CN104529577A - 一种竹笋壳复合发酵制作有机肥料的方法 - Google Patents

一种竹笋壳复合发酵制作有机肥料的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种将竹笋壳复合发酵制作有机肥料的方法。具体操作步骤如下：（1）将竹笋壳粉碎，添加少量干鸡粪和适量的水分，拌匀、灭菌，制成发酵底料；（2）往底料中接入平菇菌种，在适宜的温度和湿度条件下培养平菇菌丝体；（3）在平菇发酵料中接入黑曲霉，在适宜的温度条件下发酵黑曲霉；（4）在黑曲霉发酵料中接入枯草芽孢杆菌和果酒酵母菌，在适宜的温度条件下进行厌氧发酵；（5）发酵完成的熟料与草木灰复配。本工艺采用好氧和厌氧相结合的多轮发酵方法，接入多种微生物菌种，将难于降解的竹笋壳转化成易被植物根部吸收利用的有机肥料；该工艺可以提高竹笋食品加工厂的经济效益，同时减少工厂对周边环境的污染。

Description

一种竹笋壳复合发酵制作有机肥料的方法
技术领域
本发明属于生物工程领域，具体地说是利用发酵工程技术，将竹笋加工产生的下脚料进一步转化成可被植物根部吸收的营养物质，实现废物再利用，打造循环经济。
背景技术
竹笋壳是竹笋长成竹子后脱落下来或竹笋经加工后的副产品。竹笋壳中纤维素，半纤维素和木质素含量丰富，还含有糖、总氮、氨基酸等营养物质，但原笋壳质地坚硬，不易被降解，微生物发酵可以加快竹笋壳的分解，同时产生很多可以被植物根部吸收的小分子物质。
我国竹林面积广，每年产生的笋壳量数以百万吨计，尤其是竹笋食品加工后的下脚料笋壳，如不妥善处置会成为巨大的环境污染源。如果通过现代生物工程技术将其转化为有机肥料，则对节能减排、环境保护、建设美好乡村都是大有裨益的。
发明内容
为了使竹笋食品加工的下脚料——竹笋壳得到充分利用，同时减少环境污染，本发明提供一种将竹笋壳复合发酵制作有机肥料的方法。
本发明所用平菇菌种、黑曲霉菌种、枯草芽孢杆菌菌种均购自中国典型培养物保藏中心，拉丁学名分别为Pleurotus ostreatus、Aspergillus niger、Bacillus subtilis，保藏号分别为：CCTCC AF 92003、CCTCC AF 91005、 CICIM B0023，所用酿酒酵母菌种来自安琪酵母股份有限公司生产的果酒酵母。
制备竹笋壳复合发酵制作有机肥料的操作步骤如下：（1）将竹笋壳粉碎，添加干鸡粪和水，拌匀、灭菌，制成发酵底料；（2）在发酵底料中接入平菇菌种，培养得到平菇发酵料；（3）在平菇发酵料中接入黑曲霉，发酵得到黑曲霉发酵料；（4）在黑曲霉发酵料中接入枯草芽孢杆菌和果酒酵母菌，厌氧发酵得到熟料；（5）将熟料和草木灰或粉煤灰按重量比2～3：1混合，得到竹笋壳有机肥料；竹笋壳有机肥料的技术指标达到有机肥料NY525-2012的国家农业行业标准。
 竹笋壳复合发酵制作有机肥料的具体制备操作步骤如下：
（1）制作发酵底料
将竹笋壳晒干、粉碎、过20目筛，得到竹笋壳粉，按竹笋壳粉重量的1/6～1/5加入干鸡粪，再按竹笋壳粉重量的2～2.5倍加入水，拌匀，蒸汽灭菌，得到底料；
（2）好氧发酵得到平菇菌发酵料
在底料中接入平菇菌种，接种量为竹笋壳粉重量的1～2%，温度27±2℃、湿度60～70%，培养15天，菌丝在物料中长密长实，停止培养，得到平菇发酵料；
（3）黑曲霉进一步分解竹笋壳和白腐菌的残体
将平菇发酵料烘干、粉碎，按平菇发酵料重量的2-5%加入黑曲霉菌种，再按平菇发酵料重量的2倍加入无机盐营养液，拌匀，温度27±2℃条件下培养7d，得到黑曲霉发酵料；培养期间第3-第6 d每天翻堆一次；
（4）厌氧发酵制得熟料
将黑曲霉发酵料烘干、粉碎，按黑曲霉发酵料重量的2倍加入菌种悬液，拌匀，装满密闭容器，压实，隔绝空气，温度30-32℃条件下培养30 d，得到熟料；
所述菌种悬液为等体积比例的浓度1.0×107个/mL的枯草芽孢杆菌培养液和浓度1.0×105个/mL的酵母菌液的混合液；
（5）熟料与草木灰或粉煤灰复配复配竹笋壳有机肥料
按照100: 5的重量比，将熟料和草木灰或粉煤灰拌匀，制得竹笋壳有机肥料。
步骤（3）中所述的无机营养液由0.25 g 磷酸二氢钾（KH2PO4）、0.25 g硫酸铵(NH4)2SO4 、0.1 g七水硫酸镁（ MgSO4·7H2O）和100 mL水混合均匀，灭菌制得。
本发明的有益技术效果体现在以下方面：
1.本发明采用好氧和厌氧相结合的多轮发酵方法，接入多种微生物菌种，将难于降解的竹笋壳转化成易被植物根部吸收利用的有机肥料；该工艺可以提高竹笋食品加工厂的经济效益，同时减少工厂对周边环境的污染；
2.本发明好氧发酵的作用分别说明如下：平菇菌种（白腐真菌）分解笋壳中的木质纤维素。平菇是一种白腐真菌，平菇菌丝体在生长过程中能合成并分泌高活力的纤维素酶、半纤维素酶和木质素酶，通过这三种酶的协同作用可以将竹笋壳中难于降解的木质纤维素类大分子分解成易被生物体吸收利用的小分子物质；在竹笋壳中添加干鸡粪和适量的水分，灭菌，再接入平菇菌种，在适宜的温度和湿度条件下，平菇菌丝大量蔓延生长分解笋壳中的木质纤维素；
黑曲霉分解纤维素、半纤维素和白腐菌的残体。黑曲霉是一种丝状真菌，可以产生丰富的胞外水解酶系，如纤维素酶、半纤维素酶、蛋白酶、几丁质酶等；培养黑曲霉可以进一步的分解竹笋壳中的纤维素、半纤维素以及平菇菌丝残体；
3.本发明厌氧发酵的作用说明如下：芽孢杆菌和酵母菌后熟发酵提高成品肥料的肥效。芽孢杆菌是一种兼性厌氧菌，可以合成并分泌多种胞外水解酶，并能在无氧条件下把生物大分子转化成小分子的有机酸；酵母菌也是一种兼性厌氧菌，含有丰富的蛋白质和维生素；在发酵后期接入芽孢杆菌和酵母菌可以增加肥料成品中可利用生物质的含量，提高成品的肥效；
4.本发明将熟料与草木灰复配平衡有机肥料的营养成分。发酵料中有机质含量丰富，但氮、磷、钾等无机盐含量偏低，与草木灰或粉煤灰复配可以平衡有机肥料成品的营养成分，使有机肥料的技术指标达到相关行业标准；
5.本发明的有机肥成品为灰褐色的粉末状固体物质，具有较强的吸水性和持水性，相关技术指标能达到中华人民共和国农业部颁布的有机肥行业标准（NY525-2012）。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步的说明。
本发明所用平菇菌种、黑曲霉菌种、枯草芽孢杆菌菌种均购自中国典型培养物保藏中心，拉丁学名分别为Pleurotus ostreatus、Aspergillus niger、Bacillus subtilis，保藏号分别为：CCTCC AF 92003、CCTCC AF 91005、 CICIM B0023，所用果酒酵母菌种来自安琪酵母股份有限公司生产的果酒酵母。
实施例1
竹笋壳复合发酵制作有机肥料的具体操作步骤如下：
1.制作发酵底料
称取晒干的竹笋壳20 g，粉碎后过20目筛，加入4 g干鸡粪，再加入40 mL自来水，拌匀，装入250 mL烧杯中，压实，报纸封口、扎紧，121℃蒸汽灭菌30 min；
2.好氧发酵得到平菇菌发酵料
取竹笋壳粉干重2%的平菇菌种置于发酵底料的表面，温度28℃、湿度65-70%，培养15 d，菌丝在物料中长密长实，停止培养，得到平菇发酵料；
平菇种子的制备方法：将吸饱水的稻粒装满500 mL的玻璃瓶，用报纸封口、扎紧，121℃蒸汽灭菌30 min，将平菇斜面菌种挖出一5 mm见方的小块，移入玻璃瓶中，25 ℃避光培养至菌丝长满稻粒为止；
3.黑曲霉进一步分解竹笋壳和白腐菌的残体
将平菇发酵料烘干、粉碎，加入平菇发酵料干重5%的黑曲霉菌种和25 mL的无机盐营养液，拌匀，置于28 ℃环境中培养7 d，培养期间3-6 d每天翻堆一次，得到黑曲霉发酵料；
黑曲霉菌种的制作：麸皮100 g，磷酸二氢钾（KH2PO4）0.5 g，硫酸铵（(NH4)2SO4） 0.5 g，七水硫酸镁（MgSO4·7H2O）0.2 g，自来水 100 mL，拌匀、灭菌，接一5 mm见方的黑曲霉斜面菌种，置于28℃环境中培养至长满成熟孢子；
无机盐营养液由0.25 g 磷酸二氢钾（KH2PO4）、0.25 g硫酸铵(NH4)2SO4 、0.1 g七水硫酸镁（MgSO4·7H2O）和100 mL水混合均匀，灭菌制得；
4.厌氧发酵制得熟料
将黑曲霉发酵料烘干、粉碎，加入25 mL的菌种悬液，拌匀，装满50 mL带盖塑料离心管，压实，隔绝空气，置于32℃环境中培养30d，得到熟料；
菌种悬液的制作：取1.0 mL浓度1.0×109个/mL的枯草芽孢杆菌培养液和1.0 mL浓度1.0×107个/mL的酵母菌液，混匀，离心（12000 r/min，2 min），弃上清液，加2.0 mL的无菌水洗涤一次，离心（12000 r/min，2 min），弃上清液，加40 mL的无菌水，打匀；
枯草芽孢杆菌培养液的制作：配制50 mL LB液体培养基，高压蒸汽灭菌，从斜面上挑取适量的枯草芽孢杆菌纯培养物接入LB培养基中，37℃培养12 h；
酵母菌培养液的制作：取安琪果酒酵母菌1 g溶于100 mL无菌温水中（35-40 ℃），轻轻振荡，待全部溶解即成酵母菌液；
5.熟料与草木灰复配竹笋壳有机肥料
按照100: 5的重量比，将30 g熟料和1.5 g干草木灰混匀，即得竹笋壳有机肥料。竹笋壳有机肥料的技术指标达到“中华人民共和国农业行业标准——有机肥料（NY525-2012）”的相关要求。
实施例2。
1.制作发酵底料：
称取晒干的竹笋壳150 g，粉碎后过20目筛，加入25 g干鸡粪，再加入350 mL自来水，拌匀，装入500 mL烧杯中，压实，报纸封口、扎紧，121℃蒸汽灭菌30 min。
2.好氧发酵得到平菇菌发酵料：
取竹笋壳粉干重1%的平菇菌种置于发酵底料的表面，温度25℃、湿度60-65%左右，培养15 d，菌丝在物料中长密长实，停止培养；
平菇种子的制备方法：将吸饱水的稻粒装满500 mL的玻璃瓶，用报纸封口、扎紧，121℃蒸汽灭菌30 min，将平菇斜面菌种挖出一5 mm见方的小块，移入玻璃瓶中，25 ℃避光培养至菌丝长满稻粒为止。
3.黑曲霉进一步分解竹笋壳和白腐菌的残体
将平菇发酵料烘干、粉碎，加入平菇发酵料干重2%的黑曲霉菌种和200 mL的无机盐营养液，拌匀，置于28℃环境中培养7 d，培养期间3-6 d每天翻堆一次；
黑曲霉菌种的制作：麸皮100 g，磷酸二氢钾（KH2PO4）0.5 g，硫酸铵（(NH4)2SO4） 0.5 g，七水硫酸镁（MgSO4·7H2O）0.2 g，自来水 100 mL，拌匀、灭菌，接一5 mm见方的黑曲霉斜面菌种，置于28℃环境中培养至长满成熟孢子；
无机盐营养液由0.5 g 磷酸二氢钾（KH2PO4）、0.5 g硫酸铵(NH4)2SO4 、0.2 g七水硫酸镁（ MgSO4·7H2O）和200 mL水混合均匀，灭菌制得。
4.厌氧发酵制得熟料
将黑曲霉发酵料烘干、粉碎，加入150 mL的菌种悬液，拌匀，装满6支50 mL带盖塑料离心管，压实，隔绝空气，置于30℃环境中培养30 d，得到熟料；
菌种悬液的制作：取4.0 mL浓度1.0×109个/mL的枯草芽孢杆菌培养液和4.0 mL浓度1.0×107个/mL的酵母菌液，混匀，离心（12000 r/min，2 min），弃上清液，加10.0 mL的无菌水洗涤一次，离心（12000 r/min，2 min），弃上清液，加150 mL的无菌水，打匀；
枯草芽孢杆菌培养液的制作：配制50 mL LB液体培养基，高压蒸汽灭菌，从斜面上挑取适量的枯草芽孢杆菌纯培养物接入LB培养基中，37℃培养12 h；
酵母菌培养液的制作：取安琪果酒酵母菌1 g溶于100 mL无菌温水中（35-40 ℃），轻轻振荡，待全部溶解即成酵母菌液。
5.熟料与草木灰复配竹笋壳有机肥料
按照100: 5的重量比，将200 g熟料和10 g干草木灰混匀，即得竹笋壳有机肥料。竹笋壳有机肥料的技术指标达到“中华人民共和国农业行业标准——有机肥料（NY525-2012）”的相关要求。

Claims (3)

1.一种竹笋壳复合发酵制作有机肥料的方法，其特征在于操作步骤如下：（1）将竹笋壳粉碎，添加干鸡粪和水，拌匀、灭菌，制成发酵底料；（2）在发酵底料中接入平菇菌种，培养得到平菇发酵料；（3）在平菇发酵料中接入黑曲霉，发酵得到黑曲霉发酵料；（4）在黑曲霉发酵料中接入枯草芽孢杆菌和果酒酵母菌，厌氧发酵得到熟料；（5）将熟料和草木灰或粉煤灰按重量比2～3：1混合，得到竹笋壳有机肥料；竹笋壳有机肥料的技术指标达到有机肥料NY525-2012的国家农业行业标准。
2.根据权利要求1所述的一种竹笋壳复合发酵制作有机肥料的方法，其特征在于具体操作步骤如下：
（1）制作发酵底料
将竹笋壳晒干、粉碎、过20目筛，得到竹笋壳粉，按竹笋壳粉重量的1/6～1/5加入干鸡粪，再按竹笋壳粉重量的2～2.5倍加入水，拌匀，蒸汽灭菌，得到底料；
（2）好氧发酵得到平菇菌发酵料
在底料中接入平菇菌种，接种量为竹笋壳粉重量的1～2%，温度27±2℃、湿度60～70%，培养15天，菌丝在物料中长密长实，停止培养，得到平菇发酵料；
（3）黑曲霉进一步分解竹笋壳和白腐菌的残体
将平菇发酵料烘干、粉碎，按平菇发酵料重量的2-5%加入黑曲霉菌种，再按平菇发酵料重量的2倍加入无机盐营养液，拌匀，温度27±2℃条件下培养7d，得到黑曲霉发酵料；培养期间第3-第6 d每天翻堆一次；
（4）厌氧发酵制得熟料
将黑曲霉发酵料烘干、粉碎，按黑曲霉发酵料重量的2倍加入菌种悬液，拌匀，装满密闭容器，压实，隔绝空气，温度30-32℃条件下培养30 d，得到熟料；
所述菌种悬液为等体积比例的浓度1.0×107个/mL的枯草芽孢杆菌培养液和浓度1.0×105个/mL的酵母菌液的混合液；
（5）熟料与草木灰或粉煤灰复配复配竹笋壳有机肥料
按照100: 5的重量比，将熟料和草木灰或粉煤灰拌匀，制得竹笋壳有机肥料。
3.根据权利要求2所述的的一种竹笋壳复合发酵制作有机肥料的方法，其特征在于：步骤（3）中所述的无机营养液由0.25 g 磷酸二氢钾（KH2PO4）、0.25 g硫酸铵(NH4)2SO4 、0.1 g七水硫酸镁（ MgSO4·7H2O）和100 mL水混合均匀，灭菌制得。
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