CN101607835B - 利用糖蜜酒精废液生产复合微生物液体肥料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用糖蜜酒精废液生产复合微生物液体肥料的方法，包括将糖蜜酒精废液蒸发浓缩，添加适量糖蜜调配，加入发酵种子液进行发酵等步骤。本发明为糖蜜酒精废液提供了一种新的有效应用途径。通过本发明方法，可以制备得到具有高生物活性的复合微生物液体肥料，可有效提高作物产量、改进作物品质。
Description
技术领域
本发明涉及环保和生物肥料领域，具体地说是一种利用糖蜜酒精废液生产复合微生物液体肥料的方法。
背景技术
制糖工业的副产品糖蜜，是一种粘稠、黑褐色、呈半流动的物体，组成因制糖原料、加工条件的不同而有差异，其中主要含有大量可发酵糖(主要是蔗糖)，因而是很好的发酵原料。糖蜜产量较大的有甜菜糖蜜、甘蔗糖蜜、葡萄糖蜜，产量较小的有转化糖蜜和精制糖蜜，它可用作酵母、味精、有机酸等发酵制品的底物或基料，也可用作某些食品的原料和动物饲料。
一般糖蜜含有50％左右的总糖分，其中包括可被酵母利用的蔗糖和还原糖，被部分利用的半发酵糖，蜜二糖和棉籽糖，酵母不能利用的非发酵性糖。
糖蜜经发酵生产酒精后，会产生大量的酒精废液，1吨酒精约产出11-12吨废液。
糖蜜酒精废液主要有以下几个方面应用：
(1)废液经浓缩后，主要成分(干物质)中，粗蛋白24％，粗脂肪1％，粗纤维0.1％，无氮浸出物32％，粗灰分42％，钙12.5％，磷0.5％，可用作养殖饲料。
(2)浓缩干燥后制造有机肥，用吸附料(蔗渣、秸秆粉等)吸附，干燥后加氮、磷、钾等造粒干燥制成有机肥。
(3)浓缩后，酸解浓缩液使其有机物腐殖化，生产有机液肥。
(4)利用废液生产饲料酵母，或生产纤维素酶。
(5)废液中提取钾肥。
(6)废液提取色素，如焦糖色素。
然而，上述各种废液应用途径均未进入产业化，并普遍存在利用程度低、处理成本高的弱点。
随着我国对环保工作的日益重视，对酒精废液的综合治理已成为糖蜜酒精生产企业亟待解决的问题。
复合微生物液体肥料是指特定微生物与营养物质复合而成，能提供、保持或改善植物营养，提高农产品产量或改善农产品品质的活体微生物制品。到目前为止还没有将糖蜜酒精废液用于制备复合微生物液体肥料的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用糖蜜酒精废液生产复合微生物液体肥料的方法。
本发明方法包括如下步骤：
1)糖蜜酒精废液浓缩
酒精厂产出的原糖蜜酒精废液，经沉淀池沉淀后，进行蒸发浓缩；
2)添加适量糖蜜配料混匀，得发酵底物；
3)向发酵底物中接种发酵菌剂，进行高密度液体发酵。
所述种子液含有酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、植物乳杆菌(lactobacillus plantarum)、总状毛霉(Mucor racemosus)、米曲霉(Aspergillus oryzae)、白色链霉菌(Streptomyces albus)或巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)中的一种或多种。
优选所述种子液含有酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)5.0×108～1.0×1010cfu/mL、植物乳杆菌(lactobacillus plantarum)5.0×108～1.0×1010cfu/mL、总状毛霉(Mucor racemosus)1.0×102～5.0×104cfu/mL、米曲霉(Aspergillus oryzae)1.0×103～5.0×104cfu/mL和巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)1.0×108～1.0×1010cfu/mL。
上述步骤1)浓缩后浓缩液体积优选为原体积的五分之一至十分之一。浓缩后浓缩液中蔗糖的浓度为5％～15％。步骤2)优选按浓缩液体积添加1％～6％的糖蜜(w/v)，并搅拌均匀。
上述步骤3)所述菌剂的接种量优选为1％～5％，发酵条件为20～40℃，通气量为1∶0.5培养，发酵48～96小时。
所述菌剂的制备方法包含如下步骤：
1).斜面培养：将酿酒酵母、植物乳杆菌、巨大芽孢杆菌、总状毛霉、米曲霉原始菌种无菌条件下分别接种于固体培养基上，将巨大芽孢杆菌、酿酒酵母、总状毛霉、米曲霉15～38℃条件下培养2～6天，植物乳杆菌15～42℃条件下培养1～3天；
2).一级种子培养：将步骤1)培养的菌种无菌条件下分别接种于液体培养基，巨大芽孢杆菌、酿酒酵母、总状毛霉、米曲霉15～38℃条件下，100～200r/min摇床培养2～6天，植物乳杆菌15～42℃条件下静止培养1～3天，单菌种液体培养OD600值3.0-4.0之间时停止培养，制得一级种子；
3).二级种子培养：按液体培养基的体积比为5％～20％的接种量，将一级种子分别接种于发酵罐中，巨大芽孢杆菌、酿酒酵母、总状毛霉、米曲霉15～38℃条件下，搅拌速度为100～200r/min，通气量为1∶0.5～1.5，培养2～6天，植物乳杆菌15～42℃条件下培养1～3天，制得二级种子；
4)将步骤3)制得的各二级种子混合后得到菌剂种子液。
本发明还包括由上述方法制备得到的复合微生物肥料，以及所述复合微生物材料在提高作物产量中的应用。
本发明为糖蜜酒精废液提供了一种新的有效应用途径。通过本发明方法，可以制备得到具有高生物活性的复合微生物肥料，提高作物的产量。
具体实施方式
以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。
若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
本申请中涉及到的百分号“％”，若未特别说明，是指质量百分比；但溶液的百分比，除另有规定外，是指溶液100ml中含有溶质若干克；液体之间的百分比，是指在20℃时容量的比例。
实施例1 接种菌剂种子液的制备
本例中接种菌剂种子液按如下方法制备：
1).斜面培养：将酿酒酵母、植物乳杆菌、巨大芽孢杆菌、总状毛霉、米曲霉原始菌种无菌条件下分别接种于固体培养基上，将巨大芽孢杆菌、酿酒酵母、总状毛霉、米曲霉25℃条件下培养4天，植物乳杆菌30℃条件下培养2天；
2).一级种子培养：将步骤1)培养的菌种无菌条件下分别接种于液体培养基，巨大芽孢杆菌、酿酒酵母、总状毛霉、米曲霉25℃条件下，150r/min摇床培养4天，植物乳杆菌30℃条件下静止培养2天，单菌种液体培养OD600值3.0-4.0之间时停止培养，制得一级种子；
3).二级种子培养：按液体培养基的体积比为10％的接种量，将一级种子分别接种于发酵罐中，巨大芽孢杆菌、酿酒酵母、总状毛霉、米曲霉25℃条件下，搅拌速度为150r/min，通气量为1∶1，培养4天，植物乳杆菌25℃条件下培养2天，制得二级种子；
4)将步骤3)制得的各二级种子混合后得到菌剂种子液。检测种子液中含有巨大芽胞杆菌约9.8×1010cfu/ml、酿酒酵母约1.2×1010cfu/ml、植物乳杆菌约1.1×1010cfu/ml、总状毛霉约4.0×104cfu/ml、米曲霉4.5×104cfu/ml。
实施例2 复合微生物肥料的制备
将糖蜜酒精废液1000升，经初过滤(沉淀池沉淀2天)，再五效蒸发浓缩至100升(检测蔗糖含量为10％，干物质中粗蛋白22％，无氮浸出物30％)，添加糖蜜1公斤，搅拌均匀，作为发酵物料。向发酵物料中加入3％的发酵种子液。所述种子液中含有巨大芽胞杆菌3.0×109cfu/ml、酿酒酵母约1.0×109cfu/ml、植物乳杆菌约1.0×109cfu/ml、总状毛霉约1.0×103cfu/ml、米曲霉1.0×104cfu/ml。发酵条件为35℃，发酵72小时。
经检测酿酒酵母1.5×109cfu/mL、植物乳杆菌1.7×109cfu/mL、总状毛霉1.4×103cfu/mL、米曲霉0.96×104cfu/mL、巨大芽孢杆菌2.8×109cfu/mL；氮(N)、磷(P2O5)、钾(K2O)总和为5.2％。
实施例3 复合微生物肥料的制备
将糖蜜酒精废液1500升，经初过滤，再五效蒸发浓缩至120升(检测蔗糖含量为6％，干物质中粗蛋白26％，无氮浸出物31％)，添加糖蜜5公斤，搅拌均匀，作为发酵物料。向发酵物料中加入5％的发酵种子液。所述种子液中含有酿酒酵母约1.0×108cfu/ml、巨大芽孢杆菌3.0×108cfu/mL植物乳杆菌约5.0×109cfu/ml、总状毛霉约5.0×103cfu/ml、米曲霉5.0×103cfu/ml以及白色链霉菌5.0×104cfu/ml。
发酵条件为30℃，发酵96小时。经检测酿酒酵母1.5×108cfu/mL、植物乳杆菌4.3×109cfu/mL、总状毛霉3.4×102cfu/mL、米曲霉4.8×103cfu/mL、巨大芽孢杆菌1.6×108cfu/mL；氮(N)、磷(P2O5)、钾(K2O)总和为4.6％。
实施例4 复合微生物肥料的制备
将糖蜜酒精废液2000升，经初过滤，五效蒸发浓缩至150升，检测蔗糖浓度为8％，添加糖蜜5公斤，搅拌均匀，作为发酵物料。向发酵物料中加入1％的发酵种子液。所述种子液中含有酿酒酵母约1.0×1010cfu/ml、巨大芽孢杆菌8.0×108cfu/mL植物乳杆菌约5.0×109cfu/ml、总状毛霉约5.0×103cfu/ml、米曲霉5.0×103cfu/ml以及白色链霉菌5.0×104cfu/ml。发酵条件为25℃，发酵96小时。
经检测酿酒酵母3.5×109cfu/mL、植物乳杆菌2.3×109cfu/mL、总状毛霉4.2×103cfu/mL、米曲霉2.0×103cfu/mL、巨大芽孢杆菌2.0×109cfu/mL；氮(N)、磷(P2O5)、钾(K2O)总和为6.3％。
实施例5 复合微生物肥料的制备
将糖蜜酒精废液2000升，经沉淀池沉淀，蒸发浓缩至400升，检测蔗糖浓度为5％，添加糖蜜24公斤，搅拌均匀，作为发酵物料。向发酵物料中加入5％(V/V)的发酵种子液。所述种子液中含有酿酒酵母约1.0×109cfu/ml、巨大芽孢杆菌1.0×109cfu/mL、植物乳杆菌约5.0×109cfu/ml、总状毛霉约5.0×104cfu/ml、米曲霉5.0×104cfu/ml以及白色链霉菌5.0×104cfu/ml。发酵条件为25℃，发酵86小时。
经检测酿酒酵母9.2×108cfu/mL、巨大芽孢杆菌2.3×109cfu/mL、植物乳杆菌1.3×108cfu/mL、总状毛霉4.0×103cfu/mL、米曲霉2.0×103cfu/mL、；氮(N)、磷(P2O5)、钾(K2O)总和为6.5％。
实施例6 施肥效果
供试大豆品种：九三95-144，保苗2万株/亩
施肥方案：
A、大豆分枝期+初花期，施用本发明复合微生物肥料各100ml/亩；
B、大豆分枝期，施用本发明复合微生物肥料100ml/亩；
C、大豆分枝期，施用本发明复合微生物肥料200ml/亩；
D、对照不施用
种植时间：5月4日机械播种，9月14日收获
结果：本肥料能增加大豆产量，对大豆增产有较好的效果。
表1 大豆使用本发明肥料效果 单位公斤
| 施肥方案 | 实际产量 | 增产量 | 增产(％) |
| A | 159.7 | 21.7 | 15.7 |
| B | 158.1 | 20.1 | 14.6 |
| C | 160.2 | 22.2 | 16.1 |
| D | 138.0 | - | - |
实施例7 施肥效果
供试水稻品种：优特858
施肥方案
A、水稻分蘖期+灌浆初期，施用本发明复合微生物肥料各100ml/亩叶喷；
B、水稻分蘖期，施用本发明复合微生物肥料100ml/亩叶喷；
C、水稻分蘖期，施用本发明复合微生物肥料200ml/亩叶喷；
D、对照：不施用。
种植时间：4月18日播种，9月26日收获。
结果：对于水稻有较好的增产效果，主要表现在有效穗数的增加，因此该产品宜在分蘖期使用
表2 水稻使用本发明肥料效果
| 施肥方案 | 株高cm | 穗长cm | 有效穗个/穴 | 有效穗个/m2 |
| A | 85.2 | 12.7 | 26.1 | 626 |
| B | 84.9 | 12.7 | 26.0 | 624 |
| C | 82.9 | 12.6 | 28.7 | 689 |
| D | 87.4 | 12.7 | 26.0 | 624 |
表3 水稻使用本发明肥料效果 单位公斤
| 施肥方案 | 实际产量 | 增产量 | 增产(％) |
| A | 623 | 61 | 10.9 |
| B | 597 | 35 | 6.2 |
| C | 633 | 71 | 12.6 |
| D | 562 |
Claims (7)
1.一种利用糖蜜酒精废液制备复合微生物液体肥料的方法，包括如下步骤：
1)糖蜜酒精废液浓缩
酒精厂产出的原糖蜜酒精废液，经沉淀池沉淀后，进行蒸发浓缩；
2)添加适量糖蜜配料混匀，得发酵底物；
3)向发酵底物中接种发酵菌剂，进行高密度液体发酵；
其中步骤3)所述菌剂含有酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)5.0×108～1.0×1010cfu/mL，植物乳杆菌(lactobacillus plantarum)5.0×108～1.0×1010cfu/mL，总状毛霉(Mucor racemosus)1.0×102～5.0×104cfu/mL，米曲霉(Aspergillus oryzae)1.0×103～5.0×104cfu/mL，巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)1.0×108～1.0×1010cfu/mL；
所述菌剂由下述方法制得：
①斜面培养：将酿酒酵母、植物乳杆菌、巨大芽孢杆菌、总状毛霉、米曲霉原始菌种无菌条件下分别接种于固体培养基上，将巨大芽孢杆菌、酿酒酵母、总状毛霉、米曲霉15～38℃条件下培养2～6天，植物乳杆菌15～42℃条件下培养1～3天；
②一级种子培养：将步骤①培养的菌种无菌条件下分别接种于液体培养基，巨大芽孢杆菌、酿酒酵母、总状毛霉、米曲霉15～38℃条件下，100～200r/min摇床培养2～6天，植物乳杆菌15～42℃条件下静止培养1～3天，单菌种液体培养OD600值3.0-4.0之间时停止培养，制得一级种子；
③二级种子培养：按液体培养基的体积比为5％～20％的接种量，将一级种子分别接种于发酵罐中，巨大芽孢杆菌、酿酒酵母、总状毛霉、米曲霉15～38℃条件下，搅拌速度为100～200r/min，通气量为1∶0.5～1.5，培养2～6天，植物乳杆菌15～42℃条件下培养1～3天，制得 二级种子；
④将步骤③制得的各二级种子混合后得到菌剂种子液。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤1)浓缩后浓缩液体积为原体积的五分之一至十分之一。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤2)按浓缩液体积添加W/V：1％～6％的糖蜜，并搅拌均匀，所述糖蜜与浓缩液的比例为质量体积比。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤3)所述菌剂的接种量为1％～5％。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发酵条件为20～40℃，通气量为1∶0.5培养，发酵48～96小时。
6.由权利要求1～5任一项所述方法制备得到的复合微生物肥料。
7.权利要求6所述复合微生物肥料在提高作物产量中的应用。
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