CN104498424A - 一种利用农作物秸秆发酵生产霉菌孢子粉的方法 - Google Patents

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张鹏
海皓
杨永鹏
李鑫
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Abstract

本发明公开了一种利用农作物秸秆发酵生产霉菌孢子粉的方法，涉及农作物秸秆综合利用技术领域。所述方法以农作物秸秆为主料，以农副产品为辅料，接种霉菌孢子，好氧发酵制得孢子粉，具体步骤包括(1)固体培养基的制备：粉碎后的秸秆与农副产品混合成湿物料，灭菌后送入发酵槽；(2)霉菌接种：在室温下对湿物料接种；(3)固体发酵：向发酵槽内通入空气，通过控制通气量和翻堆机翻堆将发酵温度控制在30～40℃之间，好氧发酵3～5天；(4)粉碎过筛。本发明不但可以大量消耗秸秆，缓解秸秆焚烧造成的环境污染，促进秸秆综合利用，而且可以降低霉菌发酵过程中的生产成本。

Description

一种利用农作物秸秆发酵生产霉菌孢子粉的方法
技术领域
本发明涉及农作物秸秆综合利用技术领域，尤其涉及一种利用农作物秸秆发酵生产霉菌孢子粉的方法。
背景技术
农作物秸秆是世界上最丰富的生物质能来源之一。我国作为农业大国，具有十分丰富的农作物秸秆资源，年产量约为6～7亿吨。目前大部分秸秆以燃料、垫料等形式消耗。秸秆焚烧，不仅损失了大量的生物资源、造成环境污染，并且严重威胁交通安全以及存在火灾隐患。如何提高农作物秸秆的利用率是现代农业需要面临的难题。
农作物秸秆微生物发酵技术，是农作物秸秆提高其营养价值的秸秆处理方法，具有用途广、成本低、可再生等优点，利于农业的可持续发展。
霉菌经固体发酵后可产生大量的孢子，人们通常将大量的霉菌孢子制成霉菌孢子粉以便于对其进行贮藏、运输和施用。霉菌孢子粉在工农业生产中应用广泛，可用于作为酱油醋生产的曲精、发酵生物有机肥、饲料添加剂、防治农作物病害等。目前常见的霉菌孢子粉制备方法是用水将孢子从固体培养基上洗脱下来制成孢子悬浮液，然后进行干燥粉碎。这种制备方法加工时间长，效率低。中国专利CN101402920B公开了一种用斜体式发酵反应仓生产的绿僵菌孢子粉及工艺方法，以秸秆为主料，以麦麸、玉米面为辅料，添加少量微量元素，配比制成发酵用培养料，以金龟子绿僵菌为菌种，在发酵仓进行间歇式培养，制成孢子。该方法针对性强，需要专用设备斜体式发酵仓，不能广泛应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用农作物秸秆发酵生产霉菌孢子粉的方法，其通用性强，可以大量消耗农作物秸秆，工艺简单，设备投入少，生产成本低，适合工业化生产。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案是：
(1)固体发酵培养基的制备：使用铡草机将秸秆粉碎至长度为2～3cm；将粉碎后的秸秆和农副产品以重量比4～6:1均匀混合，然后在上述原料中加入其重量1～1.5倍的自来水；充分混合均匀后将上述湿物料置于灭菌装置中，蒸汽灭菌30～60min；将灭菌后的湿物料输送至发酵槽堆放；
(2)霉菌接种：待湿物料温度降至室温后，按照每克物料加入1×105～5×105个霉菌孢子的接种量对物料进行接种；
(3)固体发酵：接种后，使用翻堆装置充分混匀物料；向发酵槽内通入空气，通过控制通气量和翻堆机翻堆将发酵温度控制在30～40℃之间，好氧发酵3～5天，直至物料中产生大量霉菌孢子；
(4)粉碎过筛：发酵产物粉碎后过筛，粉碎粒度为40～60目，在无菌条件下包装入库。
进一步，所述秸秆是小麦秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆、高粱秸秆、棉花秸秆、甘薯秧、花生秸秆、杂草、大豆秸秆中的一种。
进一步，所述农副产品是黄豆粉、玉米粉、黄豆饼粉、花生饼粉中的一种。
进一步，所述步骤1中蒸汽灭菌的温度为121～125℃，压力为0.103～0.137MPa。
进一步，所述霉菌是黑曲霉、米曲霉、毛霉、哈茨木霉、绿色木霉中的一种。
本发明利用农作物秸秆发酵生产霉菌孢子粉，以秸秆为主料，以农副产品为辅料，配比制成发酵培养基，选材广泛，不仅消耗了大量废弃秸秆，缓解了秸秆焚烧导致的环镜污染问题，促进了秸秆综合利用，而且降低了孢子粉的生产成本，制备方法简单，无需低温干燥，通用性强，适宜多种孢子粉的工业化生产，应用前景广泛。
具体实施方式
实施例1
一种利用小麦秸秆发酵生产黑曲霉孢子粉的方法，包括下述步骤：
(1)使用铡草机将4000Kg小麦秸秆粉碎至长度为3cm；将粉碎后的4000Kg小麦秸秆和1000Kg黄豆粉均匀混合，然后在上述原料中加入5m2自来水；充分混匀后将上述湿物料置于灭菌装置中，蒸汽灭菌30min，温度为125℃，压力为0.137MPa；将灭菌后的物料输送至发酵槽堆放；
(2)待物料温度降至室温后，按照每克物料加入1×105个黑曲霉孢子的接种量对物料进行接种；
(3)接种后，使用翻堆装置充分混匀物料；向发酵槽内通入空气，通过控制通气量和翻堆机翻堆将发酵温度控制在30℃，好氧发酵4.5天，直至物料中产生大量霉菌孢子；
(4)发酵产物粉碎后过筛，粉碎粒度为40目，在无菌条件下包装入库。
本发明黑曲霉孢子粉的质量检测结果如下：
项目 指标 检测结果
黑曲霉活孢子(个/克) ≥1.5×1010 1.8×1010
水分(％) 10～15％ 12％
pH值 6.5～7.0 6.6
一年存活率 ≥85％ 85％
实施例2
一种利用大豆秸秆发酵生产黑曲霉孢子粉的方法，包括下述步骤：
(1)使用铡草机将5000Kg大豆秸秆粉碎至长度为2cm；将粉碎后的5000Kg大豆秸秆和1000Kg玉米粉均匀混合，然后在上述原料中加入9m2自来水；充分混匀后将上述湿物料置于灭菌装置中，蒸汽灭菌35min，温度为125℃，压力为0.135MPa；将灭菌后的物料输送至发酵槽堆放；
(2)待物料温度降至室温后，按照每克物料加入1.5×105个黑曲霉孢子的接种量对物料进行接种；
(3)接种后，使用翻堆装置充分混匀物料；向发酵槽内通入空气，通过控制通气量和翻堆机翻堆将发酵温度控制在30℃，好氧发酵5天，直至物料中产生大量霉菌孢子；
(4)发酵产物粉碎后过筛，粉碎粒度为40目，在无菌条件下包装入库。
本发明黑曲霉孢子粉的质量检测结果如下：
项目 指标 检测结果
黑曲霉活孢子(个/克) ≥1.5×1010 1.9×1010
水分(％) 10～15％ 13％
pH值 6.5～7.0 6.8
一年存活率 ≥85％ 88％
实施例3
一种利用水稻秸秆发酵生产米曲霉孢子粉的方法，包括下述步骤：
(1)使用铡草机将4000Kg水稻秸秆粉碎至长度为3cm；将粉碎后的4000Kg水稻秸秆和1000Kg黄豆饼粉均匀混合，然后在上述原料中加入7.5m2自来水；充分混合均匀后将上述湿物料置于灭菌装置中，蒸汽灭菌40min，温度为123℃，压力为0.130MPa；将灭菌后的物料输送至发酵槽堆放；
(2)待物料温度降至室温后，按照每克物料加入1×105个米曲霉孢子的接种量对物料进行接种；
(3)接种后，使用翻堆装置充分混匀物料；向发酵槽内通入空气，通过控制通气量和翻堆机翻堆将发酵温度控制在35℃，好氧发酵4天，直至物料中产生大量霉菌孢子；
(4)发酵产物粉碎后过筛，粉碎粒度为48目，在无菌条件下包装入库。
本发明米曲霉孢子粉的质量检测结果如下：
项目 指标 检测结果
米曲霉活孢子(个/克) ≥1.5×1010 1.8×1010
水分(％) 10～15％ 13％
pH值 6.5～7.0 6.7
一年存活率 ≥85％ 86％
实施例4
一种利用棉花秸秆发酵生产米曲霉孢子粉的方法，包括下述步骤：
(1)使用铡草机将4500Kg棉花秸秆粉碎至长度为2cm；将粉碎后的4500Kg棉花秸秆和1000Kg花生饼粉均匀混合，然后在上述原料中加入6.5m2自来水；充分混匀后将上述湿物料置于灭菌装置中，蒸汽灭菌50min，温度为123℃，压力为0.131MPa；将灭菌后的物料输送至发酵槽堆放；
(2)待物料温度降至室温后，按照每克物料加入3×105个米曲霉孢子的接种量对物料进行接种；
(3)接种后，使用翻堆装置充分混匀物料；向发酵槽内通入空气，通过控制通气量和翻堆机翻堆将发酵温度控制在40℃，好氧发酵3天，直至物料中产生大量霉菌孢子；
(4)发酵产物粉碎后过筛，粉碎粒度为50目，在无菌条件下包装入库。
本发明米曲霉孢子粉的质量检测结果如下：
项目 指标 检测结果
米曲霉活孢子(个/克) ≥1.5×1010 1.9×1010
水分(％) 10～15％ 13％
pH值 6.5～7.0 6.5
一年存活率 ≥85％ 85％
实施例5
一种利用高粱秸秆发酵生产毛霉孢子粉的方法，包括下述步骤：
(1)使用铡草机将6000Kg高粱秸秆粉碎至长度为2cm；将粉碎后的6000Kg高粱秸秆和1000Kg玉米粉均匀混合，然后在上述原料中加入10m2自来水；充分混匀后将上述湿物料置于灭菌装置中，蒸汽灭菌60min，温度为121℃，压力为0.103MPa；将灭菌后的物料输送至发酵槽堆放；
(2)待物料温度降至室温后，按照每克物料加入4×105个毛霉孢子的接种量对物料进行接种；
(3)接种后，使用翻堆装置充分混匀物料；向发酵槽内通入空气，通过控制通气量和翻堆机翻堆将发酵温度控制在35℃，好氧发酵5天，直至物料中产生大量霉菌孢子；
(4)发酵产物粉碎后过筛，粉碎粒度为48目，在无菌条件下包装入库。
本发明毛霉孢子粉的质量检测结果如下：
项目 指标 检测结果
毛霉活孢子(个/克) ≥1.5×1010 1.5×1010
水分(％) 10～15％ 12％
pH值 6.5～7.0 6.6
一年存活率 ≥85％ 86％
实施例6
一种利用玉米秸秆发酵生产哈茨木霉孢子粉的方法，包括下述步骤：
(1)使用铡草机将6000Kg玉米秸秆粉碎至长度为2cm；将粉碎后的6000Kg玉米秸秆和1500Kg黄豆粉均匀混合，然后在上述原料中加入11m2自来水；充分混匀后将上述湿物料置于灭菌装置中，蒸汽灭菌45min，温度为123℃，压力为0.128MPa；将灭菌后的物料输送至发酵槽堆放；
(2)待物料温度降至室温后，按照每克物料加入3.5×105个哈茨木霉孢子的接种量对物料进行接种；
(3)接种后，使用翻堆装置充分混匀物料；向发酵槽内通入空气，通过控制通气量和翻堆机翻堆将发酵温度控制在30℃，好氧发酵5天，直至物料中产生大量霉菌孢子；
(4)发酵产物粉碎后过筛，粉碎粒度为42目，在无菌条件下包装入库。
本发明哈茨木霉孢子粉的质量检测结果如下：
项目 指标 检测结果
哈茨木霉活孢子(个/克) ≥1.5×1010 1.9×1010
水分(％) 10～15％ 14％
pH值 6.5～7.0 6.5
一年存活率 ≥85％ 87％
实施例7
一种利用甘薯秧发酵生产哈茨木霉孢子粉的方法，包括下述步骤：
(1)使用铡草机将6000Kg甘薯秧粉碎至长度2cm；将粉碎后的6000Kg甘薯秧和1200Kg玉米粉均匀混合，然后在上述原料中加入10.8m2自来水；充分混匀后将上述湿物料置于灭菌装置中，蒸汽灭菌55min，温度为121℃，压力为0.121MPa；将灭菌后的物料输送至发酵槽堆放；
(2)待物料温度降至室温后，按照每克物料加入4.5×105个哈茨木霉孢子的接种量对物料进行接种；
(3)接种后，使用翻堆装置充分混匀物料；向发酵槽内通入空气，通过控制通气量和翻堆机翻堆将发酵温度控制在30℃，好氧发酵5天，直至物料中产生大量霉菌孢子；
(4)发酵产物粉碎后过筛，粉碎粒度为45目，在无菌条件下包装入库。
本发明哈茨木霉孢子粉的质量检测结果如下：
项目 指标 检测结果
哈茨木霉活孢子(个/克) ≥1.7×1010 1.7×1010
水分(％) 10～15％ 15％
pH值 6.5～7.0 6.7
一年存活率 ≥85％ 88％
实施例8
一种利用花生秸秆发酵生产绿色木霉孢子粉的方法，包括下述步骤：
(1)使用铡草机将5000Kg花生秸秆粉碎至长度为2.5cm；将粉碎后的5000Kg花生秸秆和1000Kg黄豆饼粉均匀混合，然后在上述原料中加入6m2自来水；充分混匀后将上述湿物料置于灭菌装置中，蒸汽灭菌30min，温度为125℃，压力为0.133MPa；将灭菌后的物料输送至发酵槽堆放；
(2)待物料温度降至室温后，按照每克物料加入5×105个绿色木霉孢子的接种量对物料进行接种；
(3)接种后，使用翻堆装置充分混匀物料；向发酵槽内通入空气，通过控制通气量和翻堆机翻堆将发酵温度控制在36℃，好氧发酵3.5天，直至物料中产生大量霉菌孢子；
(4)发酵产物粉碎后过筛，粉碎粒度为50目，在无菌条件下包装入库。
本发明绿色木霉孢子粉的质量检测结果如下：
项目 指标 检测结果
绿色木霉活孢子(个/克) ≥1.5×1010 1.6×1010
水分(％) 10～15％ 14％
pH值 6.5～7.0 7.0
一年存活率 ≥85％ 86％
实施例9
一种利用杂草发酵生产绿色木霉孢子粉的方法，包括下述步骤：
(1)使用铡草机将4000Kg杂草粉碎至长度为2.5cm；将粉碎后的4000Kg杂草和1000Kg花生饼粉均匀混合，然后在上述原料中加入5m2自来水；充分混匀后将上述湿物料置于灭菌装置中，蒸汽灭菌38min，温度为122℃，压力为0.125MPa；将灭菌后的物料输送至发酵槽堆放；
(2)待物料温度降至室温后，按照每克物料加入2.5×105个绿色木霉孢子的接种量对物料进行接种；
(3)接种后，使用翻堆装置充分混匀物料；向发酵槽内通入空气，通过控制通气量和翻堆机翻堆将发酵温度控制在33℃，好氧发酵5天，直至物料中产生大量霉菌孢子；
(4)发酵产物粉碎后过筛，粉碎粒度为60目，在无菌条件下包装入库。
本发明绿色木霉孢子粉的质量检测结果如下：
项目 指标 检测结果
绿色木霉活孢子(个/克) ≥1.5×1010 1.7×1010
水分(％) 10～15％ 10％
pH值 6.5～7.0 6.5
一年存活率 ≥85％ 85％

Claims (5)

1.一种利用农作物秸秆发酵生产霉菌孢子粉的方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)固体发酵培养基的制备：使用铡草机将秸秆粉碎至长度为2～3cm；将粉碎后的秸秆、农副产品以重量比4～6:1混合均匀，然后在上述原料中加入其重量1～1.5倍的自来水；充分混合均匀后将上述湿物料置于灭菌装置中，蒸汽灭菌30～60min；将灭菌后的物料输送至发酵槽堆放；
(2)霉菌接种：待物料温度降至室温后，按照每克物料加入1×105～5×105个霉菌孢子的接种量对物料进行接种；
(3)固体发酵：接种后，使用翻堆装置充分混匀物料；向发酵槽内通入空气，通过控制通气量和翻堆机翻堆将发酵温度控制在30～40℃之间，好氧发酵3～5天，直至物料中产生大量霉菌孢子；
(4)粉碎过筛：发酵产物粉碎后过筛，粉碎粒度为40～60目，在无菌条件下包装入库。
2.根据权利要求1所述的利用农作物秸秆发酵生产霉菌孢子粉的方法，其特征在于，所述秸秆是小麦秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆、高粱秸秆、棉花秸秆、甘薯秧、花生秸秆、杂草、大豆秸秆中的一种。
3.根据权利要求1或2所述的利用农作物秸秆发酵生产霉菌孢子粉的方法，其特征在于，所述农副产品是黄豆粉、玉米粉、黄豆饼粉、花生饼粉中的一种。
4.根据权利要求1或2所述的利用农作物秸秆发酵生产霉菌孢子粉的方法，其特征在于，所述步骤1中蒸汽灭菌的温度为121～125℃，压力为0.103～0.137MPa。
5.根据权利要求1或2所述的利用农作物秸秆发酵生产霉菌孢子粉的方法，其特征在于，所述霉菌是黑曲霉、米曲霉、毛霉、哈茨木霉、绿色木霉中的一种。
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