集约化的规模养殖已使改善畜禽场的环境成为一个举足轻重的问题。据报道，与畜禽场排泄物有关的恶臭成分种类繁多，其中牛粪有94种，猪粪有230种，鸡粪有150种[1]，特别是在粉尘的参与下，能形成复杂的恶臭。恶臭物质主要有氨气(NH3)、硫化氢(H2S)、粪臭素(skatole，SK)、挥发性脂肪酸(VFA)、胺类、脂肪族的醛类和硫醇类等。畜禽场的一些恶臭物质，特别是易溶于水的气体(如NH3、H2S等)，容易吸附在人及动物的呼吸系统黏膜上而致使其产生呼吸道疾病和其他病症。SK虽在稳定肠道微生态菌群中发挥着重要作用，但也是引起反刍动物急性肺水肿和肺气肿(acute bovine pulmonary edema and emphysema，ABPE)以及猪肉异臭味的主要物质。
目前，有关降低NH3和H2S浓度的技术研究已非常普遍，但是，关于降低SK浓度的研究较为少见。本文将从主要恶臭物质的理化性质、来源、对动物产生的不良影响以及除臭的方法等方面予以论述，以为寻找新型高效的除臭剂提供一定的理论依据。
SK的名称源于希腊语skato-，意为“动物的粪便”。SK的化学名称为3-甲基吲哚(3-methylindole，3MI)，是一种具有令人不愉快粪臭味的挥发性杂环化合物。其化学结构为双环结构，其中一个环是吡咯。通常为细粉状固体或白色结晶，对光敏感，久置逐渐变成棕色，能溶于醇、苯、氯仿和醚类等有机溶剂。与二甲氨硼烷在室温下作用生成有色化合物，在580 nm有最大吸收，其最小致死量为1.0 g/kg(青蛙，皮下注射)。
SK可从哺乳动物和鸟类的粪便中提取制得，也存在于甜根、蜜腺樟木、煤焦油、乳脂肪和香烟烟雾中。可以用苯肼与丙醛生成丙醛苯腙，然后同氯化锌或硫酸加热脱去氨分子而制得；色氨酸(Trp)高温分解也可制得(如香烟烟雾以及煤焦油中的SK)；饲粮蛋白质及内源蛋白质分解产生的L-Trp在公山羊和牛的瘤胃或者单胃动物的盲肠和结肠中厌氧微生物作用下进一步降解产生2种易挥发的芳香族物质：3MI和吲哚。其中，L-Trp有2种降解途径，一种是直接降解形成吲哚，另一种是经吲哚-3-乙酸在脱羧酶的作用下形成3MI，其代谢产物的浓度及类型主要受以下因素影响：1)Trp的化学结构和利用率；2)中间代谢产物；3)氧化还原电位及肠道的厌氧环境[2]。埃希氏杆菌、丙酸杆菌等许多微生物可产生吲哚，但能产生SK的很少。目前有研究表明，粪味梭菌(Clostridium scatologenes)DSM 757能够直接将L-Trp降解为3MI；体内代谢产生的SK经吸收进入血液，一部分经肝脏代谢排出体外，而贮存于体内的部分将因SK的亲脂性沉积在脂肪组织及肌肉组织中，尤其是猪的背部脂肪。
反刍动物的肺部对SK反应最为敏感，SK是其感染ABPE的主要物质。因SK具有可选择性的肺炎球菌毒性，可致使细支气管上皮细胞和Ⅰ型肺细胞退化、坏死、剥落，最终导致肺水肿和呼吸困难。I型、Ⅱ型肺泡上皮细胞，肺巨噬细胞和支气管上皮细胞是主要的受伤害细胞，主要原因是与其高亲脂性有关，SK能够渗透细胞膜，通过降低膜的流动性使膜的稳定性降低，牛红细胞在高浓度SK的情况下将会破裂。
SK对猪的危害并不是影响猪的健康而是影响猪肉的感官特性。SK和雄甾烯酮(一种类固醇)是致使猪肉产生膻味的主要物质。SK在代谢过程中，因其中一些在肠道被吸收，沉积到脂肪组织导致其膻味的形成。1970年，Vold首先在猪的脂肪组织中分离出SK。
一般来说，家禽对异味的耐受力比较差。低浓度的SK就会引起其产生应激反应，高浓度时可引起急性中毒。畜禽场的环境直接影响其生产性能、免疫功能和代谢机能。
SK对人体也有一定危害，如过敏、发育障碍、致癌、身体机能衰退等。
NH3无论是对动物还是人类都是有害的，长期处在NH3浓度为10~15 μL/L的环境中，可导致上皮组织损伤。NH3大部分来源于排泄物中尿酸分解产生的具有强烈刺激性臭味的无色气体。经呼吸道吸入的NH3，通过肺泡进入血液与血红蛋白结合，使血红蛋白的携氧能力、血液碱储能力以及血红素的氧化性能降低，进而导致机体贫血、组织缺氧、抵抗力降低。据报道，0~3周龄肉鸡适宜的NH3浓度应不超过13 mg/kg，4~6周龄应不超过20 mg/kg[3]。不同浓度的NH3对不同动物造成影响的程度不同。一般来讲，反刍动物对NH3的耐受力比单胃动物强，猪比鸡强。如果畜禽舍通风不好，随着NH3等有害气体浓度的增大，则会发生慢性或急性中毒。高浓度NH3环境条件下，气管纤毛脱落、支气管腔出血、心肌断裂和肾小球坏死、淋巴细胞浸润等病理学变化表明高浓度的NH3对机体具有明显的损害作用[4]。一般情况下，NH3浓度不应超过15 mg/m3。
H2S主要是由新鲜粪便中含硫有机物经厌氧微生物降解产生的具有臭鸡蛋气味、无色剧毒的气体，对黏膜有强烈的刺激作用，易导致畜禽眼睛和呼吸道等产生炎症，甚至会引起肺水肿。H2S经肺泡进入血液与氧化型细胞色素氧化酶的3价铁结合，致使酶失去活性，影响细胞氧化过程，造成组织缺氧[5]。鸡舍内H2S浓度不应超过10 mg／kg。
VFA在猪粪中含量较多，牛粪和鸡粪中很少。VFA中C4、C5的恶臭强度大，鸡粪中含C3的VFA较多。VFA具有强烈的刺激性和腐败味，可引起动物食欲减退、免疫力下降，易引发呼吸道疾病，长时间处于高浓度VFA环境中的动物会出现呕吐现象，严重者呼吸困难、肺水肿和充血[6]。
胺类和酚类等也是恶臭的主要组成成分。胺类与硫醇、亚硫酸盐一样是主要的恶臭成分，低级脂肪胺具有特殊的氨臭。尤其是甲胺类物质，其恶臭令人呕吐。酚类及其衍生物大多有特殊的酚臭味，其浓度高并与VFA混合时恶臭更强。
物理除臭剂是通过物理的方法除去臭味，利用除臭剂的物理性质，不改变臭气组分，只改变其局部浓度，或者相对浓度。常见类型有吸附剂和掩蔽剂等。
吸附型除臭是利用分子间的范德华力吸附去除环境中的恶臭物质，其比表面积大、孔容大，通常能吸附空气中的恶臭分子，降低恶臭浓度，达到除臭目的。常见的吸附型物质有活性炭纤维、各类沸石、某些金属氧化物和大孔高分子材料等[7]。
不同吸附型除臭剂的吸附能力和选择性不同。例如，活性炭对非极性分子、直径较大的恶臭物质(如苯、甲苯、硫醇等)吸附力很强；合成沸石有极性，对直径较小的恶臭物质(如NH3、H2S等)吸附力较大[8]。早在1989年，Witter等就证实了泥炭、沸石、玄武石等是畜禽粪氨氮的良好吸附剂。而田琳等[9]研究了活性炭和沸石对水体中氨氮的吸附特性及其生物再生性能，其静态吸附结果表明两者均具有较好的氨氮吸附性能，动态吸附中沸石达到吸附饱和的时间较活性炭长。
活性炭以其巨大的比表面积而具有强大的吸附能力；活性氧化铝是一种多孔、高分散度的材料，比表面积大，其微孔表面具有强吸附性和吸湿性[10]。
沸石的结构呈三维硅氧四面体格架结构，具有很多细微的、排列整齐的晶穴和通道，总表面积大，对NH3、H2S等单分子及水分子有很强的吸附力[11]。海泡石、膨润土和凹凸棒等都属于硅酸盐类物质，也可以起到除臭作用。其他的矿石，比如硅藻土、蛭石等，也都具有净化剂的作用[12]。有研究表明，在垫料中按5 g/只鸡的比例加入沸石，可使舍内NH3浓度降低37.04%，CO2浓度降低20.19%。Baltic等[13]在饲粮中添加0.5%的沸石，结果表明猪脂肪组织中SK的浓度显著降低(P<0.05)。李淑丽等[14]研究发现多孔改性沸石可去除污水中80%以上氨氮。
掩蔽型除臭剂是利用天然芳香油、香料等物质掩蔽恶臭。主要是对难以去除的臭味或者除臭比较麻烦的环境，按比例混合几种有气味的气体，以减轻恶臭。比如，在饲粮中添加如茴香、甘草和苍术等有特殊气味的物质，可使畜禽舍臭味降低，采食量增加，抵抗力增强和促进生长[15]。
继抗生素之后，饲料酸化剂成为与酶制剂、益生素、香味剂等并列的重要添加剂，是一种无抗药性、无残留、无毒害作用的环保型添加剂。它可降低饲料在消化道中的pH，为动物提供最适的消化道环境，已在国内外得到了广泛应用。
有机酸可减缓胃的排空速度，增加食物在胃中的停留时间，提高其消化率；降低胃肠道pH，调控胃肠道微生物菌群平衡；抗应激，提高动物免疫力；参与代谢，促进营养物质的吸收[16]。无机酸化剂成本低、酸性强，生产中也可添加。复合酸化剂是利用各种无机酸和有机酸按一定比例配合而成的，可迅速降低pH，具有良好的缓冲效果。
有研究表明，改变pH可以使Trp降解成SK和吲哚的相对产量发生变化。高pH利于SK的产生，而低pH利于吲哚的产生。杨桂芹等[17]的研究也证实了这一点，经测定，各组粪便略呈碱性，同一个样品中SK的浓度远高于吲哚的浓度。同时，据竹内诚等[18]报道，维持和降低粪便的pH，可以抑制NH3的产生。
Hammond等[19]研究发现，pH对Trp经瘤胃微生物降解生成SK的比率有影响，当pH=7.0时，Trp降解生成SK的比率为60%，而当pH=4.5时，Trp降解生成SK的比率仅有5.7%。胡彩虹等[20]研究表明，pH可以使Trp降解生成SK和吲哚的相对产量发生变化，当pH=6.5时，Trp降解生成SK和吲哚相对产量的比例约为42∶ 58；当pH=8.0时，Trp降解生成SK和吲哚相对产量的比例约为78∶ 22；而当pH=5.0时，Trp降解生成SK和吲哚相对产量的比例约为16∶ 84。此结果与Hammond等[19]和Jensen等[21]的研究一致。同时，Eckel等[22]研究表明，酸化剂能够减少肠道微生物有害代谢产物(如NH3、多胺类物质)的产生，改善消化道内环境。刘开容等[23]研究表明，阿散酸可显著降低蛋鸡粪尿中的氮、磷排出量(P<0.01)，死亡率显著降低4.5%(P<0.05)。verland等[24]在猪饲粮中添加有机酸的研究表明，饲喂甲酸和苯甲酸组与对照组相比，血浆中SK浓度显著降低(P<0.05)。研究表明，丁酸可抑制细胞凋亡，从而减少来自细胞碎片的Trp降解产生SK[25]。
微生态制剂是指利用正常微生物或促进微生物生长的物质制成的活的微生物制剂。即一切能促进正常微生物群生长繁殖或抑制致病菌生长繁殖的制剂都称为“微生态制剂”。随着科学研究的深入，大量资料证明，死菌体、菌体成分及代谢产物也具有调整微生态失调的功效。
在畜禽生产中，微生态除臭效果明显。它可促进动物肠道内有益菌的生长繁殖，抑制有害菌活动，平衡肠道菌系，从而提高饲料的利用率，减少臭气排放量。有些微生物(如真菌)还有一定的固氮功能。因此，一部分臭气可被微生物利用。
目前，微生态除臭已成为一种应用广泛的除臭技术。在饲料工业中应用广泛的有植物乳杆菌、有效微生物(effective microorganisms，EM)菌剂和枯草芽孢杆菌等。
日本科学家筛选出一种细菌(被称为“太古菌”)，能抑制肠道内某些细菌的生长，降低体内有害气体的排放量。在饲粮中添加该细菌发现，其排泄物中几乎不含NH3和H2S，甲烷降低约50%。日本琉球大学比嘉照夫教授发明的一种EM制剂(由光合细菌、放线菌、酵母菌和乳酸菌等80多种微生物复合而成)，具有增重、防病、除臭、改善品质的效果。在饲粮中添加EM制剂，猪舍内NH3浓度下降54.25%，臭味降低。张铁闯等[26]对蛋鸡进行试验，结果表明，EM制剂不仅可以改善饲料转化率和产蛋率，而且由于有益微生物可抑制粪中吲哚与NH3的生成，因此降低了舍内有害气体的浓度。
目前，丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal，AM)微生物技术已经应用到改善畜禽养殖场的环境当中。比如：光合菌可以分解SK，降低畜禽粪便及畜禽舍的恶臭气味；固氮菌能够减少氮气释放，降低SK的生成[27]；另外，一些放线菌和霉菌也有除臭作用[28]。不仅如此，AM菌剂还能抑制蚊蝇孳生，促进畜禽粪便的无害化[27]。研究发现，微生态制剂对环境除臭效果明显。刘忠琛等[29]研究表明，在大肠中，芽孢杆菌产生的酶可以将SK等吲哚类化合物氧化成无臭、无污染、无毒害的物质。而芽孢杆菌为家禽肠道中的定植菌且含量较高[30]。曾正清等[31]报道，牛粪和蚯蚓粪均能降低厌氧发酵的猪排泄物中SK的浓度(P<0.05)。李平[32]研究证明恶臭假单胞菌能以吲哚和SK为唯一碳源生长，当SK浓度小于2.5 mmol/L时能被有效降解。Yin等[33]通过对红树林沉积物富集培养，经16S rRNA确认后再经纯培养筛选出的铜绿假单胞菌GS 2 d可降解SK 2.0 mmol/L。杨桂芹等[34]在基础饲粮中添加0.4%的酵素菌制剂可显著降低蛋鸡粪中挥发酸、挥发性盐基氮吲哚及SK的浓度(P<0.05)。
复合型除臭剂是利用多种方法、使用多种类型的除臭剂从而达到有效去除臭气的目的。比如，将吸附除臭和化学除臭相结合，可加快去除臭气的反应速度；微生物除臭剂与植物型除臭剂混用可为微生物提供更多营养，并能使除臭持续较长时间或效果更佳。
国外将天然沸石与硫酸亚铁混用[35]，该除臭剂达到了很好的试验效果，并获得了专利。徐廷生等[36]将物理除臭与微生物除臭相结合、饲喂与舍内撒布相结合，筛选出能够提高生产性能、净化畜舍环境的复合型除臭剂。试验结果表明：在猪舍地面撒布沸石粉与EM制剂的混合物(1 kg/m2)和在猪舍地面撒布粉煤灰(1 kg/m2)并在饲粮中添加1.5%沸石粉,与对照组相比,NH3、CO2和H2S浓度分别降低了27.27%、11.11%、35.00%和45.46%、16.67%、56.67%，改善了猪舍的环境。
饲料酶制剂是为改善动物体内的代谢效能和提高动物对饲料的消化利用而加入饲粮中的酶类物质。
酶制剂可提高畜禽消化道内源酶活性、补充内源酶不足；破坏植物细胞壁，提高饲料的利用效率；消除饲料中的抗营养因子，促进营养物质的消化吸收[37]，从而减少臭气排放。同时，还可以改善肠道内微生物区系，提高免疫功能。
饲料原料结构复杂，所以在饲料工业生产中复合酶制剂使用较多。复合酶制剂是指含2种或2种以上单酶的产品。酶制剂可提高饲料氮、磷利用率，减少畜禽粪便排放量，且粪尿中氮、磷含量下降，从而降低了畜禽舍内有害气体的浓度，减少了畜禽呼吸道疾病的发病率。试验表明，添加0.1～0.3 U/mL辣根过氧化酶和0.5%～6.0%过氧化氢或0.1～3.0 g过氧化钙可减少猪粪中100%甲酚、28%～41%VFA和32%～54%二氢吲哚化合物[38]。在断奶仔猪饲粮中添加由淀粉酶、蛋白酶及非淀粉多糖酶组成的复合酶制剂可显著提高粗蛋白质的消化率(P<0.05)[39]。付水广等[40]在断奶仔猪饲粮中添加0.05%、0.10%和0.15%的复合酶制剂(由酸性蛋白酶、中性蛋白酶、糖化酶、α-淀粉酶、β-葡聚糖酶、β-甘露聚糖酶及木聚糖酶组成)，蛋白质和磷的消化率得到显著改善(P<0.05)。
可发酵碳水化合物包括纤维素、半纤维素、木质素、果胶，以及菊粉、乳糖等低聚糖。其除臭机理为可发酵碳水化合物在猪胃和小肠中的消化吸收率低，能够较完整地到达肠道后段，成为微生物的发酵底物，通过改变肠道和粪便中的微生物及其发酵过程来改变粪尿的理化特性，从而减少臭气的产生。
菊糖可降解为简单的果糖化合物——果聚糖。菊糖在小肠基本上不能被体内的消化酶分解，而是以较完整的形式到达后肠，调节微生物区系，改变微生物的发酵方式，使代谢中的尿氮部分地转变成粪氮，含氮化合物(如NH3、酚、吲哚、SK等)减少，从而减少氮的排泄，降低臭味[41]。在猪饲粮中添加菊糖等低聚糖后，由于其调节肠道菌群的作用，可显著降低仔猪产生NH3、吲哚、SK等臭气物质(P<0.05)，从而降低了粪便恶臭[42]。饲喂猪菊粉可使结肠和直肠中的SK浓度显著减少(P≤0.002)[43]。夏枚生等[44]通过体外试验研究证明了果寡糖可降低L-Trp代谢产生SK的浓度(P<0.05)。胡彩虹[45]研究表明，在猪饲粮中添加0.50％和0.75％的果寡糖，其皮下脂肪、肌肉、粪便中SK浓度显著降低(P<0.05)。
随着集约化养殖的普及和人们对健康要求的提高，除臭剂的使用已逐渐受到畜禽养殖业的重视。但目前看来，人们对除臭技术的研究倾向于利用某一种方法去除某一种或者某几种臭气成分，综合运用不同除臭方法的研究报道较为少见。同时，微生态除臭剂的研究也是如此，对复合型除臭剂及其作用机理的研究较少。而运用单一除臭措施的效果都不显著。所以，人们可以综合各种除臭方法，将筛选最佳的除臭组合作为研究重点，为养殖者提供更好的除臭技术。
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