CN102174401A - 一种微生物复合发酵菌剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种微生物复合发酵菌剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明一种微生物复合发酵菌剂及其制备方法和应用，特点是复合发酵菌剂的活性组分为热带假丝酵母和乳酸乳球菌按质量比为0.5-2∶1的比例混合，制备过程包括将热带假丝酵母和乳酸乳球菌进行斜面菌种培养的步骤；然后进行液体种子扩大培养得到热带假丝酵母菌液和乳酸乳球菌菌液的步骤；将上述菌液按质量比0.5-2∶1混合后，按4-5％(w/v)的接种量将其接入到固体扩大培养基中扩大培养得到复合发酵菌剂，将上述复合发酵菌剂添加于餐厨垃圾中用于微生物发酵，优点是能抑制餐厨垃圾中腐败菌的生长及病原微生物的繁殖、保鲜效果和感官品质好，同时能较大提高餐厨垃圾中蛋白质含量和有益菌群含量。

Description

一种微生物复合发酵菌剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种复合发酵菌剂及其制备方法，尤其是涉及一种用于餐厨垃圾处理的微生物复合发酵菌剂及其制备方法和应用。
背景技术
餐厨垃圾是指家庭、学校、机关公共食堂以及餐饮行业等的食物废料和食物残余，是城市生活垃圾的主要组成部分。餐厨垃圾主要包括米和面粉类食物残余、蔬菜、植物油、动物油等，从化学组成上，有淀粉、纤维素、蛋白质、脂类和无机盐等，其特点如下：1、粗蛋白和粗纤维等有机物含量高，开发利用价值较大，但易腐并产生恶臭；2、含水量高，不便收集运输，处理不当容易产生二次污染；3、油类和盐类物质含量较其它生活垃圾高，对资源化产品品质影响较大，需要很大处理成本，用微生物对餐厨垃圾进行发酵处理制成发酵产品能很好的解决上述存在的问题。
现有的用于餐厨垃圾处理的发酵菌种，大多采用霉菌和酵母菌，制备得到的蛋白饲料适口性好、有利于消化，对猪和人体并无明显威胁，但是由于霉菌、酵母菌适宜生长的PH值为6.5-7，有利于餐厨垃圾中腐败菌的生长及病原微生物的繁殖，容易导致餐厨垃圾的变质发臭，同时降低了餐厨垃圾中的蛋白含量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能抑制餐厨垃圾中腐败菌的生长及病原微生物的繁殖，减少餐厨垃圾的变质发臭，同时提高餐厨垃圾中蛋白含量的微生物复合发酵菌剂及其制备方法和应用。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种微生物复合发酵菌剂， 所述的复合发酵菌剂的活性组分为热带假丝酵母(G.tropicalis)保藏号为CGMCCNO.4201和乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)保藏号为CGMCC NO.4202，所述的热带假丝酵母菌液和所述的乳酸乳球菌菌液按质量比为0.5-2∶1的比例混合。
所述的热带假丝酵母和所述的乳酸乳球菌的菌种按质量比为1∶1的比例混合。
所述的复合发酵菌剂的活性组分还包括腐败希瓦氏菌(Shewanella putrefacens)，所述的腐败希瓦氏菌的质量占所述的复合发酵菌剂质量的20％-30％。
一种微生物复合发酵菌剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)斜面菌种培养：将热带假丝酵母(G.tropicalis)保藏号为CGMCCNO.4201、乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)保藏号为CGMCC NO.4202分别接于相应的斜面培养基上，在pH为5.8-6.8，温度为26-30℃的条件下静置培养24-48小时，放入4℃冰箱保存；
(2)液体种子扩大培养分别挑取2至3环斜面菌种培养后得到的热带假丝酵母和乳酸乳球菌于相应的液体培养基中，在26-30℃的条件下摇床培养24-48小时，进行液体种子扩大培养，得到带假丝酵母菌液和乳酸乳球菌菌液；
(3)固体种子扩大培养将热带假丝酵母菌液和乳酸乳球菌菌液按质量比0.5-2∶1的比例混合均匀，制成复合菌液，将所述的复合菌液按质量体积百分比4-5％的接种量将其接入到固体扩大培养基中，在温度为25-35℃的条件下，培养时间为24-48小时，得到复合发酵菌剂。
步骤(1)中热带假丝酵母的斜面培养基的配制方法为：称取200g去皮马铃薯，加入1000mL蒸馏水煮沸20min，纱布过滤后补加蒸馏水至1000mL，再加入葡萄糖或蔗糖20g、琼脂15-20g后，0.1MPa灭菌15-20min备用。
步骤(1)中乳酸乳球菌的斜面培养基的配制方法为：将如下成分蛋白胨10g、、牛肉膏10g、酵母膏5g、柠檬酸二铵2g、磷酸氢二钾2g、乙酸钠5g、蒸馏水1000mL混合后加热溶解，冷却至50℃，用NaOH调pH值至6.2-6.4，再加入以下成分：MgSO40.58g、MnSO40.25g、葡萄糖15g、吐温-801mL，琼脂15-20g后，0.07MPa灭菌20min备用。
步骤(2)中热带假丝酵母的液体培养基的配制方法为：称取200g去皮马铃薯，加入1000mL蒸馏水煮沸20min，纱布过滤后补加蒸馏水至1000mL，再加入葡萄糖或蔗糖20g，0.1MPa灭菌15-20min备用。
步骤(2)中乳酸乳球菌的液体培养基的配制方法为：将如下成分蛋白胨10g、、牛肉膏10g、酵母膏5g、柠檬酸二铵2g、磷酸氢二钾2g、乙酸钠5g、蒸馏水1000mL混合后加热溶解，冷却至50℃，用NaOH调pH值至6.2-6.4，再加入以下成分：MgSO40.58g、MnSO40.25g、葡萄糖15g、吐温-801mL，0.07MPa灭菌20min备用。
步骤(3)中固体扩大培养基的配制方法为：以麦麸为基准，按质量百分比添加10-15％的玉米粉，加水搅拌均匀，得到水分含量为50-60％的固体扩大培养基。
一种微生物复合发酵菌剂的应用，该微生物复合发酵菌剂按质量百分比5％-6％的接种量添加于餐厨垃圾中用于微生物发酵。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明一种微生物复合发酵菌剂及其制备方法和应用，该复合发酵菌剂的活性组分为热带假丝酵母(G.tropicalis)CGMCC NO.4201和乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)CGMCC NO.4202，热带假丝酵母和乳酸乳球菌的菌种按质量比0.5-1.5∶0.5-1.5的比例混合均匀得到的复合发酵菌剂，该复合发酵菌剂对餐厨垃圾具有较好的发酵效果，对淀粉、蛋白质均无分解能力，其中热带假丝酵母对油脂有一定的分解能力(分解为脂肪酸和甘油有利于消化吸收)，并能使发酵糟感官品质较好，有酒香味，乳酸乳球菌发酵后可将pH下降至6.0以下，有利于抑制大肠菌群生长、保持厨余新鲜度、提高发酵糟真蛋白含量，蛋白质增加率最高可达23.63％，进一步由于添加腐败希瓦氏菌，可以产淀粉酶分解厨余中的淀粉生成葡萄糖，葡萄糖增加率可达11.8％，为乳酸菌和酵母菌提供生长所必须的碳源，因此该加工方法能抑制餐厨垃圾中腐败菌的生长及病原微生物的繁殖、保鲜效果和感官品质好，同时能较大提高餐厨垃圾中蛋白质含量和有益菌群的含量。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
本发明一种微生物复合发酵菌剂，活性组分为热带假丝酵母(G.tropicalis)CGMCC NO.4201和乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)CGMCC NO.4202，热带假丝酵母菌液和乳酸乳球菌菌液按质量比为1∶1的比例混合均匀，热带假丝酵母于2010年9月30号保藏于中国微生物菌种保藏管理中心，保藏号为CGMCCNO.4201，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所；乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)于2010年9月30号保藏于中国微生物菌种保藏管理中心，保藏号为CGMCC NO.4202，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，其制备方法如下：
(1)斜面菌种培养：将热带假丝酵母(G.tropicalis)CGMCC NO.4201、乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)CGMCC NO.4202分别接于相应的斜面培养基上，在pH为5.8-6.8，温度为26-30℃的条件下静置培养24-48小时，放入4℃冰箱保存；
(2)液体种子扩大培养分别挑取2至3斜面菌种培养后得到的环热带假丝酵母和乳酸乳球菌于相应的液体培养基中，在26～30℃的条件下摇床培养24-48小时，进行液体种子扩大培养，得到带假丝酵母菌液和乳酸乳球菌菌液；
(3)固体种子扩大培养将热带假丝酵母菌液和乳酸乳球菌菌液按质量比为1∶1的比例混合均匀，制成复合菌液，将所述的复合菌液按质量体积百分比4-5％(w/v)的接种量将其接入到固体扩大培养基中，在温度为25-35℃的条件下，培养时间为24-48小时，得到复合发酵菌剂。
在此具体实施例中，热带假丝酵母的斜面培养基的配制方法为：称取200g去皮马铃薯，加入1000mL蒸馏水煮沸20min，纱布过滤后补加蒸馏水至1000mL，再加入葡萄糖或蔗糖20g、琼脂15-20g后，0.1MPa灭菌15-20min备用；乳酸乳球菌的斜面培养基的配制方法为：将如下成分蛋白胨10g、、牛肉膏10g、酵母膏5g、柠檬酸二铵2g、磷酸氢二钾2g、乙酸钠5g、蒸馏水1000mL混合后加热溶解，冷却至50℃，用NaOH调pH值至6.2-6.4，再加入以下成分：MgSO40.58g、MnSO40.25g、葡萄糖15g、吐温-801mL，琼脂15-20g后，0.07MPa灭菌20min备用。
在此具体实施例中，热带假丝酵母的液体培养基的配制方法为：称取200g去皮马铃薯，加入1000mL蒸馏水煮沸20min，纱布过滤后补加蒸馏水至1000mL，再加入葡萄糖或蔗糖20g，0.1MPa灭菌15-20min备用；乳酸乳球菌的液体培养基的配制方法为：将如下成分蛋白胨10g、、牛肉膏10g、酵母膏5g、柠檬酸二铵2g、磷酸氢二钾2g、乙酸钠5g、蒸馏水1000mL混合后加热溶解，冷却至50℃， 用NaOH调pH值至6.2-6.4，再加入以下成分：MgSO40.58g、MnSO40.25g、葡萄糖15g、吐温-801mL，0.07MPa灭菌20min备用。
在此具体实施例中，固体扩大培养基的配制方法为：以麦麸为基准，按质量百分比添加10-15％的玉米粉，加水搅拌均匀(添加水分与固体辅料的质量比约为1∶1左右，实际操作以手抓一把有少量水分渗出但不滴下，落地即散开为宜)控制固体扩大培养基的水分为50-60％，固体种子扩大培养时每8-12小时翻动固体扩大培养基一次。
在此具体实施例中，微生物复合发酵菌剂的活性组分还包括腐败希瓦氏菌(Shewanella putrefacens，可由美国ATCC菌种库供应)，该腐败希瓦氏菌的质量占复合发酵菌剂的20％，从而为乳酸菌和酵母菌提供生长所必须的碳源。
实施例2
本发明一种微生物复合发酵菌剂，活性组分为热带假丝酵母(G.tropicalis)CGMCC NO.4201和乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)CGMCCNO.4202，热带假丝酵母和乳酸乳球菌的菌种按质量比为0.5∶1的比例混合均匀，其制备方法同上述实施例1。
在此具体实施例中，微生物复合发酵菌剂的活性组分还包括腐败希瓦氏菌(Shewanella putrefacens)，该腐败希瓦氏菌的质量占复合发酵菌剂的25％，从而为乳酸菌和酵母菌提供生长所必须的碳源。
实施例3
本发明一种微生物复合发酵菌剂，活性组分为热带假丝酵母(G.tropicalis)CGMCC NO.4201和乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)CGMCCNO.4202，热带假丝酵母和乳酸乳球菌的菌种按质量比为2∶1的比例混合均匀，其制备方法同上述实施例1。
在此具体实施例中，微生物复合发酵菌剂的活性组分还包括腐败希瓦氏菌(Shewanella putrefacens)，该腐败希瓦氏菌的质量占复合发酵菌剂的30％，从而为乳酸菌和酵母菌提供生长所必须的碳源。
实施例4
该实施例为本发明的应用实施例。将本发明微生物复合发酵菌剂加入到餐厨垃圾混合料中，该微生物复合发酵菌剂的质量占餐厨垃圾混合料质量的5％-6％，其餐厨垃圾混合料组成为预处理后的餐厨垃圾80～100公斤(水分含量约70％)(预处理过程为除去不能被生物降解的成分如塑料、玻璃、各类金属、贝壳等杂物)，玉米粉15公斤，麸皮15公斤，添加适量水使水分含量调为62％左右(实际生产以手抓一把物料指缝处有水分渗出但不滴下、松开落下即散为宜)，初始pH值为5.0，经25-36℃保温发酵24-42小时，得到色泽微黄、有酒香味和营养价值高的畜禽蛋白饲料。本方法通过提供合适菌剂实现餐厨垃圾的资源化高效利用，是一种资源节约、环境友好的创新型技术，具有环境效益与经济效益，实现可持续发展。
对比试验
将当日餐厨垃圾滤去多余水分，除去不能被生物降解的成分如塑料、玻璃、各类金属、贝壳等杂物后，取餐厨垃圾100公斤，添加玉米粉15公斤，麸皮15公斤，及适量水使水分含量控制为62％，设对照组、实施例1组、实施例2组和实施例3组，将实施例1、2和3制得的微生物复合发酵菌剂分别加入相对应的实施例1组、实施例2组和实施例3组的餐厨垃圾中，接种量为7公斤；对照组加入等质量生理盐水，四组均于30℃保温发酵，分别于0小时、24小时和42小时取样测定结果如表1所示：
表1
Figure BDA0000046168660000061
Figure BDA0000046168660000071
由表1可知，餐厨垃圾经发酵后感官品质品质改善；餐厨垃圾中腐败菌以大肠菌群为代表，发酵后24小时后大肠菌群就降到30cfu/g以下，而对照组的大肠菌群含量高达400cfu/g，并且随着时间的延长快速增加，42小时达到3000cfu/g；有益菌群以乳酸菌为代表，发酵后24小时后，乳酸菌达到1.5×109cfu/g以上发酵后42小时后，乳酸菌为7.8×108以上；乳酸菌对腐败菌、致病菌 有较好的抑制作用，对厨余有很好的保鲜效果，因此各实施例的总挥发性盐基氮(T-VBN)值要低于对照组将近一半；厨余接种乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)后，乳酸菌大量繁殖，不断利用厨余中现有的非蛋白氮源，同时抑制腐败菌的生长，限制厨余中自身的蛋白质的分解，从而导致真蛋白质含量显著提高，真蛋白含量由发酵前的15.42％上升到发酵后的22.47％，增加率为45.8％。
综上所述，本发明一种微生物复合发酵菌剂应用于餐厨垃圾中用于微生物发酵能抑制餐厨垃圾中腐败菌的生长及病原微生物的繁殖，减少餐厨垃圾的变质发臭，同时提高餐厨垃圾中蛋白含量，并且显著改善餐厨垃圾的感官品质。

Claims (10)

1.一种微生物复合发酵菌剂，其特征在于：所述的复合发酵菌剂的活性组分为热带假丝酵母(G.tropicalis)保藏号为CGMCC NO.4201和乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)保藏号为CGMCC NO.4202，所述的热带假丝酵母菌液和所述的乳酸乳球菌菌液按质量比为0.5-2∶1的比例混合。
2.根据权利要求1所述的一种微生物复合发酵菌剂，其特征在于：所述的热带假丝酵母和所述的乳酸乳球菌的菌种按质量比为1∶1的比例混合。
3.根据权利要求1所述的一种微生物复合发酵菌剂，其特征在于：所述的复合发酵菌剂的活性组分还包括腐败希瓦氏菌(Shewanella putrefacens)，所述的腐败希瓦氏菌的质量占所述的复合发酵菌剂质量的20％-30％。
4.一种制备权利要求1所述的微生物复合发酵菌剂的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)斜面菌种培养：将热带假丝酵母(G.tropicalis)保藏号为CGMCCNO.4201、乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)保藏号为CGMCC NO.4202分别接于相应的斜面培养基上，在pH为5.8-6.8，温度为26-30℃的条件下静置培养24-48小时，放入4℃冰箱保存；
(2)液体种子扩大培养分别挑取2至3环斜面菌种培养后得到的热带假丝酵母和乳酸乳球菌于相应的液体培养基中，在26-30℃的条件下摇床培养24-48小时，进行液体种子扩大培养，得到带假丝酵母菌液和乳酸乳球菌菌液；
(3)固体种子扩大培养将热带假丝酵母菌液和乳酸乳球菌菌液按质量比0.5-2∶1的比例混合均匀，制成复合菌液，将所述的复合菌液按质量体积百分比4-5％的接种量将其接入到固体扩大培养基中，在温度为25-35℃的条件下，培养时间为24-48小时，得到复合发酵菌剂。
5.根据权利要求4所述的一种微生物复合发酵菌剂的制备方法，其特征在于步骤(1)中热带假丝酵母的斜面培养基的配制方法为：称取200g去皮马铃薯，加入1000mL蒸馏水煮沸20min，纱布过滤后补加蒸馏水至1000mL，再加入葡萄糖或蔗糖20g、琼脂15-20g后，0.1MPa灭菌15-20min备用。
6.根据权利要求4所述的一种微生物复合发酵菌剂的制备方法，其特征在于步骤(1)中乳酸乳球菌的斜面培养基的配制方法为：将如下成分蛋白胨10g、、牛肉膏10g、酵母膏5g、柠檬酸二铵2g、磷酸氢二钾2g、乙酸钠5g、蒸馏水1000mL混合后加热溶解，冷却至50℃，用NaOH调pH值至6.2-6.4，再加入以下成分：MgSO40.58g、MnSO40.25g、葡萄糖15g、吐温-801mL，琼脂15-20g后，0.07MPa灭菌20min备用。
7.根据权利要求4所述的一种微生物复合发酵菌剂的制备方法，其特征在于步骤(2)中热带假丝酵母的液体培养基的配制方法为：称取200g去皮马铃薯，加入1000mL蒸馏水煮沸20min，纱布过滤后补加蒸馏水至1000mL，再加入葡萄糖或蔗糖20g，0.1MPa灭菌15-20min备用。
8.根据权利要求4所述的一种微生物复合发酵菌剂的制备方法，其特征在于步骤(2)中乳酸乳球菌的液体培养基的配制方法为：将如下成分蛋白胨10g、、牛肉膏10g、酵母膏5g、柠檬酸二铵2g、磷酸氢二钾2g、乙酸钠5g、蒸馏水1000mL混合后加热溶解，冷却至50℃，用NaOH调pH值至6.2-6.4，再加入以下成分：MgSO40.58g、MnSO40.25g、葡萄糖15g、吐温-801mL，0.07MPa灭菌20min备用。
9.根据权利要求4所述的一种复合发酵菌剂的制备方法，其特征在于步骤(3)中固体扩大培养基的配制方法为：以麦麸为基准，按质量百分比添加10-15％的玉米粉，加水搅拌均匀，得到水分含量为50-60％的固体扩大培养基。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的微生物复合发酵菌剂的应用，其特征在于：所述的微生物复合发酵菌剂按质量百分比5％-6％的接种量添加于餐厨垃圾中用于微生物发酵。
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