CN105349471A - 一种微生物菌群制剂的制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微生物菌群制剂的制备方法及其应用，本发明是利用洋葱加工废弃物、大豆加工废弃物、米糠、麦麸及废弃无花果等5种农产品加工废弃物在37℃发酵制备母菌曲粉，获得的曲粉中含有乳酸片球菌、植物乳杆菌、戊糖乳杆菌、副干酪乳杆菌、根癌农杆菌、沙雷氏菌属、发酵乳杆菌、土壤杆菌、铁基自养硝化菌、黄瓜藤黄单胞菌、苍白杆菌、干酪乳杆菌、旱金莲果糖杆菌、醋酸杆菌等。曲粉干燥后可以袋装长久保存。曲粉与糖蜜、红参须和水搅拌通氧培养72小时制备液体的复合菌制剂，液体菌制剂可以在室温阴凉条件下保存一年。使用前以水稀释即可使用，在养殖、堆肥处理、污水处理、土壤改良等方面效果明显。

Description

一种微生物菌群制剂的制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及微生物技术领域，具体地说是一种微生物菌群制剂的制备方法以及该微生物菌群制剂及其应用，该菌群来自于洋葱及一批农作物加工废弃物的混合半固态发酵，所制备的菌群制剂可以广泛应用到土壤改良、水处理、堆肥处理等领域。

背景技术

自然界存在大量的天然微生物群落或菌群，比如，海水里面的微生物菌群可以包括上千种不同的微生物；酿酒窖池里面的微生物菌群一般包含几百到上千种微生物；人体肠道里面包括一千多种不同的微生物，其中含量较高的约110种；天然微生物菌群中含量最高的物种中可能有一半左右属于未知菌(未知菌一般尚不知如何人工培养)，人类对它们了解甚少，只是知道它们的存在。

每个天然的微生物菌群都是一个共生体，其中的每个物种都有自己的代谢网络或生物化学反应网络，这些生化反应网络相互借力相互补充，对环境中的各种物质进行转化，满足各个物种的食物和能源及遗传需要，使得菌群在自己特定的生活环境中可以应对系列的生存挑战。代谢互补性在菌种之间有复杂多样的表现形式。除了代谢互补性，菌群中菌种代谢网络还存在复杂多样的功能冗余性和一定范围内的排斥性。由于有冗余性的存在，一个菌群的核心菌群可能有不只一组菌种，可以有2组或更多，分别适合在不同环境条件下执行对菌群生存至关重要的代谢反应。菌群的特点之一是一旦处于特定的环境中(这些环境本身也含有自身的菌群)，菌群结构会发生变化和演化，可能再也不能回到起始的结构组成状态。有些菌群因为处于复杂多变的环境而且外来的营养物质时多时少，经过亿万年的进化，保留下来的物种理论上具备协作应对多种复杂环境的能力。

天然微生物菌群尽管组成复杂，但是人们往往使用其中的几种、十几种或几十种物种来表征这个菌群，原因之一是因为目前人们对所有天然菌群的认知还非常有限。即使被用来表征菌群特征的几种、十几种或几十种物种人们对它们的了解也比较有限，尤其是它们之间如何相互作用来完成菌群的复杂神奇的生物学功能，依然存在很多的认知空白。表1是对本发明涉及的部分菌种的有关功能描述。

目前，微生物菌群制剂已被广泛应用，如中国专利(处理含氨废水微生物菌群的生产方法CN101724583A)公开了一种规模化生产用于处理含氨氮废水菌群的方法；中国专利(新型微生物菌群组合剂及其混合培养基CN101701197A)公开了一种应用于城市污水处理的微生物菌群组合剂；中国专利(一种多样性土壤微生物菌群的制造方法及该菌群CN103409141A)提供了多样性土壤微生物菌群，可应用于农业土壤改良、水产养殖等领域；中国专利(一种用于豆粕发酵的复合菌群及其应用CN104762234A)，提供了一种应用于豆粕发酵的复合菌群。

发明内容

本发明旨在利用天然的菌群在农产品加工废弃物中半固体发酵获得一种复合菌群，该复合菌群再通过可规模化的液体培养，获得可以直接稀释使用的菌群制剂。本发明的复合菌群中菌种复杂多样，可以完成多种生物化学转化反应，能够在多个应用领域中发挥作用。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种微生物菌群制剂的制备方法，该方法包括：

⑴曲粉的制备：将洋葱废弃物、麦糠麸皮、米糠、废弃无花果、豆类加工废弃物混合后粉碎制得农产品加工废弃物，农产品加工废弃物和水混合均匀后在敞口容器发酵，得到的发酵物自然通风干燥或加热干燥后得到菌制剂母菌即为曲粉；

⑵液体菌制剂的制备：曲粉、甘蔗糖蜜及红参须粉混合进行液体搅拌通氧培养后得到液体菌制剂。

上述方法还包括，将液体菌制剂分装，分装容器的盖子包含半透膜，半透膜的孔径不大于0.4微米，可以透过空气，但是不能透过微生物。

所述步骤⑴中，农产品加工废弃物和水按照重量比7：3混合均匀后在敞口容器中37℃恒温发酵48-72小时。

所述步骤⑴中农产品加工废弃物各组分质量含量为洋葱废弃物20-30％、麦糠麸皮25％、米糠30-40％、废弃无花果10％、豆类加工废弃物5％。

步骤⑴中曲粉含水量为5-15％。

所述步骤⑴中，可添加0.01-0.1％的库存曲粉，以加快发酵的速度和程度。

所述步骤⑵中，发酵温度为20-30℃，时间72小时。

所述微生物菌群制剂中含有乳酸片球菌Pediococcusacidilactici、植物乳杆菌(胚芽乳杆菌)Lactobacillusplantarum、戊糖乳杆菌lactobacilluspentosus、副干酪乳杆菌Lactobacillusparacasei、根癌农杆菌Agrobacteriumtumefaciens、沙雷氏菌属Serratiasp.JL、发酵乳杆菌Lactobacillusfermentum、土壤杆菌Rhizobiumlarrymoorei、铁基自养硝化菌Microbacteriumtestaceum、黄瓜藤黄单胞菌Luteimonascucumeris、苍白杆菌Ochrobactrumsp.JL、干酪乳杆菌Lactobacilluscasei、旱金莲果糖杆菌Fructobacillustropaeoli、醋酸杆菌Acetobactersetunensis。

本发明的优点和积极效果如下：

本发明中微生物菌群制剂应用领域包括土壤改良、污水处理、堆肥或垃圾处理、企业生产环境净化、各类动物养殖等。

本发明是基于天然微生物菌群研发的新型复合菌制剂，与已有方法相比，其效果明显，且应用领域范围广。本发明的制备方法和使用方法均易于掌握，使用简便。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

本发明使用的菌种：乳酸片球菌Pediococcusacidilactici、植物乳杆菌(胚芽乳杆菌)Lactobacillusplantarum、戊糖乳杆菌lactobacilluspentosus、副干酪乳杆菌Lactobacillusparacasei、根癌农杆菌Agrobacteriumtumefaciens、沙雷氏菌属Serratiasp.JL、发酵乳杆菌Lactobacillusfermentum、土壤杆菌Rhizobiumlarrymoorei、铁基自养硝化菌Microbacteriumtestaceum、黄瓜藤黄单胞菌Luteimonascucumeris、苍白杆菌Ochrobactrumsp.JL、干酪乳杆菌Lactobacilluscasei、旱金莲果糖杆菌Fructobacillustropaeoli、醋酸杆菌Acetobactersetunensis，均为市售菌种，无特殊性要求。

实施例1

农产品加工废弃物的处理方法

本发明中使用洋葱废弃物、麦糠麸皮、米糠、废弃无花果、豆类加工废弃物这5种农产品加工废弃物为原料。洋葱废弃物包括洋葱皮、洋葱根、腐败洋葱、洋葱渣等。豆类加工废弃物主要使用豆腐渣和工业豆饼。本发明5种废弃物的相对含量并不需要特别固定，但是一般情况下包括20-30％的洋葱废弃物、25％的麦糠麸皮、30-40％的米糠、10％的废弃无花果、5％的豆类加工废弃物。上述原料通常分别室温下通风阴凉存放，仅在使用前按一定比例混合并马上进行粉碎，直至最终的平均颗粒物直径不大于2毫米。

实施例2

菌制剂母菌(曲粉)的制备与保存方法

新鲜混合粉碎后的农产品加工废弃物7份加上3份重量的水混合均匀后在敞口容器中37℃恒温发酵48-72小时。为了适当加快发酵的速度和程度，也可以在这一步适当添加一定数量(0.01-0.1％)的库存曲粉。发酵物自然通风干燥或加热干燥后即为曲粉，曲粉的含水量在5-15％之间，可以室温阴凉密封长期保存。曲粉不宜经常少量制备，而是需要规模化制备，一次制备的数量最好可以足够5年以上的时间使用，这样可以最大程度地保存原始曲粉的天然菌群种类，菌群组成在未来很长时间内不会在后续的曲粉制备循环中发生明显改变。

实施例3

利用曲粉规模化制备液体菌制剂的方法

液体菌制剂的制备规模并无特别限制。比如可以在1吨容器、5吨容器或10吨容器中制备均可。举例说明：1吨容器中加入10公斤曲粉、20公斤甘蔗糖蜜、1000克红参须粉(粉碎后颗粒直径不大于2毫米)、加水至总体积约为1000升，搅拌均匀后20-30℃培养72小时，其间每隔4小时使用增氧机(功率3500瓦)搅拌通氧1小时；搅拌速度为每分钟120转。如此获得液体状复合菌制剂。

实施例4

液体菌制剂的保存方法

液体菌制剂小包装分装后可以在室温阴凉干燥密闭条件下保存12个月。密闭设计要求包括半透膜，即空气可以透过，但是不能透过微生物。

实施例5

菌群结构的测定与养护

每次规模化制备曲粉时需要先行小规模制备比如1吨，以便确认整个系统(包括特定批次的原料质量)的有效性。小规模制备的曲粉马上进行微生物菌群结构的分析，确定表1中14种菌种确实存在后即可按规模化设计制备曲粉并按本发明提供的方法妥善存放，所制曲粉一般足够未来5年左右的使用。使用曲粉规模化制备液体菌制剂时也需要先行小规模制备，比如1吨，以便确认整个系统(包括特定批次的原料质量)的有效性。小规模制备的液体菌制剂也马上测定微生物菌群组成结构，确定表1中14种微生物的存在后即可马上按照规模化设计制备液体菌制剂。微生物菌群结构测定采用国际上通用的核糖体RNA基因高通量测序的方法进行，目前市场上有大量生物技术公司可以提供测定服务，一般5天左右可以出来结果；也可以使用以琳生物技术公司自身研制的方法测定菌群结构(基于16S核糖体RNA基因的全长克隆测序来测定)。

表1菌群中部分菌种的已知生理功能

实施例6

菌制剂的应用方法

本发明制备的菌制剂可以在堆肥处理、养殖环境异味处理、污水处理、家畜或家禽养殖饮用水处理、土壤肥力改善(包括一般田间土壤肥力改善和大棚作物培育)等方面，用水稀释50-6000倍后直接使用。

表2液体菌制剂的使用范围及使用方法(不限于如下举例)

实施例7

菌制剂增加土壤肥力的应用案例

地点：山东省青岛林海蓝莓专业合作社

时间：2013年

使用本发明制备的复合菌制剂稀释100倍喷洒滩涂土壤。实验分成8块地，每块面积大概为330平方米(半亩)，种植蓝莓。其中4块喷洒菌制剂，每平方米面积喷洒上述稀释液体200毫升。4个月统计8块地上土壤的蓝莓采集情况，喷洒菌制剂的土壤上面的蓝莓产量是对照组的1.15倍左右。

实施例8

菌制剂消除畜牧饲养堆肥异味的应用案例

地点：山东省司垓村牛羊养殖场

时间：2012年

使用本发明制备的复合菌制剂稀释100倍喷洒牲畜粪便。粪便铺在地面上，分成8块，每块面积为8米×10米，厚度约为15厘米。其中4块喷洒菌制剂，每平方米面积喷洒上述稀释液体300毫升。48小时以后实验组异味明显减弱，而未喷洒菌制剂的对照部分异味一直很浓烈。

实施例9

菌制剂用于河流污水处理的应用案例

地点：浙江桐乡百里河

时间：2011年

浙江桐乡百里河宽度8米左右，深度2.5米左右，河水缓慢向下游流动，当时污染较为严重(COD平均350mg/L)。利用本发明技术制备的复合菌制剂100倍用水稀释，之后装满8吨的洒水车，在河流上游倾洒，倾洒的河水区段长度大概为300米。每2周倾洒一次，一次倾洒8吨，共6次。测试结束后经过测定，发现菌制剂可以明显降低测试区段的COD指标(测试结束时平均数值为110mg/L)，效果显著，达到浙江当地当时的工业排放标准。

实施例10菌制剂用于大棚西红柿作物增产的应用案例

地点：山东省寿光市神农现代农业发展有限公司

时间：2014年

使用本发明制备的复合菌制剂稀释100倍喷洒大棚土壤。实验分成6块地，每块面积为2米×20米，种植西红柿。其中3块喷洒菌制剂，每平方米面积喷洒上述稀释液体200-300毫升。3.5个月后统计6块地上土壤的西红柿采集数据，喷洒菌制剂的土壤上面的西红柿产量是对照组的1.1-1.2倍左右。

6块土壤的西红柿生长情况统计：

Claims (10)

1.一种微生物菌群制剂的制备方法，其特征在于：该方法包括：

⑴曲粉的制备：将洋葱废弃物、麦糠麸皮、米糠、废弃无花果、豆类加工废弃物混合后粉碎制得农产品加工废弃物，农产品加工废弃物和水混合均匀后在敞口容器发酵，得到发酵物，发酵物自然通风干燥或加热干燥后得到菌制剂母菌即为曲粉；

⑵液体菌制剂的制备：曲粉、甘蔗糖蜜、红参须粉和水混合后进行液体搅拌通氧培养，得到液体菌制剂。

2.根据权利要求1所述的微生物菌群制剂的制备方法，其特征在于：所述方法还包括，将液体菌制剂分装，分装容器的盖子包含半透膜，半透膜的孔径不大于0.4微米，可以透过空气，但是不能透过微生物。

3.根据权利要求1所述的微生物菌群制剂的制备方法，其特征在于：所述步骤⑴中，农产品加工废弃物和水按照重量比7：3混合均匀后在敞口容器中37℃恒温发酵48-72小时。

4.根据权利要求1所述的微生物菌群制剂的制备方法，其特征在于：所述步骤⑴中农产品加工废弃物各组分质量含量为洋葱废弃物20-30％、麦糠麸皮25％、米糠30-40％、废弃无花果10％、豆类加工废弃物5％。

5.根据权利要求1所述的微生物菌群制剂的制备方法，其特征在于：步骤⑴中曲粉含水量为5-15％。

6.根据权利要求1所述的微生物菌群制剂的制备方法，其特征在于：所述步骤⑴中，可添加0.01-0.1％的库存曲粉。

7.根据权利要求1所述的微生物菌群制剂的制备方法，其特征在于：所述步骤⑵中，发酵温度为20-30℃，时间72小时。

8.一种利用权1-7任意一项方法制备的微生物菌群制剂，其特征在于：所述微生物菌群制剂中含有乳酸片球菌Pediococcusacidilactici、植物乳杆菌Lactobacillusplantarum、戊糖乳杆菌lactobacilluspentosus、副干酪乳杆菌Lactobacillusparacasei、根癌农杆菌Agrobacteriumtumefaciens、沙雷氏菌属Serratiasp.JL、发酵乳杆菌Lactobacillusfermentum、土壤杆菌Rhizobiumlarrymoorei、铁基自养硝化菌Microbacteriumtestaceum、黄瓜藤黄单胞菌Luteimonascucumeris、苍白杆菌Ochrobactrumsp.JL、干酪乳杆菌Lactobacilluscasei、旱金莲果糖杆菌Fructobacillustropaeoli、醋酸杆菌Acetobactersetunensis。

9.一种微生物菌群制剂的应用，其特征在于：应用领域包括土壤改良、污水处理、堆肥或垃圾处理、企业生产环境净化、各类动物养殖。

10.根据权利要求9所述的微生物菌群制剂的应用，其特征在于：微生物菌群制剂用水稀释50-6000倍后使用。