CN103540539A

CN103540539A - 一种微生物除臭菌剂、其制备方法及其应用

Info

Publication number: CN103540539A
Application number: CN201310449624.7A
Authority: CN
Inventors: 闫志英; 刘晓风; 袁月祥; 许力山; 李东
Original assignee: Chengdu Institute of Biology of CAS
Current assignee: Chengdu Institute of Biology of CAS
Priority date: 2013-09-27
Filing date: 2013-09-27
Publication date: 2014-01-29

Abstract

本发明公开了一种用于公厕、畜禽养殖场和垃圾收集站的微生物除臭菌剂，该微生物除臭菌剂含有保藏号为CGMCCNO.5982的杰丁毕赤酵母、保藏号为CGMCCNO.6496的东方伊萨酵母、保藏号为CGMCCNO.6495的乳杆菌、保藏号为CGMCCNO.5985的嗜热链球菌、保藏号为CICCNO.20085的地衣芽孢杆菌、保藏号为CGMCCNO.4891的细黄链霉菌乳糖变种。本发明还公开了该微生物除臭菌剂的制备方法，包括液态和固态微生物除臭菌剂的制备方法，以及该微生物除臭菌剂的用途。

Description

一种微生物除臭菌剂、其制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及一种用于公厕、畜禽养殖场和垃圾收集站的微生物除臭菌剂及其制备方法，具体涉及根据微生物生态学原理，利用菌株之间的共生、互生、协同作用利用以及代谢类型、呼吸类型及作用功能多样的特点构建成的微生物除臭菌剂、其制备方法及其应用。

背景技术

随着我国经济的快速发展，人们逐渐由物质生活向精神生活转变，旅游业得以快速发展，景区公厕数量不断增多，景区厕所恶臭的控制以及粪便的处理已成为影响景区可持续发展的重要因素。同时截止2012年，我国畜禽养殖业产值已占农业总产值的34%，在某些发展快的地区，养殖业收入已占到农民收入的40%以上。养殖业的快速发展在提高人民生活水平、保障城乡畜禽产品稳定供应的同时，也引发了日益严重的恶臭环境问题。每年，我国城乡生活垃圾产生量约为3.7亿吨，这些生活垃圾在垃圾收集站堆放、转运过程中产生大量恶臭，造成严重的环境污染。恶臭含有多种有毒有害成分，其中氨气、硫化氢、硫醇和甲硫醇等是主要有害气体成分，恶臭的排放会对周边环境造成严重污染，人们长期吸入后对身体健康造成严重伤害。因此实施恶臭污染控制和管理，开展脱除恶臭气体的研究具有重要意义。

目前，除臭剂主要分为化学除臭剂和生物除臭剂两大类，化学除臭剂具有针对性强、见效快等特点，但因为其对恶臭气体去除的单一性，当其遇到复杂的恶臭气体成分时，其除臭效果会大幅降低，同时使用成本较高，易对环境造成二次污染，因此化学除臭剂应用范围较小。生物除臭原理是通过外源功能菌种或生物酶对恶臭的直接降解或对产恶臭微生物的抑制来脱除恶臭。生物除臭能持久消除恶臭，无二次污染，使用方便，成本低廉等特点，成为恶臭控制的研究热点。

生物除臭的核心是高效除臭功能微生物菌剂，通过分离筛选高效除臭功能菌株并优化组合配伍成微生物除臭菌剂，再接种于粪便环境中可以有效降低其释放的恶臭强度，达到恶臭原位控制目的。目前，除臭功能微生物菌剂可分为单菌型和多菌型两大类，单菌型由单一功能菌株构成，多菌型由两种或多种功能菌株构成。在长期研究和应用实践中，研究人员发现许多重要的生化过程是单株微生物不能完成或只能微弱地进行，而需在两种或多种微生物的协同作用下才能更好的完成。公共厕所、畜禽养殖场畜禽舍、粪污贮存池、垃圾收集站等臭气释放源是一个营养物质复杂、土著微生物群落多样的微生态系统，如何使接种微生物在粪便中优势生长是能否实现恶臭控制的关键，单菌株由于其代谢类型、呼吸类型及作用功能单一，对环境适应能力弱，很难在臭气释放源中成为优势菌群。多菌型微生物除臭菌剂由多种微生物经过发酵制成，由于菌群组成、代谢类型、呼吸类型及作用功能多样，可稳定占据生态位，有效抑制产生恶臭物质的腐败菌或对恶臭物质直接降解，其具有对环境适应能力强，应用范围广，除臭效果比较持久等优点。因此，利用微生物之间的协同作用，构建多菌型微生物除臭菌剂是生物除臭研究的热点。

发明内容

针对公共厕所、畜禽养殖场畜禽舍、粪污贮存池、垃圾收集站等主要恶臭释放源，本发明提供一种高效除臭的微生物菌剂、其制备方法及其应用。

本发明提供了一种高效除臭的微生物菌剂，该菌剂含有保藏号为CGMCC NO.5982的杰丁毕赤酵母（Pichia jadinii）、保藏号为CGMCC NO.6496的东方伊萨酵母（Issatchenkia orientalis）、保藏号为CGMCC NO.6495的乳杆菌（Lactobacillus sp.）、保藏号为CGMCCNO.5985的嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus）、保藏号为CICC NO.20085的地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）、保藏号为CGMCC NO.4891的细黄链霉菌乳糖变种（Streptomyces microflavus var.lactosus）。

本发明的微生物除臭菌剂中，所述各菌株培养、计数调节后的菌液按杰丁毕赤酵母CGMCC NO.5982：东方伊萨酵母CGMCC NO.6496：乳杆菌CGMCC NO.6495：嗜热链球菌CGMCC NO.5985：地衣芽孢杆菌CICC NO.20085：细黄链霉菌乳糖变种CGMCC NO.4891=1～4:1～4:1～2:1～2：1～2:1～2(体积/体积)的比例混合。

其中涉及的相关保藏信息及菌株购置信息为：

保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心（CGMCC）；地址：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；保藏编号：CR（CGMCC NO.5982）、SR（CGMCC NO.5985），保藏日期：2012年4月10日；保藏编号：SX（CGMCC NO.6496）、NG（CGMCC NO.6495），保藏日期：2012年9月3日；分类名：CR为杰丁毕赤酵母（Pichia jadinii）、SR为嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus）、SX为东方伊萨酵母（Issatchenkia orientalis）、NG为乳杆菌（Lactobacillus sp.）。

地衣芽孢杆菌DY(CICC NO.20085)购置于中国工业微生物菌种保藏管理中心，保藏日期为2005年12月30日。细黄链霉菌乳糖变种XH(CGMCC NO.4891)购置于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏日期为2006年10月5日。

本发明还提供了一种上述微生物除臭菌剂的制备方法，可以通过以下方式来实现：

1、培养基

（1）YPD固体培养基，用于酵母菌种CR CGMCC NO.5982和SX CGMCC NO.6496活化，其配方为:

蛋白胨20g、牛肉膏10g、葡萄糖20g、水1000mL、琼脂15-20g、pH6.5-7.0。

（2）MRS固体培养基，用于乳杆菌NG CGMCC NO.6495和嗜热链球菌SR CGMCC NO.5985活化，其配方为:

蛋白胨10g、牛肉膏10g、酵母膏5g、葡萄糖5g、乙酸钠5g、柠檬酸二铵2g、吐温801mL、硫酸镁0.58g、硫酸锰0.05g、磷酸氢二钾2g、琼脂15-20g、水1000mL、pH6.2。

（3）牛肉膏蛋白胨固体培养基，用于地衣芽孢杆菌DY CICC NO.20085活化，其配方为:

牛肉膏5g、蛋白胨10g、氯化钠5g、琼脂15-20g、水1000mL、pH7.0-7.5。

（4）高氏一号固体培养基，用于细黄链霉菌乳糖变种XH CGMCC NO.4891活化，其配方为:

淀粉20g、硝酸钾1g、磷酸氢二钾0.5g、硫酸镁0.5g、氯化钠0.5g、七水合硫酸亚铁0.01g、琼脂15-20g、水1000mL、pH7.2-7.4。

（5）用于微生物除臭菌剂发酵的液体培养基配方为：

蛋白胨5g、牛肉膏10g、酵母膏5g、麦芽浸粉10g、氯化钠5g、葡萄糖20g、硫酸镁0.58g、磷酸氢二钾2g、水1000mL、pH6.0-7.0。

2、6株菌的优化配伍比例

杰丁毕赤酵母CGMCC NO.5982：东方伊萨酵母CGMCC NO.6496：乳酸杆菌CGMCC NO.6495：嗜热链球菌CGMCC NO.5985：地衣芽孢杆菌CICC NO.20085：细黄链霉菌乳糖变种CGMCC NO.4891的体积比为1～4:1～4:1～2:1～2：1～2:1～2。

3、菌剂的制备方法

液态微生物除臭菌剂的制备方法为：

（1）将6菌株分别接种于其对应的固体培养基活化备用。

（2）将灭菌处理过的液体培养基定量备用。

（3）将活化后的菌株分别接入灭菌处理过的液体培养基中培养，其中CR、SX、DY培养24小时，NG和SR培养72小时，XH培养96小时。

（4）将培养好的各菌液先计数调节为：CR和SX菌液浓度OD_560nm=1.0，DY、NG和SR菌液浓度OD_600nm=1.0，XH菌液浓度OD_505nm=1.0；再将6菌液组合，即为液态微生物除臭菌剂。

固态微生物除臭菌剂的制备方法为：

（1）将灭菌处理过的麸皮或米糠或木屑或其混合物干燥定量，作吸附剂用。

（2）每升液态微生物除臭菌剂（前述制备得到的液态微生物除臭菌剂）加入吸附剂1Kg，搅拌混匀，然后在40℃恒温培养箱中烘干培养20-24小时，至含水量为15-20%，即为烘干菌剂，再按每千克烘干菌剂中加入5g酵母浸粉作为促进剂，搅拌均匀，即为固态微生物除臭菌剂，定量封包低温保存。

上述制备的微生物除臭菌剂的主要指标为：

液态微生物除臭菌剂：活菌数大于等于10亿CFU/mL；pH5-7；悬液、颜色微黄、有酒香味。

固态微生物除臭菌剂：活菌数大于等于10亿CFU/g；颗粒干燥、表面乳白、有酒香味。

4、使用方法及条件

本微生物除臭菌剂适用于公共厕所、畜禽养殖场畜禽舍、粪污贮存池、垃圾收集站等臭气释放场所。其使用方法为：液态微生物除臭菌剂按除臭原料质量的0.1%-1%直接喷洒于畜禽舍或粪污贮存池等臭气释放场所；固态微生物除臭菌剂按除臭原料质量的0.1%-1%先用生理盐水把菌剂调匀，在30℃环境下活化3-5小时，随后均匀散撒于畜禽舍或粪污贮存池臭气释放场所。

本发明的优越之处在于：

（1）菌剂由多种微生物菌种构成，由于其代谢类型、呼吸类型及作用功能多样特点，菌剂微生物在粪污中能良好生长，迅速占据有利生态位，抑制产恶臭微生物生长繁殖，降低恶臭释放强度，实现了恶臭原位源头控制。

（2）菌剂由酵母菌、乳酸菌、芽胞菌和放线菌有益微生物构成，有益菌在粪污中生长繁殖，协同作用，有效改善了粪便生态环境，减少了粪便中抗生素的使用。

（3）本发明的微生物除臭菌剂由6种微生物经过发酵制成，由于菌群组成、代谢类型、呼吸类型及作用功能多样，可稳定占据生态位，有效抑制产生恶臭物质的腐败菌或对恶臭物质直接降解，对环境适应能力强，应用范围广，除臭效果比较持久。

（4）实现了6菌株的有效配比组合，组合后的菌剂比单菌除臭效果明显提高，实验结果表明，通过对菌株的优选组合，组合后的菌剂比单菌除臭效果提高80%-120%以上。

（5）符合生物安全法规，菌剂中包含的菌株为从粪便环境、酸奶中分离纯化而得，不会对周围环境和生态平衡造成危害。

（6）将麸皮、秸秆、木屑作为微生物除臭菌剂的吸附载体使菌剂易于包装保存、运输便利。

具体实施方式

以下结合实施例详细地说明本发明。实施方案为便于更好的理解本发明，但并非对本发明的限制。

一、微生物除臭菌剂的制备

实施例1

（1）将高温灭菌处理（121℃、30分钟）的YPD、MRS、牛肉膏蛋白胨和高氏一号固体培养基定量备用，固体YPD培养基的配方为蛋白胨20g、牛肉膏10g、葡萄糖20g、水1000mL、琼脂15-20g、pH6.5-7.0；固体MRS培养基配方为蛋白胨10g、牛肉膏10g、酵母膏5g、葡萄糖5g、乙酸钠5g、柠檬酸二铵2g、吐温801mL、硫酸镁0.58g、硫酸锰0.05g、磷酸氢二钾2g、琼脂15-20g，水1000mL、pH6.2；牛肉膏蛋白胨固体培养基为牛肉膏5g、蛋白胨10g、氯化钠5g、琼脂15-20g，水1000mL、pH7.0-7.5；高氏一号固体培养基为淀粉20g、硝酸钾1g、磷酸氢二钾0.5g、硫酸镁0.5g、氯化钠0.5g、七水合硫酸亚铁0.01g、琼脂15-20g，水1000mL、pH7.2-7.4。

（2）将CR和SX菌株分别接入1环于对应的灭菌处理过（121℃、30分钟）的固体YPD培养基中活化备用；将NG和SR菌株分别接入1环于对应的灭菌处理过（121℃、30分钟）的固体MRS培养基中活化备用;将菌株DY和XH分别接入1环于牛肉膏蛋白胨和高氏一号固体培养基定量备用。

（3）将高温灭菌处理过（121℃、30分钟）的微生物除臭菌剂发酵液体培养基定量备用，液体培养基配方为：蛋白胨5g、牛肉膏10g、酵母膏5g、麦芽浸粉10g、氯化钠5g、葡萄糖20g、硫酸镁0.58g、磷酸氢二钾2g、水1000mL、pH6.0-7.0。

（4）将活化的菌种分别接入到液体培养基中振荡（30℃、160转/分钟）培养，其中CR、SX、DY培养24小时，NG和SR培养72小时，XH培养96小时。

（5）将培养好的各菌液先计数调节为：CR和SX菌液浓度OD_560nm=1.0，DY、NG和SR菌液浓度OD_600nm=1.0，XH菌液浓度OD_505nm=1.0；再将6菌液按CR:SX:NG:SR:DY:XH=4:4:1:1:2:2(体积/体积)的比例混合，即制备得到液态微生物除臭菌剂。

（6）将定量液态微生物除臭菌剂加入吸附剂中，加入量为：混合菌液1L，加入干燥麸皮1Kg，然后在40℃的恒温培养箱中烘干（含水量为15％—20％），再按每千克烘干菌剂加入5g酵母浸粉，搅拌均匀，最后封包低温保存（4℃-10℃）。

上述制备得到的液态微生物除臭菌剂的指标：活菌数等于12亿CFU/mL；pH7；悬液、颜色微黄、有酒香味。

上述制备得到的固态微生物除臭菌剂的指标：活菌数等于12亿CFU/g；颗粒干燥、表面乳白、有酒香味。

实施例2

与实施例1相同之处不再赘述，不同之处在于6菌液按CR:SX:NG:SR:DY:XH=1：1：2：2：1.5：1.5(体积/体积)的比例混合。

制备得到的液态微生物除臭菌剂的指标：活菌数等于11亿CFU/mL；pH5；悬液、颜色微黄、有轻微酸味。

制备得到的固态微生物除臭菌剂的指标：活菌数等于11亿CFU/g；颗粒干燥、表面乳白、有轻微酸味。

实施例3

与实施例1相同之处不再赘述，不同之处在于6菌液按CR:SX:NG:SR:DY:XH=2：2：1.5：1.5：1：1(体积/体积)的比例混合。

制备得到的液态微生物除臭菌剂的指标：活菌数等于10亿CFU/mL；pH6；悬液、颜色微黄、有酒香味。

制备得到的固态微生物除臭菌剂的指标：活菌数等于10亿CFU/g；颗粒干燥、表面乳白、有酒香味。

二、微生物除臭菌剂的应用

实施例4

向装有10Kg猪粪的50L塑料箱中加入10mL实施例2制备的液态微生物除臭菌剂，箱口用盖子封闭；同时做不加菌剂的对照，15天后测定恶臭强度、氨气浓度、硫化氢浓度，测定结果如下表1。

表1菌剂除臭效果

由上表可知，猪粪中添加液态微生物除臭菌剂后，臭气强度、氨气浓度、硫化氢浓度和TVOC浓度均比对照明显降低，其中臭气强度降低53.6%、氨气浓度降低57.0%、硫化氢浓度降低43.1%、TVOC浓度降低54.3%。

实施例5

在成都市双流县选一50m³养猪场贮粪池，将50kg实施例2制备的固态微生物除臭菌剂用200L生理盐水调匀，在30℃环境下活化3小时，分别于固态除臭菌剂添加前和添加后第10天测定贮粪池内恶臭强度、氨气浓度、硫化氢浓度和TVOC浓度，测定结果如下表2。

表2菌剂除臭效果

由上表可知，贮粪池中添加固态微生物除臭菌剂后，臭气强度、氨气浓度、硫化氢浓度和TVOC浓度均比添加前明显降低，其中臭气强度降低54.9%、氨气浓度降低58.8%、硫化氢浓度降低41.5%、TVOC浓度降低51.2%。

实施例6

在成都市龙泉驿区选一景区公共厕所，用1L实施例1制备的液态复合生物制剂于喷洒前和喷洒后第5天测定厕所内恶臭强度、氨气浓度、硫化氢浓度和TVOC浓度，测定结果如下表3。

表3菌剂除臭效果

由上表可知，在景区公共厕所内喷洒液态复合生物制剂作用5天后，臭气强度、氨气浓度和硫化氢浓度和TVOC浓度均比喷洒前明显降低，其中臭气强度降低46.3%、氨气浓度降低44.6%、硫化氢浓度降低63.6%，TVOC浓度降低60.3%。

实施例7

在成都市某小区选一垃圾收集站，用2L实施例3制备的液态微生物除臭菌剂于喷洒前和喷洒第10小时后测定收集站内恶臭强度、氨气浓度、硫化氢浓度和TVOC浓度，测定结果如下表4。

表4菌剂除臭效果

由上表可知，生活垃圾收集站喷洒液态微生物除臭菌剂作用10小时后，臭气强度、氨气浓度和硫化氢浓度和TVOC浓度均比喷洒前明显降低，其中臭气强度降低56.1%、氨气浓度降低68.7%、硫化氢浓度降低54.0%，TVOC浓度降低51.0%。

Claims

1.一种微生物除臭菌剂，其特征在于，其中含有保藏号为CGMCC NO.5982的杰丁毕赤酵母（Pichia jadinii）、保藏号为CGMCC NO.6496的东方伊萨酵母（Issatchenkia orientalis）、保藏号为CGMCC NO.6495的乳杆菌（Lactobacillus sp.）、保藏号为CGMCC NO.5985的嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus）、保藏号为CICC NO.20085的地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）、保藏号为CGMCC NO.4891的细黄链霉菌乳糖变种（Streptomyces microflavus var. lactosus）。

2.根据权利要求1所述的微生物除臭菌剂，其特征在于，杰丁毕赤酵母CGMCC NO.5982：东方伊萨酵母CGMCC NO.6496：乳杆菌CGMCC NO.6495：嗜热链球菌CGMCC NO.5985：地衣芽孢杆菌CICC NO.20085：细黄链霉菌乳糖变种CGMCC NO.4891的体积比为1～4:1～4:1～2:1～2：1～2:1～2。

3.一种如权利要求1或2所述的微生物除臭菌剂的制备方法，其特征在于，先将杰丁毕赤酵母CGMCC NO.5982、东方伊萨酵母CGMCC NO.6496、乳杆菌CGMCC NO.6495、嗜热链球菌CGMCC NO.5985、地衣芽孢杆菌CICC NO.20085、细黄链霉菌乳糖变种CGMCC NO.4891分别在各菌株对应的YPD固体培养基、MRS固体培养基、牛肉膏蛋白胨固体培养基和高氏一号固体培养基中活化；再分别接种到菌剂发酵液体培养基培养，其中杰丁毕赤酵母CGMCC NO.5982、东方伊萨酵母CGMCC NO.6496、地衣芽孢杆菌CICC NO.20085培养24小时，乳杆菌CGMCC NO.6496和嗜热链球菌CGMCC NO.5985培养72小时，细黄链霉菌乳糖变种CGMCC NO.4891培养96小时；分别调节杰丁毕赤酵母CGMCC NO.5982和东方伊萨酵母CGMCC NO.6496菌液浓度为OD_560nm=1.0，地衣芽孢杆菌CICC NO.20085、乳杆菌CGMCC NO.6495、嗜热链球菌CGMCC NO.5985菌液浓度为OD_600nm=1.0，细黄链霉菌乳糖变种CGMCC NO.4891菌液浓度为OD_505nm=1.0，然后将6菌液进行组合，制备得到液态微生物除臭菌剂。

4.根据权利要求3所述的微生物除臭菌剂的制备方法，其特征在于，所述菌剂发酵液体培养基的配方为：蛋白胨5 g、牛肉膏 10 g、酵母膏 5 g、麦芽浸粉10 g、氯化钠5 g、葡萄糖20 g、硫酸镁 0.58g、磷酸氢二钾 2 g、水1000 mL、 pH 6.0-7.0。

5.根据权利要求3所述的微生物除臭菌剂的制备方法，其特征在于，每升液态微生物除臭菌剂加入吸附剂1千克，搅拌混匀，然后在40℃恒温培养箱中烘干培养20-24小时，至含水量为15-20%，再按每千克烘干菌剂中加入5 g促进剂，搅拌均匀，即为固态微生物除臭菌剂。

6.根据权利要求5所述的微生物除臭菌剂的制备方法，其特征在于，所述的吸附剂为经过灭菌处理的干燥麸皮或米糠或木屑或其混合物；所述的促进剂为用于活化菌剂的酵母浸粉。

7.权利要求1所述的微生物除臭菌剂在畜禽养殖场、公厕、垃圾收集站的除臭处理中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其具体使用方法为：液态微生物除臭菌剂直接喷洒于除臭场所或除臭原料；固态微生物除臭菌剂先用生理盐水把菌剂调匀，在30℃环境下活化3-5小时，随后散撒于除臭场所或除臭原料。