環(huán)保酵素的生物活性及在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

劉慶松 葉璇 孫洪慶 馬越 白東清

摘 要 為探究環(huán)保酵素在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用效果和方式，對(duì)環(huán)保酵素成分活性、在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用和所存在的問題進(jìn)行總結(jié)和分析。發(fā)現(xiàn)環(huán)保酵素的代謝產(chǎn)物中富含多種有益微生物和活性物質(zhì)，具備良好的生物活性，能夠在種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)發(fā)揮重要作用，合理利用環(huán)保酵素能夠有效促進(jìn)生態(tài)農(nóng)業(yè)的建設(shè)和發(fā)展。

關(guān)鍵詞 環(huán)保酵素;活性物質(zhì);生態(tài)農(nóng)業(yè)

中圖分類號(hào)：X799.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.32.082

環(huán)保酵素是對(duì)混合了糖和水的廚余鮮垃圾經(jīng)厭氧發(fā)酵后產(chǎn)生的棕色液體的通俗稱法。由泰國Rosukon Poompanvong博士經(jīng)過30多年研制，利用廚余鮮垃圾的水分含量高、有機(jī)質(zhì)豐富的特點(diǎn)，在厭氧發(fā)酵的情況下能夠轉(zhuǎn)化成多種酶、有效活菌、礦物成分、有機(jī)酸等活性物質(zhì)[1]。環(huán)保酵素具有良好的生物活性，經(jīng)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)環(huán)保酵素在污水處理、種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)都可以發(fā)揮重要作用[2]。

在中國，環(huán)保酵素的概念是近些年才慢慢被大眾熟知。環(huán)保酵素具有制作流程簡單、制作原料易得、成本低廉等特點(diǎn)，越來越多地被普通大眾認(rèn)可。

1 環(huán)保酵素的生物活性

1.1 有效活菌

在環(huán)保酵素發(fā)酵過程中，其中的微生物群落起到了重要的作用，研究表明，環(huán)保酵素中主要的有效活菌分為乳酸菌、醋酸菌和酵母菌。蔣增良等在葡萄酵素、樹莓酵素中分離得到魯氏酵母（Zygosaccharomyces

rouxii）、畢赤酵母（Pichia guilliermondii）和淺白隱球酵母（Cryptococcus albidus）等菌種[3]。杜麗平等通過對(duì)木瓜酵素的微生物多樣性測(cè)定發(fā)現(xiàn)其中含有植物乳桿菌包括釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae ）、假絲酵母（Candida intermedia）和畢赤酵母（Pichia guilliermondii）等[4]。謝丹等對(duì)刺梨果渣環(huán)保酵素的抑菌多樣性進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)菌為醋酸桿菌屬和葡糖桿菌屬[5]。從文獻(xiàn)研究可知，發(fā)酵后環(huán)保酵素的優(yōu)勢(shì)微生物種類為酵母菌，但由于制作材料的不同，環(huán)保酵素的優(yōu)勢(shì)菌也存在一定的差異。

1.2 抗氧化活性物質(zhì)

在環(huán)保酵素發(fā)酵過程中會(huì)產(chǎn)生抗氧化活性物質(zhì)，如總酚、總黃酮、花青素等。謝文佩和章昱在對(duì)多種水果果皮酵素的抗氧化物質(zhì)研究中發(fā)現(xiàn)，滇橄欖酵素的總酚、總黃酮含量最高[6]。郭紅蓮等利用固相微萃取—?dú)赓|(zhì)聯(lián)用的技術(shù)分析發(fā)現(xiàn)枸杞酵素中含有多種酯類、醛類、酮類、醇類等抗氧化活性物質(zhì)，并發(fā)現(xiàn)發(fā)酵后的抗氧化能力要顯著高于發(fā)酵前[7]。趙敏等發(fā)現(xiàn)，在酵素的發(fā)酵過程中醇類和脂類的含量上升，抗氧化活性也上升[8]。上述研究表明，不同原料發(fā)酵后的抗氧化活性物質(zhì)種類不同，且環(huán)保酵素的抗氧化活性與其抗氧化活性物質(zhì)含量呈正相關(guān)。

1.3 活性酶

在微生物的作用下，環(huán)保酵素中含有多種活性酶，如蛋白酶、脂肪酶、超氧化物歧化酶、過氧化氫酶及淀粉酶等。周新萍對(duì)植物環(huán)保酵素進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其中含有大量的纖維素酶和蛋白酶，少量的過氧化氫酶[9]。陳爽等在水果酵素中檢測(cè)出超氧化物歧化酶、蛋白酶和少量的淀粉酶與脂肪酶[10]。邵穎等發(fā)現(xiàn)植物酵素的酶活隨著發(fā)酵時(shí)間而改變，超氧化物歧化酶活性隨著發(fā)酵時(shí)間的延長呈先上升后下降趨勢(shì)，纖維素酶活性則在發(fā)酵40 d后明顯上升[11]。

1.4 有機(jī)酸

有機(jī)酸是環(huán)保酵素中微生物代謝產(chǎn)物的重要組成部分，環(huán)保酵素經(jīng)過發(fā)酵生成的小分子有機(jī)酸具有螯合、抗氧化和抑菌作用，對(duì)環(huán)保酵素的功能性有重要影響。饒毅萍等在環(huán)保酵素中檢測(cè)出了酒石酸、乙醇酸、L-蘋果酸、乳酸和D-蘋果酸等6種有機(jī)酸[12]。謝丹在刺梨殘?jiān)退刂袡z測(cè)到草酸、酒石酸、乳酸、乙酸和檸檬酸，其中乳酸的含量最多[13]。方晟等通過對(duì)百合酵素發(fā)酵過程有機(jī)酸的變化分析發(fā)現(xiàn)，百合酵素的有機(jī)酸種類豐富，含量最多的為乳酸和醋酸，且大多數(shù)有機(jī)酸含量隨著發(fā)酵過程的延長而逐漸上升，在發(fā)酵后期含量趨于平穩(wěn)[14]。

2 環(huán)保酵素在農(nóng)業(yè)的應(yīng)用研究進(jìn)展

2.1 種植業(yè)

2.1.1 在土壤改良及植物生長中的應(yīng)用

環(huán)保酵素中含有大量的有益微生物，可以改善土壤的微生物環(huán)境，而且環(huán)保酵素本身具有豐富的礦物質(zhì)和有機(jī)物，在發(fā)酵的過程中產(chǎn)生的有機(jī)酸和各種活性酶有助于改善土壤理化性質(zhì)，增加土壤肥力[15]。NEGI等在對(duì)廚余垃圾、小麥秸稈和生物質(zhì)廢物的不同組合中，發(fā)現(xiàn)環(huán)保酵素和蛆蟲幼蟲的新型組合，為低碳氮比和較高油脂含量的食物垃圾快速堆肥提供了參考[16]。TONG和LIU[17]使用蔬菜皮、火龍果皮、蘋果皮3種環(huán)保酵素連續(xù)灌溉土地四周，發(fā)現(xiàn)土壤總氮和有機(jī)質(zhì)隨著灌溉時(shí)間的延長而增加，火龍果皮環(huán)保酵素澆灌土樣的全氮含量最高，其次是蘋果皮、蔬菜皮。陶津等以不同濃度比例的環(huán)保酵素澆施辣椒，并與空白組辣椒和施肥組辣椒進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)澆施環(huán)保酵素與水的比例為1∶750時(shí)，不但能夠增加土壤肥力而且可以提升辣椒的產(chǎn)量，且提升效果顯著高于施肥組[18]。

2.1.2 在病蟲害防治方面的作用

朱麗梅等通過對(duì)蔬菜均勻噴施不同濃度的大蒜酵素和果皮酵素，判斷2種酵素對(duì)黃瓜白粉病、黃瓜霜霉病和番茄葉霉病的防治效果，結(jié)果表明大蒜酵素的防治效果好于果皮酵素，當(dāng)大蒜酵素濃度為1∶10時(shí)對(duì)黃瓜白粉病和黃瓜霜霉病的防治效果分別為86.15%和79.24%;大蒜酵素1∶30濃度對(duì)番茄葉霉病的防效達(dá)到82.55%[19]。王麗麗等通過驅(qū)避、毒殺和平板對(duì)峙試驗(yàn)，研究7種生物酵素對(duì)朱砂葉螨和青枯勞爾氏菌的室內(nèi)防治作用，發(fā)現(xiàn)生姜酵素和大蒜酵素的綜合防蟲和防病能力更強(qiáng)，對(duì)朱砂葉螨的驅(qū)避率分別為52.3%和68.0%，青桔勞爾氏菌48 h抑菌圈直徑大小分別為3.0 cm和2.2 cm[20]。

2.2 養(yǎng)殖業(yè)

2.2.1 畜牧及家禽養(yǎng)殖

環(huán)保酵素具有養(yǎng)殖污水處理、提高飼料利用率及提高抗病力等作用。郭江鵬等利用環(huán)保酵素與回分式活性污泥處理工藝相結(jié)合的方法處理COD、TN、氨氮濃度高的奶牛場(chǎng)廢水，經(jīng)過處理后COD、總氮、氨氮、總磷的平均去除率分別為99.6%、95.2%、99.4%和97.5%，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定高效處理奶牛養(yǎng)殖廢水[21]。黃建軍在日糧中添加0.1%酵素，試驗(yàn)結(jié)果表明，添加酵素的試驗(yàn)組各個(gè)階段日均增重顯著高于對(duì)照組，而且能夠提高豬的抗病力[22]。陳清軍等在日糧中添加不同濃度的酵素，發(fā)現(xiàn)在日糧中添加0.6%的酵素后，平均日產(chǎn)蛋率比對(duì)照組提高4.30%，飼料轉(zhuǎn)化率提高了6.98%[23]。

2.2.2 水產(chǎn)養(yǎng)殖

楊濤和徐維烈對(duì)酵素菌有機(jī)肥與傳統(tǒng)化肥在水產(chǎn)養(yǎng)殖上的使用效果進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果表明酵素菌有機(jī)肥能夠顯著降低池塘中的亞硝酸鹽、氨氮含量，并且能夠促進(jìn)魚類的生長，降低餌料系數(shù)[24]。王洋等通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)環(huán)保酵素能夠有效殺滅多種水產(chǎn)病原菌，且通過浸泡的方式可顯著提升對(duì)魚類細(xì)菌性疾病的治療效果[25]。袁慶云等將酵素菌生物有機(jī)肥用于魚、蝦、稻生態(tài)養(yǎng)殖，發(fā)現(xiàn)酵素菌能夠改善水質(zhì)，抑制有害菌的生長，促進(jìn)水稻和魚蝦生長[26]。

3 結(jié)語

隨著生態(tài)文明建設(shè)的深入，環(huán)保酵素的研究和應(yīng)用也越來越多，但是目前仍存在以下3個(gè)問題：1）環(huán)保酵素的發(fā)酵缺乏相關(guān)的規(guī)范，如果廚余垃圾不夠新鮮，操作不規(guī)范，會(huì)造成有害菌數(shù)量增加，影響環(huán)保酵素的發(fā)酵和使用效果;2）環(huán)保酵素的原料種類不同，其生物活性也存在差異，功能效果也不同，目前還缺少有關(guān)原料與效果的深入的研究，不能達(dá)到物盡其用的效果;3）環(huán)保酵素的使用方法和使用量缺少規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。

環(huán)保酵素能夠在土壤改良、病蟲害防治及水產(chǎn)養(yǎng)殖中發(fā)揮重要的作用，實(shí)現(xiàn)變廢為寶，符合生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。今后，應(yīng)該在發(fā)酵工藝的優(yōu)化、不同種類環(huán)保酵素的功能特性及其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面的試驗(yàn)示范等方面進(jìn)行更多的研究，為環(huán)保酵素的合理制作和使用提供理論依據(jù)。

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（責(zé)任編輯：趙中正）