20-0.25mg ZnSO4·7H2O、0.40-0.45mgNaMoO4·2H2O、0.08-0.10mg CuSO4·5H2O、0.05-0.07mg Co(NO3)2·6H2O和1L 蒸馏水，并过0.22μm水系滤膜除菌后再加入相应的培养基中。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
实施例1
取100L养殖水体于250L摇瓶中，按表1中添加量添加居水芽殖杆菌菌液 (1010cfu/mL)，在120rpm，30℃条件下培养48h，居水芽殖杆菌对养殖水体中 土臭素和2-甲基异莰醇的降解率如表1所示。
表1居水芽殖杆菌对土臭素和2-甲基异莰醇的降解率
Figure BDA0002685188790000051
由表1可知，居水芽殖杆菌对养殖水体中土臭素降解率在91.7％以上，对2- 甲基异莰醇的降解率则低于10.4％，表明居水芽殖杆菌对土臭素具有良好的降解 能力，可以用居水芽殖杆菌来降解土臭素以除去土腥味。
实施例2
取100L养殖水体于250L摇瓶中，按表2中添加量添加鞭毛栖海洋菌菌液 (1010cfu/mL)，在120rpm，30℃条件下培养48h，鞭毛栖海洋菌对养殖水体中 土臭素和2-甲基异莰醇的降解率如表2所示。
表2鞭毛栖海洋菌对土臭素和2-甲基异莰醇的降解率
Figure BDA0002685188790000061
由表2可知，鞭毛栖海洋菌对养殖水体中对2-甲基异莰醇的降解率在91.9％ 以上，对土臭素降解率则在10.6％以下，表明鞭毛栖海洋菌对2-甲基异莰醇具有 良好的降解能力，可以用鞭毛栖海洋菌来降解2-甲基异莰醇以除去土腥味。
实施例3
取100L养殖水体于250L摇瓶中，按表3中添加量添加微杆菌属菌液(109 cfu/mL)，在120rpm，30℃条件下培养48h，微杆菌对养殖水体中土臭素和2- 甲基异莰醇的降解率如表3所示。
表3微杆菌对土臭素和2-甲基异莰醇的降解率
Figure BDA0002685188790000062
由表3可知，微杆菌对养殖水体中对2-甲基异莰醇的降解率在81.2％以上， 对土臭素降解率则在81.3％以上，表明微杆菌对土臭素和2-甲基异莰醇具有较好 的降解能力，可以采用微杆菌来同时降解土臭素和2-甲基异莰醇以除去土腥味。
实施例4
取100L养殖水体于250L摇瓶中，按表4中添加量添加红球菌(109cfu/mL) 和乳酸杆菌菌液(1011cfu/mL)，在120rpm，30℃条件下培养48h后，采用高氏 1号培养基，应用稀释涂布法对水体中总放线菌(包含放线菌属和链霉菌属等) 菌落数进行计数。培养前后养殖水体中总放线菌落数如表4所示。
表4红球菌和乳酸菌对异味产生菌的抑制作用
Figure BDA0002685188790000071
由表4可知，水体中放线菌在红球菌和乳酸杆菌的共同作用下减少了62.3％、63.2％、61.9％、61.4％，那是因为红球菌在生长过程中与放线菌竞争碳源和氮源， 拮抗生长，同时乳酸杆菌代谢产酸，能抑制放线菌的生长，从而对放线菌产生抑 制作用。
实施例5
按表5中添加量向容量为4.5立方米的加州鲈鱼养殖系统中添加各菌剂，循 环水系统运行48h后，再次检测土臭素和2-甲基异莰醇含量并计数放线菌数量，
实验结果如表5所示。表5复合菌剂对养殖水中土腥味的抑制效果
Figure BDA0002685188790000072
由表5可知，5种菌剂联合使用处理养殖循环水的效果远远优于菌剂单独使 用，5种菌剂联合作用48h后，对2-甲基异莰醇的去除率在97.5％以上，对土 臭素降解率在97.8％以上，放线菌的去除率则在61.8％以上。这说明，5种菌剂 的使用既可以控制产生土腥味的物质含量，也可以在源头上控制产生土腥味的微 生物数量。
最后需要说明的是，本发明的上述实施例仅是为说明本发明所作的举例，而 并非是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说 明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式 予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于 本发明的保护范围之列。

Claims (7)

1.居水芽殖杆菌去除土腥味的应用，其特征在于，所述居水芽殖杆菌的保藏编号为CGMCC-1.7029，能降解土臭素。
2.去除RAS养殖系统养殖鱼类土腥味的方法，其特征在于，在RAS养殖系统的养殖水体中加入保藏编号为ACCC-02712的微杆菌和保藏编号为CGMCC-1.7029的居水芽殖杆菌，微杆菌的菌体密度≥109 cfu/mL，其添加量与养殖水体的体积比为0.5~1.2 mL：1 m3，居水芽殖杆菌的菌体密度≥1010 cfu/mL，居水芽殖杆菌的添加量与养殖水体的体积比为0.4~1.2mL：1 m3。
3.根据权利要求2所述的去除RAS养殖系统养殖鱼类土腥味的方法，其特征在于，在RAS养殖系统的养殖水体中加入保藏编号为CGMCC-1.12664的鞭毛栖海洋菌，鞭毛栖海洋菌的菌体密度≥1010 cfu/mL，鞭毛栖海洋菌的添加量与养殖水体的体积比为0.4~1.2 mL：1 m3。
4.根据权利要求3所述的去除RAS养殖系统养殖鱼类土腥味的方法，其特征在于，在RAS养殖系统的养殖水体中加入保藏编号为ACCC-01679的红球菌和保藏编号为ACCC-11027的乳酸杆菌，红球菌的菌体密度≥109 cfu/mL；乳酸杆菌的菌体密度≥1011 cfu/mL，红球菌添加量与养殖水体的体积比为0.8~1.1 mL：1 m3；乳酸杆菌添加量与养殖水体的体积比为0.6~1.2 mL：1 m3。
5.根据权利要求4去除RAS养殖系统养殖鱼类土腥味的方法，其特征在于，所有菌种均添加至RSA养殖系统的生物滤池中。
6.根据权利要求5去除RAS养殖系统养殖鱼类土腥味的方法，其特征在于，添加至生物滤池中的菌种有居水芽殖杆菌、鞭毛栖海洋菌、微杆菌、红球菌和乳酸杆菌，每立方米养殖水体添加各种菌种的添加量与养殖水体中土臭素的浓度a ng/L和2-甲基异莰醇的浓度bng/L的关系如下：
当0＜a＜10，且0＜b＜10时，居水芽殖杆菌的添加量为0.4-0.6 mL、鞭毛栖海洋菌的添加量为0.4-0.6 mL、微杆菌的添加量为0.5-0.7 mL、红球菌的添加量为0.8-1.0 mL、乳酸杆菌的添加量为0.6-0.8 mL；
当0＜a＜10，且b≥10时，居水芽殖杆菌的添加量为0.5-0.7 mL、鞭毛栖海洋菌的添加量为1.0-1.2 mL、微杆菌的添加量为0.8-1.0 mL、红球菌的添加量为0.8-1.0 mL、乳酸杆菌的添加量为0.6-0.8 mL；
当a≥10，且0＜b＜10时，居水芽殖杆菌的添加量为1.0-1.2 mL、鞭毛栖海洋菌的添加量为0.5-0.7 mL、微杆菌的添加量为0.8-1.0 mL、红球菌的添加量为0.8-1.0 mL、乳酸杆菌的添加量为0.6-0.8 mL；
当a≥10，且b≥10时，居水芽殖杆菌的添加量为1.0-1.2 mL、鞭毛栖海洋菌的添加量为1.0-1.2 mL、微杆菌的添加量为1.0-1.2 mL、红球菌的添加量为0.9-1.1 mL、乳酸杆菌的添加量为1.0-1.2 mL。
7.根据权利要求6去除RAS养殖系统养殖鱼类土腥味的方法，其特征在于，所述居水芽殖杆菌、鞭毛栖海洋菌、微杆菌、红球菌和乳酸杆菌由相应的菌种接种到各自的培养基中培养，经发酵、离心浓缩得到。
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