张金萍

（中国计量科学研究院，北京 100029）

微生物降解农药残留技术研究

张金萍

（中国计量科学研究院，北京 100029）

在农业生产中，合理使用农药可以帮助减少和消除病虫害，实现稳产，但是农药的残留问题威胁着人们的健康和生命安全，也因此受到了社会各界的广泛关注。利用微生物实现对于农药残留的有效降解，可以解决农药残留带来的食品安全问题。结合微生物降解农药残留的基本原理，对其相关技术进行了分析和研究。

微生物；生物降解；农药残留

我国是农业大国，农业在国民经济发展中发挥着相当重要的作用。一直以来，化肥和农药都是保障农业生产顺利进行、实现稳产高产的关键，但是，伴随着农药的长期使用，农药残留问题受到了越来越多的关注，对于消费者的生命安全和身体健康形成了较大威胁。对此，相关研究结果表明，利用微生物实现农药残留的降解，能够起到良好的效果，从而保证消费者的人身安全。

1 微生物降解农药残留原理

生物降解，从狭义上讲指自然界存在的，以及人为生产的有机物被微生物破坏或者矿化的过程。在这个过程中，绝大多数情况下都是微生物在发挥作用，因此也被称为微生物降解。在当前的技术条件下，已经被发现的可以用于降解农药残留的微生物包括真菌、细菌和放线菌，其多数可以在自然界的土壤中获取和培养。

微生物对于农药残留的降解作用，主要是通过酶促作用和非酶促作用共同完成，其中酶促作用也被称为酶催化或者酶素催化，简单来讲，就是指以酶作为催化剂进行的化学反应。微生物降解农药残留的原理，就是通过一系列酶的作用，经过相应的化学反应，将农药分解为无害的物质，或者转化为更小的分子，借以削弱乃至消除其对于人体的危害。现阶段，可用于进行农药残留降解的微生物有几种，其适用的农药类型各不相同。例如，对于属于有机磷类的对硫磷，常见的降解微生物包括短杆菌属、木霉属、青霉属、假单胞菌属以及黄杆菌属等；对于属于氨基甲酸酯类的西维因，常见的降解微生物包括曲霉属、青霉属、根霉属以及无色杆菌属等；对于属于有机氯类的DDT，常见的降解微生物包括根霉属、青霉属、菱属硅藻属、梭状芽胞杆菌属、无色杆菌属、土壤杆菌素等；对于属于三嗪类除草剂的莠去津，常见的降解微生物包括青霉属、曲霉属、木霉属、根霉属以及镰刀菌属等[1]。

2 微生物降解农药残留技术

在不断的研究过程中，微生物降解农药残留技术取得了比较显著的成果。就目前而言，比较常见的微生物降解法有生物膜法、活性污泥法、氧化塘法和需氧生物处理法等，这些方法有着各自的优势，但是也存在着一定的不足和缺陷，甚至可能会产生二次污染。例如，生物膜法具有良好的降解效果，但成本较高，不存在大规模使用的条件；活性污泥法在污水处理中效果显著，但需要结合曝气以及微生物的培养等问题。在这种情况下，科研人员研发出了全新的微生物降解技术，这里对其进行简要分析。

2.1 基因工程技术

结合微生物降解农药残留的基本原理可知，酶在其中发挥着至关重要的作用，而从本质上分析，主要是微生物体内存在的某种基因赋予了其降解农药的本领。基于此，可以结合基因工程技术，针对生物进行相应的处理，从而达到降解农药残留的目的。基因工程技术的基本原理，是将重组对象的目的基因插入到载体中，经拼接后转入全新的宿主细胞内，构建工程菌，使得不同的遗传基因能够重新组合，进而实现目的基因在工程菌中的复制与表达。

基因工程技术大致可分为基因改组、基因重组和基因拼接，从微生物降解农药残留的角度分析，基因重组和基因拼接技术的相互结合能够起到较好的效果，经改进后，微生物体内各种酶的活性可以得到很大的提升。例如，1994年，美国的Stemmer等在实验室环境下，于试管内模拟达尔文的进化论，提出了DNA改组技术，可以极大地提升降解酶的活性，而伴随着研究的深入，DNA改组技术已经被应用到了农药残留的降解中[2]。

2.2 固定化微生物技术

实际上，微生物对于农药残留的降解过程，是酶促反应的结果，而站在理论层面分析，想要解决农药的残留问题，只需要确保酶促反应过程中参与反应的酶始终保持足够的活性。基于这种理论，固定化微生物技术得以出现，这种技术是将选定的微生物固定在相应的载体上，在实现高度密集的同时，保持足够的生物活性，从而使得其能够在适宜的条件下实现快速大量增殖。

最初固定化微生物技术被用于污水处理，能够有效提升处理效率。生物吸附剂的固定化方法包括了吸附法、包埋法、交联法等，不仅能够在一定的空间区域内保持酶的活性，也可以对其进行重复利用。相比较常规技术，固定化微生物技术具有污泥产量小、菌种高效、二次污染少等优点。

2.3 多菌株复合体系

在技术发展的带动下，农药的类型及应用效果呈现出多样化的趋势。在农业生产中，农药的使用也不再仅仅局限于某一种类型，而是多种类型的农药混合使用，使得农药残留的成分变得更加复杂。对于仅能针对某一种类型农药起作用的微生物而言，想要保证良好的降解效果，就必须构建多菌株复合体系，通过多种类型微生物的相互协作，实现对于农药残留的可靠降解。多菌种复合体系不仅具有更强的降解效果，而且能够适应更加复杂的环境，对于一些复杂成分农药的降解有着较好的优势，也因此受到了越来越多的关注[3]。

3 小结

总而言之，在可持续发展理念的影响下，人们的环保意识和健康意识不断增强，农药残留问题也成为了社会各界关注的热点问题。最近几年，因农药残留问题引发的食物中毒事件屡见不鲜，如何才能更好地完成农药残留的有效降解，是科研人员重点研究的课题。微生物降解农药残留技术主要是利用微生物的酶促作用，对农药进行分解和转化，基本不会产生二次污染，降解效果也比较理想。在未来的发展中，应该进一步加强对于降解微生物的研究和开发，对相应的技术进行改进，推动现代农业的健康发展。

[1]白红娟,贾万利,杨斌盛,等.微生物降解土壤中农药残留的研究进展[J].工业安全与环保,2011,37(11)：35-36.

[2]王维.关于有机磷农药的微生物降解技术研究探讨[J].化工管理,2016(12)：130.

[3]王飞阳.微生物降解农药残留技术分析[J].今日湖北旬刊,2015(4)：71.

2017-01-20）

1005-2690（2017）03-0084-02

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