CN102839125B - 一种秸秆发酵生物添加剂的固体发酵方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种秸秆发酵生物添加剂的固体发酵方法，其特征为：将固体培养基按照水：豆粕粉∶麦麸粉∶蔗糖∶尿素分别以400：200：200∶10∶5混合，混匀后分装于广口瓶中，121℃灭菌20min，每瓶按照10-20%的比例接入秸秆发酵生物添加剂液体菌种，置于35℃静止培养48-72h，自然风干后，菌剂中菌数达700×108个/g，此方法可降低生产成本，提高产品品质和有效性；其在水体净化上的应用，可以降解水体中的亚硝酸盐，降低水体pH值，净化水体，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及环境微生物和微生物发酵技的术领域研，更具体的说是一种秸秆发酵生物添加剂固体发酵方法及其在水体净化上的应用。
背景技术
本项专利是在专利“秸秆发酵生物添加剂及其配置方法”（专利号 ZL97119176.X）的基础上进行的生产工艺技术和应用范围的改进研究。“秸秆发酵生物添加剂” 由粪链球菌、啤酒片球菌、植物乳杆菌、酐酪乳杆菌、戴氏乳杆菌和地衣芽孢杆菌6株L型乳酸的同质乳酸菌按1:1:1:1:1:1的比例科学配伍，通过生物工程技术发酵制得。可以使麦秸、稻草及黄干玉米秸在十日内成为一种酸香适口的牛羊饲料，其营业价值、适口性较原料大为提高。对促进动物生长，改善动物代谢功能，增加动物抗病能力等方面具有十分重要的作用。该项专利具有很好的经济效益和社会效益。但在实际应用中，该菌剂在批量生产中存在耗费大量的人力物力，生产稳定性较差，生产成本较高等缺点，影响了该项专利的产业化进程，而固体发酵可直接将剂型发酵为固体形态，减少了液体发酵后再吸附，干燥的过程。且固体发酵的菌数远远高于液体发酵菌数，使产品的品质和有效性大大提高，在发酵秸秆过程中固体发酵剂和液体发酵剂的发酵效果相似。另外，本发明人进一步发现秸秆发酵生物添加剂应用于废水净化具有较好的效果，考虑将该菌剂用于养殖废水或污水的微生物修复过程。完成本发明后明显提高了秸秆发酵生物添加剂的生产效率，扩大了其使用范围。
发明内容
本发明的一个目的是提供了简易、高效秸秆发酵生物添加剂的固体发酵方法。
本发明的另一个目的是提供了一种秸秆发酵生物添加剂在水体净化方面的应用。
为实现上述目的，本发明公开了如下的技术内容：
一种秸秆发酵生物添加剂的固体发酵方法，其特征在于按如下的步骤进行：
（1）将固体培养基混匀后分装于广口瓶中，于121℃高温灭菌15-20min，所述的固体培养基的重量份数比为水：豆粕粉∶麦麸粉∶蔗糖∶尿素分别以400：200：200∶10∶5；
（2）按照10-20%接菌量接种混合培养的液体菌种，在 35℃恒温培养箱中静止发酵培养48-72 h；
（3）发酵后20-35℃自然风干5 d后，菌数达700×108个/g；其中所述的液体菌种指的是：秸秆发酵生物添加剂。
本发明更加详细的固体发酵方法是：将水：豆粕粉∶麦麸粉∶蔗糖∶尿素分别以400：200：200∶10∶5混合，混匀后分装于广口瓶中，每瓶200g，121℃灭菌20min，每瓶接20mL液体菌种，置于35℃静止培养48 h。发酵后测定总菌数达44×108个/g，20-35℃自然风干5 d后，菌数达700×108个/g。
本发明提供的液体菌种（专利号 ZL 97119176.X，引入本发明）中的“秸秆发酵生物添加剂”由粪链球菌、啤酒片球菌、植物乳杆菌、酐酪乳杆菌、戴氏乳杆菌和地衣芽孢杆菌6株L型乳酸的同质乳酸菌分别在培养基溶液中进行48-72h单独培养，培养温度为20-30℃，所加入6种菌种的体积为培养基溶液体积的1%；培养基溶液的组成为酵母膏4-6g，葡萄糖8-15g，蛋白胨5-10g，磷酸二氢钾1-3g，水1000ml， pH 6.0-7.0，再分别等量吸取上述6种菌种的单独培养液加入到同样的培养基溶液中进行混合培养，所加入6种菌种单独培养液的体积总量为现在培养基溶液体积的5-15%，培养温度为20-30℃，时间为48-72h，用显微镜检查，培养液中菌数达到108个/ml，即为合格的液体菌种。
本发明进一步公开了秸秆发酵生物添加剂在制备水体净化方面应用。其水体净化指的是：快速降低水体中的亚硝酸盐，降低水体的pH值。主要是在养殖污水或废水中降解水体中的亚硝酸盐，降低水体的pH值，其主要优势为：
（1）秸秆发酵生物添加剂固体发酵方法简便易行，成本低廉，同时增加了菌体数量，提高了产品的品质和有效性。
（2）秸秆发酵生物添加剂能够快速彻底的降解水体中亚硝酸盐，降低水体pH值。
（3）由于秸秆发酵生物添加剂为饲料添加类的复合微生态制剂，对养殖生物无毒无害，可以在环境污水处理，水产养殖池等多个领域使用。
附图说明：
图1为秸秆发酵生物添加剂对模拟养殖废水中亚硝酸盐氮的降解效果；
图2为秸秆发酵生物添加剂对模拟养殖废水中pH值的影响。
具体实施方式
下面结合实施例说明本发明，这里所述实施例的方案，不限制本发明，本领域的专业人员按照本发明的精神可以对其进行改进和变化，所述的这些改进和变化都应视为在本发明的范围内，本发明的范围和实质由权利要求来限定。其中粪链球菌（Streptococcus faecium）（中国微生物菌种保藏中心：ACCC 10180）、啤酒片球菌（Pediococcus cerecisiae）（中国工业微生物菌种保藏管理中心：CICC 22727）、植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）（中国微生物菌种保藏中心：ACCC 11016）、酐酪乳杆菌（Lactobacillus casei）（中国食品发酵工业科学研究所：菌株保藏编号10640现场获取）、戴氏乳杆菌（Lactobacillus delbrueckii）（中国普通微生物保藏管理中心CGMCC 1.2131）和地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）（中国微生物菌种保藏中心：CICIM B0001）上述菌种均有市售。
实施例1
接种液体菌种的制备：
（1）先取等量的粪链球菌、啤酒片球菌、植物乳杆菌、酐酪乳杆菌、戴氏乳杆菌和地衣芽孢杆菌各1ml分别接种在100ml已高温灭菌（20min,121℃）的培养液中，30℃培养48h。培养液的配方为酵母膏4-6g，葡萄糖8-15g，蛋白胨5-10g，磷酸二氢钾1-3g，水1000ml， pH 6.0-7.0。
（2）取六株单独培养的菌液共600ml，加入到同样的已高温灭菌（20min,121℃）的培养液（配方同上）11.4 L中进行混合培养，30℃培养48h。用显微镜检查，培养液中细菌数目达到108个/ml 为合格，得到混合菌液12L，即为所需的液体菌种。
实施例2
“秸秆发酵生物添加剂”液体发酵和固体发酵的菌数比较
（1）液体发酵
配置培养液（配方同上）3L，装入5 L发酵罐，121℃灭菌20min，接入混合培养的液体菌种300ml，在温度30℃，pH 5.0，搅拌速度300 r/min，通气量4 L/min的最佳发酵条件下混合的菌液在24 h达到发酵终点，发酵终点最大菌液浓度可达27.5×108个/ml以上。
（2）固体发酵
将水：豆粕粉∶麦麸粉∶蔗糖∶尿素分别以400：200：200∶10∶5混合，混匀后分装，每瓶200-400g，121℃高温灭菌15min，每瓶接20mL液体菌种，置于35℃静止培养48 h。2 d后测湿菌浓度。将菌剂自然风干5d后测干菌浓度。
（3）发酵后20-35℃自然风干5 d后，菌数达700×108个/g；其中所述的液体菌种指的是：秸秆发酵生物添加剂。
结果表明：固体发酵法发酵和液体发酵后的产品相比，发酵后有股特殊的酒香和豆香味。液体发酵后发酵后最大菌液浓度可达27.5×108个/ml以上，固体发酵后每克湿菌中总菌数达44×108个/g（表1），比液体菌剂的总菌数高出1倍多。风干后每克干菌的含菌量达700×108个/g，比液体发酵菌剂高二十倍以上。
表1液体、固体发酵的菌体浓度比较
| 菌剂 | 液体发酵 | 湿菌（干燥前） | 干菌（干燥后） |
| 菌数（108个/g） | 27.5 | 44 | 710 |
（3）固体发酵菌剂的菌体活性保持状况
固体发酵后的菌剂室温风干后，装袋，室温保存，6个月，再取样，同时用血球计数板和涂平板法两种方法测菌数。结果如（表2）。用血球计数板发现每克干菌的总菌数为340×108个/g，而用平板计数法的结果表明每克干菌中含菌量达573×108个/g，说明固体发酵的菌剂6个月后菌体活性保持在80%以上，说明固体发酵能较好的保存菌体的活性，便于菌体的储存。
表2 固体发酵的菌体浓度随时间的变化
实施例3
（1）将固体培养基混匀后分装于广口瓶中，于121℃高温灭菌15min，所述的固体培养基的重量份数比为水：豆粕粉∶麦麸粉∶蔗糖∶尿素分别以400：200：200∶10∶5；
（2）按照20%接菌量接种混合培养的液体菌种，在 35℃恒温培养箱中静止发酵培养72 h；
（3）发酵后30℃自然风干5 d后，菌数达700×108个/g；其中所述的液体菌种指的是：秸秆发酵生物添加剂。
实施例4
液体菌剂和固体菌剂发酵饲料的效果比较
准备相同的秸秆发酵池3个，每个3吨左右。秸秆应预先进行铡切，铡切长度小于30 mm。共约9吨。1号池为对照，不接种菌剂，直接放入秸秆，加入适量0.9%盐水，使含水率达到60%～70%，用塑料布压实，隔离空气，自然发酵。2号池为接种液体菌剂，每吨秸秆添加50 ml秸秆发酵生物添加剂菌液，按照1:50将菌剂用温开水稀释，配制好的液体菌剂用动力喷雾器或人工喷洒在秸秆上，并翻倒2～3遍，使菌液分布均匀。加入适量0.9%盐水，使含水率达到60%～70%，用塑料布压实，隔离空气，发酵。3号池为接种固体菌剂，每吨秸秆添加20 g秸秆发酵生物添加剂，按照1:50掺入适量玉米粉或麦麸均匀撒在在秸秆上，并翻倒2～3遍，使菌分布均匀。加入适量0.9%盐水，使含水率达到60%～70%，用塑料布压实，隔离空气，发酵。
10-15天之后测定发现，1号对照池的秸秆中有霉烂，变质，发热现象，气味较差，不适宜饲喂。而2，3号池中接菌秸秆发酵生物添加剂的秸秆发酵后质地柔软、湿润膨松、呈酒香气，适口性极好，能增进牛羊食欲，促进消化吸收。
利用2，3号池中的秸秆发酵产品饲喂奶牛，可使奶牛产奶量提高10％左右。饲喂肉牛发现肉牛增重快，出栏早，生长发育顺利，很少使用兽药，无化学污染，因而商品性好，易销售。
实施例5
“秸秆发酵生物添加剂”在模拟养殖废水中的净化效果
将玻璃容器中装1 L模拟养殖废水，调整测定亚硝酸盐氮的初始浓度为45mg/L，液体处理接入5ml“秸秆发酵生物添加剂”菌液，固体处理接入1g固体发酵的“秸秆发酵生物添加剂”菌剂，以不加菌为对照，放置30 ℃中静置培养，每天定时取样测水中亚硝酸盐氮的含量，pH值。结果如图。
由图1可以看出，和对照相比，液体菌剂处理24 h内对亚硝酸盐氮浓度为45 mg/L模拟废水的降解率为79.11%，在48 h之内将亚硝酸盐氮降解率为89.8%，降解效果较好；固体菌剂处理24 h内对亚硝酸盐氮浓度为45 mg/L模拟废水的降解率为99.7%，基本完全降解。
由图2可以看出，在水体中接入“秸秆发酵生物添加剂”，液体菌剂处理72h内水体的pH值均低于对照0.1-0.3单位，固体菌剂处理72h内水体的pH值均低于对照0.4-1.3单位，固体处理pH值低于液体处理pH值，和对照相比，接菌处理显著降低了水体的pH值。
Claims (2)
1.一种秸秆发酵生物添加剂的固体发酵方法，其特征在于按如下的步骤进行：
（1）将固体培养基混匀后分装于广口瓶中，于121℃高温灭菌15-20min，所述的固体培养基由水、豆粕粉、麦麸粉、蔗糖、尿素组成，所述的水：豆粕粉∶麦麸粉∶蔗糖∶尿素的重量份数比400：200：200∶10∶5；
（2）按照10-20%接菌量将混合培养的液体菌种接种到步骤（1）获得的固体培养基中，在 35℃恒温培养箱中静止发酵培养48-72 h，所述的混合培养的液体菌种指的是：秸秆发酵生物添加剂，按以下方法制备而成：
由粪链球菌、啤酒片球菌、植物乳杆菌、酐酪乳杆菌、戴氏乳杆菌和地衣芽孢杆菌6株L型乳酸的同质乳酸菌分别在培养基溶液中进行48-72h单独培养，培养温度为20-30℃，所加入6种菌种的体积为培养基溶液体积的1%；培养基溶液的组成为酵母膏4-6g，葡萄糖8-15g，蛋白胨5-10g，磷酸二氢钾1-3g，水1000ml， pH 6.0-7.0，再分别等量吸取上述6种菌种的单独培养液加入到同样的培养基溶液中进行混合培养，所加入6种菌种单独培养液的体积总量为培养基溶液体积的5-15%，培养温度为20-30℃，时间为48-72h，用显微镜检查，培养液中菌数达到108个/ml，即为合格的液体菌种；
（3）发酵后20-35℃自然风干5 d后，菌数达700×108个/g。
2.权利要求1所述的固体发酵方法制备获得的秸秆发酵生物添加剂在水体净化方面的应用；其中水体净化指的是：降低水体中的亚硝酸盐的浓度，降低水体的pH值。
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