優勢菌種是對某種特定的污染物或者特定的某種廢水具有較高的去除降解效果的細菌、真菌、酵母菌、藻類等微生物。這些具有某種特定降解能力的微生物可以被污染的水、土壤或馴化好的污泥中分離、純化而得到，或通過基因手段改造微生物以使之具有特定的降解能力。優勢菌種在特定的污染環境中能夠存活，它們即使不能利用污水中的污染成分做養分來源，對環境也有一定的耐受能力。
基本介紹
- 中文名：優勢菌種
- 外文名：Dominant species
- 套用學科：環境工程微生物
- 套用領域：環境生態
- 套用：人工固定生物活性炭技術
- 培養過程：篩選、培養、馴化和選育
定義,分類,微生物的特徵,微生物的培養,培養步驟,分離,
定義
優勢菌種是通過人工篩選、培養和馴化，以及運用生物工程技術定向選育的，用於實際生物處理裝置中的高活性單一或混合的純培養優勢微生物種群。優勢菌種的篩選分離在人工固定生物活性炭技術等方面很重要，它是確保生物活性炭處理效果的關鍵環節。
分類
目前已篩選的菌種有：
① 降解有毒、有害有機污染物的微生物，如食酚菌，分解氰化物、苯系化合物、萘、菲、蒽、瀝青等的微生物；
② 適應極端環境的微生物，如嗜熱菌、嗜冷菌、嗜酸菌、嗜鹼菌、嗜鹽菌、耐壓菌；
③ 降解農藥（如2,4-D、對硫磷、樂果等）的微生物；
④ 分解難降解污染物（如廢塑膠、尼龍）的微生物；
⑤ 降解染料的脫色菌；
⑥ 除臭菌。
微生物的特徵
目前微生物技術在各個行業都得到了廣泛的套用，其原因是環境中存在的微生物種類多、繁殖快、分布廣、易培養、代謝能力強，因此提取的優勢菌種被用來解決生產中的許多疑難問題。微生物作為生物界的一類，具有自己獨特的特徵：
（1） 種類多。據統計，目前已發現的微生物有十萬種以上，而且不同種類的微生物具有不同的代謝方式，能分解各式各樣有機物質。當前國內外都喜歡利用微生物來防治公害，就是利用微生物各盡所能，各取所需，協同作用於結構複雜的物質。
（2） 繁殖快。在適宜的條件下，大腸桿菌能在20～30 min繁殖一代，24h可繁殖72代，菌數可達47×1022個，如果把這些細胞排列起來可將整個地球的表面覆滿。但隨著菌體數目增加，營養物質消耗，代謝產物積累，適宜的環境很難維持，所以微生物的繁殖速度永遠達不到上述水平。
（3） 分布廣。在自然界中，上至天空下至海洋，到處都有微生物存在，而土壤則是各種微生物的大本營。
（4） 容易培養。大多數微生物都能在常溫常壓下利用簡單的營養物質進行生長。
（5） 代謝能力強。由於微生物個體微小，具有極大的表面積和容積比值，因此它們能夠在有機體與外界環境之間迅速交換營養物質與廢物。從單位重量來看，微生物代謝強度比高等動物的代謝強度快幾千倍甚至幾萬倍。從水處理的角度來看，代謝能力強則能在短時間把有害物質化為無害物質。
（6） 容易發生變異。由於大多數微生物是單細胞微生物，當環境改變時容易引起它們的遺傳性質發生變異，從而可以改變微生物的代謝途徑。這個特點為降解一些人工合成的污染物提供了可能。
微生物的培養
培養步驟
微生物菌種的培養，不僅是把混雜的各類微生物有效地分開，得到純種，更重要的是依據實際使用要求，有的放矢、快速、準確地將具有某種生化反應性能的微生物從大量的微生物中挑選出來。在水污染控制里，微生物菌種的篩選分離主要是獲取具有特定降解能力的菌種。
優勢菌種分離純化和篩選的一般步驟為：標本採集-富集培養-菌種分離純化-性能鑑定-菌種馴化-菌種保藏。
1） 標本的採集
從何處採樣，要根據篩選的目的確定，微生物的分布概況、菌種的主要特徵及與外界環境的關係等，經綜合、具體分析後決定。如果要篩選對某種底物有降解作用的微生物，最好在被該底物污染的環境中採集標本。因為在該環境中，由於環境的自然選擇使得該環境中的微生物已適應該底物的影響，並能對該底物產生一定的作用，因而在該地區採集標本成功率要高一些。在水處理領域，一般是從處理的原水中篩選微生物，也有的是從已知的對某種底物有降解作用的菌種中選取有用的菌種，進行馴化培養。
2） 富集培養
蒐集的樣品，如果含所需的菌較多，可直接進行分離，如果所需要的菌很少，就需要進行富集培養，使需要的菌大量生長，以利篩選。富集培養可以依據預定的技術路線和菌種特性，人為地加入一定的限制因素，以便使所需類型的菌種增殖後在數量上占優勢。實質上，這是進行第一次初篩濃縮。人為的限制因素須根據具體情況確定，常用的有兩個方法，一是投制一定的養分，二是控制一定的培養條件，例如控制溫度、pH或營養成分即可達到目的。
3） 菌種的分離純化
通過增殖培養，具有某一特性的微生物將大量存在，但它們不是惟一的，仍有其他類型的微生物與之共存，所以經增殖培養後得到的難免是一群各類微生物的混合體。為了取得所需微生物純種，增殖培養後須進行分離。
純種分離的方法常用的有三種，即稀釋分離法、劃線法和組織分離法。劃線法的主要特點是簡單快捷；稀釋法能夠有較大幾率獲取純菌，特別適宜分離具有蔓延性的微生物，組織分離法主要用於分離高等真菌和某些植物病原茵。從原水中分離菌種的常用方法是稀釋分離和平板劃線法。
4） 生產性能的測定
分離後獲得菌種是篩選工作的第一步。在菌種分離中，獲得的大量菌株雖然可能有一些共同的特點，但是只有進一步進行生產性能的測定，才能確定哪些菌株適合處理需要。由於純種分離後，得到的菌株數量很大，如果對每一株都做全面或精確性能測定，是不必要的。所以一般分兩步進行，即初篩和復篩，經過多次重複篩選直至獲得較少的優勢菌株，供發酵條件的摸索和生產試驗，並進而作為育種的出發菌株。
5） 菌種馴化
分離獲得的菌種雖然能適應環境生長，具備一定的生物降解作用，但是由於環境中多種微生物的存在，以及底物的限制，使得菌種生物降解能力較低，因此需要對菌種進行進一步的馴化，提高菌體的生物作用。菌種馴化過程，根據目的的不同所採用的方法也不盡相同。在水處理中，通常是採用誘導變異的方法提高菌體對特定污染物的降解能力。
另外，菌種的保藏和鑑定，對於實現微生物菌劑的產業化生產，具有很重要的意義。
分離
優勢菌種的分離是獲取菌種的第一步，可以採用不同的分離方法。在飲用水深度處理中，由於天然水中微生物的菌量和菌屬種類較少，為確保菌種的代表性，選取城市自來水廠和管網水樣，並採用三種不同的方法平行進行菌種培養分離。篩選的具體方法為：
① 取10 mL水樣，放入無菌三角瓶，震盪30 min，倍比稀釋到10-1、10-2、10-3。各取1 mL水樣放入到已經滅菌的培養皿中，再加入牛肉膏蛋白腖培養基，混勻後在恆溫（37 ℃）培養箱中培養24 h。
② 用接種針挑取水樣，在牛肉膏蛋白腖培養基上進行劃線分離，同時進行3個平行樣的劃線分離，最後放到恆溫（37 ℃）培養箱中，培養24～48 h。
③ 取1mL水樣，加入到液體全營養培養基中，在溫度37℃、轉速為100 r/min的條件下搖床培養24h。24h後挑取培養液在牛肉膏蛋白腖培養基上進行劃線分離，最後放到恆溫（37 ℃）培養箱中培養24小時。
