复合生物制剂应用于除臭抑菌豆腐猫砂的研究

王 诚，董桂红，何荣彦，范秋苹，翟桂玉，刘德娟，郭慧君，刘建柱

（1.山东健源生物科技有限公司，山东 泰安 270100；2.山东宠言生物科技有限公司，山东 泰安；3.山东省畜牧总站，山东 济南；4.山东省泰安市动物疫病预防控制中心，山东 泰安；5.山东农业大学动物科技学院，山东 泰安）

近年来，随着年轻人群对于宠物的狂热，中国宠物市场在2019 年已经超过2 000 亿元，增速超过20 %，宠物猫的数量更是急剧增加，猫主粮、零食、猫砂和保健品的需求也随之增大[1]。

猫砂主要用于处理猫的粪便和尿液，是宠物猫的日常必需品，消耗量大、更换频率快，一般具有较强吸水性。随着消费水平和猫砂技术的不断进步，人们更加追求猫砂的舒适、安全、除臭和抗菌等性能，因此出现了许多新型猫砂，如膨润土猫砂、水晶猫砂、木屑猫砂、纸质猫砂、豆腐猫砂等新型猫砂。膨润土猫砂价格低廉、吸水性好，缺点是粉尘较多、结团效果和除臭效果不佳，长期使用影响猫呼吸道健康；水晶猫砂由二氧化硅制成，为透明的圆形颗粒，吸水性和除臭性较好，但成本较高，且质量很轻容易洒出，或被猫误食；木屑猫砂是由木屑、秸秆等天然材料制成，环保无毒，吸水能力强，但木屑猫砂成本较高，且容易受潮、触感粗糙，结团效果较差；纸质猫砂由纸屑等制成，质地软可直接冲入马桶，但无法结团，遇尿液易变成一团糊状；豆腐渣猫砂是近几年的新型猫砂，由豆腐渣等天然纤维制成，因其安全无毒、粉尘少、结团性好、可冲入马桶而备受青睐，有广阔的市场前景，唯一的缺点是除臭效果不强[2-5]。

因此猫砂研究的重点主要集中在抑菌除臭和降低宠物疾病风险上。本研究制备的新型豆腐猫砂中，加入了蒲公英提取物、复合酶制剂和益生菌，三者联合使用大大提高了豆腐猫砂的除臭抑菌功能，有效吸收粪便、尿液释放的氨气和硫化氢等有害气体，抑制有害菌的增殖，预防猫尿道细菌感染，提高猫咪的舒适感和生命安全。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 菌种 枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、大肠杆菌（Escherichia coli）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、肺炎克雷伯氏菌（Klebsiella pneumoniae）均购于北京百欧博伟生物技术有限公司，保藏号分别为ATCC6051、ATCC 25922、ATCC 6538、ATCC 4352，嗜热侧孢菌（Sporotrichum thermophile）购于中国农业微生物菌种保藏管理中心，保藏号为 ACCC 30346。枯草芽孢杆菌菌粉中枯草芽孢杆菌的含量≥2.0×1010cfu/g，嗜热侧孢菌菌粉中嗜热侧孢菌的含量≥1.0×109cfu/g。

1.1.2 试剂 脂肪酶购自江苏恩鸣生物工程科技有限公司，酶活力为100 000 U；果胶酶和漆酶均购自夏盛（北京）生物科技开发有限公司，酶活力分别为25 000 U 和10 000 U；瓜尔胶购自于滨州市中博化工有限责任公司；蒲公英、玉米粉和干豆渣均为市售，干豆渣含水量为6～8 wt%。

1.1.3 设备 圆盘造粒机购于山东双鹤机械制造股份有限公司，粉碎机、烘干箱、分光光度计、pH 计等均由本公司研发中心提供。

1.2 方法

1.2.1 除臭抑菌豆腐猫砂的制备 复合生物制剂用于除臭抑菌豆腐猫砂研究时，分为试验组与对照组共5 组，具体设计参照表1。将除瓜尔胶以外的其他原料混合粉碎，加入到圆盘造粒机中，转速为25 r/min，喷入瓜尔胶溶液造粒（瓜尔胶与水质量比为1∶5，加热至40 ℃ 得到），干燥除去水分得到粒径为4 mm 的豆腐猫砂。

表1 豆腐猫砂成分设计表 （kg）

1.2.2 豆腐猫砂除臭抑菌等性能测定 （1）除臭试验。参照CJ/T 516-2017《生活垃圾除臭剂技术要求》对各组豆腐猫砂进行除臭性能测定[6]。按照HJ 533-2009《环境空气和废弃氨的测定》标准采用纳氏试剂分光光度法测定氨气浓度[7]，按照GB 11742-89《居住区大气中硫化氢卫生检验标准方法》[8]，采用亚甲蓝分光光度法测定硫化氢浓度，分别计算氨气与硫化氢的清除率，每组做三次平行。清除率=（处理前浓度-处理后浓度）/处理前浓度×100 %。（2）抑菌试验。参照《ASTME 2149-20 动态条件下的抗菌剂活性测定的试验方法》[9]，采用平板计数法对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和肺炎克雷伯氏菌进行计数，测定各组豆腐猫砂的抑菌性能，每组做3 次平行。大肠杆菌初始接种浓度为2.5×105cfu/ml，金黄色葡萄球菌初始接种浓度为2.8×105cfu/ml，肺炎克雷伯氏菌初始接种浓度为3.0×105cfu/ml。抑菌率=（指定接触48 h 只接种瓶内菌浓度-豆腐猫砂接触48 h 瓶内菌浓度）/指定接触48 h 只接种瓶内菌浓度×100 %。（3）酸败时间检测。分别取200 g 对照组和试验组1～4 制备的豆腐猫砂放入猫砂盆中，然后分别加入100 ml 蒸馏水，置于恒温恒湿培养箱中（35 ℃，45 % RH），每半天对猫砂的pH 进行检测，当pH≤5.0，即为猫砂酸败，对猫砂的酸败时间进行统计（每组做3 次平行）。

2 结果与分析

2.1 豆腐猫砂除臭试验结果分析

由表2 结果可知，试验组1～3 豆腐猫砂对氨气和硫化氢均具有一定的清除效果，其中添加复合酶的试验组2 清除效果较好；试验组4 除臭抑菌豆腐猫砂与其他组相比，具有显著的除臭效果（P＜0.05），对氨气和硫化氢的清除率分别高达97.62 % 和96.61 %。

表2 豆腐猫砂对氨气和硫化氢的清除结果

2.2 豆腐猫砂抑菌试验结果分析

由表3 可知，在加入试验组4 除臭抑菌豆腐猫砂48 h 后对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和肺炎克雷伯氏菌的抑菌率均超过96 % 以上，与其他组相比具有显著的抑菌效果（P＜0.05），试验组1～3 豆腐猫砂对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和肺炎克雷伯氏菌也有一定的抑菌效果，其中以试验组2 添加复合酶制备的豆腐猫砂效果较好。可以看出豆腐猫砂中添加蒲公英提取物、复合酶制剂和复合益生菌粉能产生协同促进的效果，抑制有害菌存活和增殖，且抑菌效果显著。

表3 豆腐猫砂抑菌试验结果

2.3 酸败试验结果分析

由表4 可以看出，试验组4 除臭抑菌豆腐猫砂的酸败时间显著高于其他组（P＜0.05），其他组除试验组1 的酸败时间略长，其余组的酸败时间均较短。说明通过蒲公英提取物、复合酶制剂和益生菌粉的协同作用能够有效防止猫砂的酸败。

表4 酸败时间检测结果

3 讨论

近年来随着人们的陪伴需求和对宠物的喜爱，越来越多的人饲养宠物猫、宠物犬。在饲养宠物时产生粪便、臭气和异味，若不及时处理，不仅污染居住环境，还可能影响身体健康。因此除臭剂、除臭猫砂的市场需求日益增加，人们对新型除臭剂、除臭猫砂的研究也层出不穷。

3.1 植物提取物应用于宠物除臭

肖英平等总结了植物提取物在除臭生产中的应用，樟科植物提取物、丝兰属植物提取物、大蒜素、中草药和腐植酸等都能有效的减少畜禽臭气，改善环境[10]；徐锋等发明了一种具有除臭消毒功能的猫砂，采用植物提取物，主要有苦皮藤、黄连、黄金香柳和丝兰，蓖麻油酸锌，植物纤维，生物酶、粘合剂等制成生物猫砂，该猫砂具有除臭消毒功能，安全、环保[11]；陈玲玲等发明了一种宠物用天然活性植物除臭剂，包括植物除臭提取液、植物杀菌提取液、天然植物精油等，主要由天然植物和中草药组合提取，该天然植物除臭剂抑菌除臭，安全无毒[12]。

3.2 生物酶应用于宠物除臭

王诚阐述了生物酶在宠物除臭喷雾、宠物主粮、护理用品、猫砂方面的应用现状，酶制剂绿色、安全，在除臭方面有不可取代的优越性和安全性[13]；蒋国豪等发明了一种猫砂除臭伴侣颗粒，主要由复合生物酶、抑菌剂、吸附剂等物质组成，通过各种生物酶和植物提取物联合发挥除臭作用，除臭颗粒稳定性增强，除臭时间和效果显著提升，对宠物几乎无毒害[14]；胡银艳等发明了一种宠物生物酶除臭喷雾，包括生物酶、食品香精、和益生菌等，该除臭喷雾安全无毒，且留香时间短，不会对宠物嗅觉造成危害[15]。

3.3 益生菌应用于宠物除臭

唐建等从自然界中筛选具有除臭功能的优势菌种，其中有2 株假单胞菌属、1 株毕氏酵母属和1 株根霉属，三者制成除臭菌剂，投加到准好氧型生物反应器填埋场中，除臭菌剂对硫化氢的总去除率为 35.50 %，对氨气的总去除率为31.30 %，除臭效果较好[16]；许琇涵等发明了一种茶叶渣除臭猫砂的制造方法，以茶叶渣为主要原料，混合多种有益菌发酵后再进行造粒，该猫砂不仅有天然茶香，还具有除臭、抑菌的特点[17]；刘晓阳等发明了一种猫砂用杀菌除臭剂，该除臭剂主要包括植物提取物，复合菌剂，淀粉等，复合菌剂包括黑曲霉、米曲霉、植物乳杆菌、酵母菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌，猫砂用杀菌除臭剂在与猫砂混合后，与猫的排泄物接触，微生物快速繁殖产生大量有机酸降低粪便pH，抑制含氮有机物分解转化释放氨气，微生物代谢产物含有大量蛋白酶及纤维素酶等胞外酶，有效抑制有害菌的存活和繁殖[18]。

4 小结

本研究将复合生物制剂应用于豆腐猫砂的制备，通过蒲公英提取物、复合酶制剂和益生菌三者协同作用，制备的豆腐猫砂味道清新不刺激，且具有显著地除臭抑菌和防止酸败的效果，能有效吸收、降解尿液和粪便中的异味，抑制有害菌的存活和增殖，预防猫尿道细菌感染，该除臭抑菌豆腐猫砂具有良好的市场应用前景。