CN106011027B - 一种高效降解餐厨垃圾的生物处理剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高效降解餐厨垃圾的生物处理剂，包括微生物菌剂和载体，所述微生物菌剂和载体的质量比为(1～3)：(10～15)。本发明提供的高效降解餐厨垃圾的生物处理剂将金黄短杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、光滑假丝酵母和乳酸片球菌在载体上协同作用，可高效降解餐厨垃圾，24h投入餐厨垃圾减少量可达95％以上；该处理剂处理效果稳定，成本低，制备方法简便，无任何环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及微生物菌剂技术领域，尤其涉及一种高效降解餐厨垃圾的生物处理剂，还涉及该生物处理剂的制备方法。
背景技术
餐厨垃圾主要来源于餐饮经营与居民生活的食物下脚料(厨余)和食用残余(泔脚)。我国由家庭、学校、食堂及餐饮行业产生的餐厨垃圾数量较大，若处理不当，会污染环境、传播疾病、危害人体健康。餐厨垃圾具有高含水量(可达80～95％)、高盐分、高有机质含量、易腐烂发臭和滋生蚊蝇等特点，主要成分为水分、糖类、蛋白质、脂肪、盐分和油脂等。
目前，餐厨垃圾的处理方式主要分为非生物处理(焚烧、脱水、真空油渣等)和生物处理(填埋、堆肥和厌氧消化)。其中，非生物处理方式具有燃烧不充分、能耗大、成本高和效果不佳等特点。生物处理主要利用高蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和纤维素酶活性的菌剂将餐厨垃圾可降解部分降解为水、二氧化碳和有机质，其中水和二氧化碳可散失到空气中，最终可达到餐厨减重量达到90％以上，是餐厨垃圾处理实现无害化、减量化、稳定化和资源化的一种较为理想的处理方法，具有较好的发展前景。高效地餐厨处理微生物菌剂与专业处理设备结合，可以高效、及时和快速地降解餐厨垃圾，处理设备可以放置在餐饮场所、食堂、居民小区及家庭等场所，高效地处理餐厨垃圾，还可以解决相关土地污染、地沟油等环保与食品问题，既环保，又健康。然而，现有生物处理方法效率低，效果差。
发明内容
技术问题：为了解决现有技术的缺陷，本发明提供了一种用于餐厨垃圾降解的生物处理剂，通过多种高效蛋白、淀粉和脂肪酶的微生物菌剂与载体的有效结合，在45～55℃条件下，好氧发酵，可快速高效地将投入餐厨重量减少量达到95％。
技术方案：本发明提供的一种高效降解餐厨垃圾的生物处理剂，包括微生物菌剂和载体，所述微生物菌剂和载体的质量比为(1～3):(10～15)。
作为优选，所述微生物菌剂包括金黄短杆菌(Brevibacterium aureum)、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、光滑假丝酵母(Candida glabrata)和乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)。
作为另一种优选，所述微生物菌剂包括：10～30份金黄短杆菌(Brevibacteriumaureum)、15～30份地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)、15～30份枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、10～30份光滑假丝酵母(Candida glabrata)和10～30份乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)，以重量份计。
作为另一种优选，所述金黄短杆菌(Brevibacterium aureum)为金黄短杆菌(Brevibacterium aureum)Cl-8；所述地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)为地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)CY-1；所述枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)CY-4；所述光滑假丝酵母(Candida glabrata)为光滑假丝酵母(Candida glabrata)CY-9；所述乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)为乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)CY-10；所述金黄短杆菌(Brevibacterium aureum)Cl-8，保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为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，邮编为100101，保藏编号为：CGMCC NO.12446，保藏日期为2016年5月13日；所述枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)CY-4，其保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为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，邮编为100101，保藏编号为：CGMCC NO.12447，保藏日期为2016年5月13日；所述地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)CY-1，其保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为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，邮编为100101，保藏编号为：CGMCC NO.12448，保藏日期为2016年5月13日；所述光滑假丝酵母(Candida glabrata)CY-9，其保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为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，邮编为100101，保藏编号为：CGMCC NO.12449，保藏日期为2016年5月13日；所述乳酸片球菌(Pediococcusacidilactici)CY-10，保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为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，邮编为100101，保藏编号为：CGMCC NO.12450，保藏日期为2016年5月13日。
作为另一种优选，所述载体包括木屑、糠粉和稻壳；其中，木屑、糠粉和稻壳的质量比为(5～10):(1～3):(1～3)。
本发明还提供了上述高效降解餐厨垃圾的生物处理剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将金黄短杆菌(Brevibacterium aureum)、地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)分别于LB固体培养基上培养，将光滑假丝酵母(Candida glabrata)和乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)分别于MRS固体培养基上培养；再分别于液体发酵培养基摇瓶中进行种子培养；再分别将种子液接种于发酵罐中培养，制成单个液体微生物菌剂；将单个液体微生物菌剂混合，得混合菌剂；
(2)将木屑、糠粉和稻壳混合，得载体；
(3)将混合菌剂与载体混匀使菌剂吸附于载体上，45℃以下干燥，使水份含量在8～12％，即得生物处理剂。
步骤(1)中，所述LB固体培养基配方为(胰蛋白胨10g，酵母粉5g，NaCl 10g，琼脂粉15～20g，定容至1L，用NaOH调pH至7.2；
所述MRS固体培养基配方为：胰蛋白胨10g，牛肉膏10g，NaCl 10g，酵母粉5g，柠檬酸二胺2g，葡萄糖20g，吐温80 1mL，乙酸钠5g，K2HPO 4 2g，MgS04·7H2O 0.58g，硫酸锰0.25g，琼脂粉15～20g，定容至1L，调pH 6.2～6.6；
所述液体发酵培养基配方：玉米粉10g，黄豆粉5g，葡萄糖5g，蛋白胨2g，NaCl 1g，K2HPO4 1g，MgSO4·7H2O 0.2g，定容至1L，自然pH；
LB固体培养基上和MRS固体培养基上培养条件为：温度为28～32℃，培养时间为12～48h；
LB固体培养基上和MRS固体培养基上培养条件为：温度为30℃，培养时间为24h；
液体发酵培养基上培养条件为；30℃，130r/min下振荡培养24h；
发酵罐中培养条件为：温度为30～35℃，搅拌速度为130r/min，pH为6.2～7.2，溶解氧为30％，罐压为0.04MPa，培养时间为24h。
本发明还提供了上述高效降解餐厨垃圾的生物处理剂在餐厨垃圾的处理中的应用，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将生物处理剂预加热处理6h，同时通风搅拌；
(2)将待处理的餐厨垃圾与生物处理剂混合，好氧发酵，同时通风搅拌。
如权利要求8所述的应用，其特征在于：好氧发酵温度45～55℃，搅拌速率为130r/min，处理时间为24h。
有益效果：本发明提供的高效降解餐厨垃圾的生物处理剂将金黄短杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、光滑假丝酵母和乳酸片球菌在载体上协同作用，可高效降解餐厨垃圾，24h投入餐厨垃圾减少量可达95％以上；该处理剂处理效果稳定，成本低，制备方法简便，无任何环境污染。金黄短杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、光滑假丝酵母和乳酸片球菌具有高蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶活性和高耐盐性。利用该处理剂处理餐厨垃圾高效快速稳定，处理效果好，可为家庭厨房、餐厅、食堂及其他与食品加工有关的行业服务，具有良好的发展前景。
附图说明
图1是金黄短杆菌(Brevibacterium aureum)Cl-8在LB培养基上生长图；
图2是金黄短杆菌(Brevibacterium aureum)Cl-8在含10％NaCl的改良MRS培养基上生长图；
图3是金黄短杆菌(Brevibacterium aureum)Cl-8是100倍镜下显微图；
图4是金黄短杆菌(Brevibacterium aureum)Cl-8接触酶反应图；
图5是枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)CY-4在LB培养基生长上生长图；
图6是枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)CY-4的100倍镜显微图；
图7是枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)CY-4的降解蛋白试验结果图；
图8是枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)CY-4的淀粉分解试验结果图；
图9是枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)CY-4的油脂分解试验结果图；
图10是枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)CY-4在8％NaCl的LB培养基生长图；
图11是地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)CY-1在LB培养基生长上生长图；
图12是地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)CY-1的100倍镜显微图；
图13是地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)CY-1的降解蛋白试验结果图；
图14是地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)CY-1的油脂分解试验结果图；
图15是地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)CY-1的淀粉分解试验结果图；
图16是地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)CY-1在10％NaCl的LB培养基生长图；
图17是光滑假丝酵母(Candida glabrata)CY-9在MRS培养基上生长图；
图18是光滑假丝酵母(Candida glabrata)CY-9是100倍镜下显微图；
图19是光滑假丝酵母(Candida glabrata)CY-9在含10％NaCl的改良MRS培养基上生长图；
图20是光滑假丝酵母(Candida glabrata)CY-9接触酶反应图；
图21是乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)CY-10在MRS培养基上生长图；
图22是乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)CY-10是100倍镜下显微图；
图23是乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)CY-10在含8％NaCl的改良MRS培养基上生长图；
图24是乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)CY-10甲基红反应图。
具体实施方式
本发明中，
LB固体培养基配方：(胰蛋白胨10g，酵母粉5g，NaCl 10g，琼脂粉15～20g，定容至1L，用NaOH调pH至7.2。
MRS固体培养基配方：胰蛋白胨10g，牛肉膏10g，NaCl 10g，酵母粉5g，柠檬酸二胺2g，葡萄糖20g，吐温80 1mL，乙酸钠5g，K2HPO4 2g，MgSO4·7H2O 0.58g，硫酸锰0.25g，琼脂粉15～20g，定容至1L，调pH 6.2～6.6。
液体发酵培养基配方：玉米粉10g，黄豆粉5g，葡萄糖5g，蛋白胨2g，NaCl 1g，K2HPO4 1g，MgSO4·7H2O 0.2g，定容至1L，自然pH。
金黄短杆菌(Brevibacterium aureum)Cl-8的分离筛选
本发明金黄短杆菌(Brevibacterium aureum)Cl-8的分离过程：称取南通种植草莓的根际土壤10g，加入90mL无菌水中，得10-1稀释液，于30℃摇床中130r/min，培养2～3h，继续加入无菌水稀释，分别得到10-5，10-6，10-7，10-8的稀释液，分别取200uL上述稀释液于LB平板上涂布，30℃培养48h，挑取单菌落接种于LB固体培养基斜面上保存。
金黄短杆菌(Brevibacterium aureum)Cl-8的生理活性特征如下：
a、形态特征：革兰氏染色为阳性，接触酶反应为阳性，无芽孢产生，菌体呈短杆状，不成链状排列，不具运动性。于LB固体培养基上菌落呈橙黄色，且相互粘连，表面光滑，湿润，边缘整齐；
b、生理生化特征：接触酶为阳性，液化明胶，葡萄糖产酸不产气，高耐酸、耐盐和耐热性；
c、将金黄短杆菌(Brevibacterium aureum)Cl-8菌株委托上海生工生物工程股份有限公司进行16S rDNA测序，在NCBI网址中进行BLAST比对。结果显示与登录号GB_AY299093的Brevibacterium aureum Enb17的16S rDNA序列相似度达到99％，结合该菌株的形态特征和生理生化分析，将该菌株鉴定为金黄短杆菌(Brevibacterium aureum)Cl-8。
表1 Cl-8菌株的生理生化试验结果
枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)CY-4的分离筛选
本发明枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)CY-4的分离过程：称取镇江句容种植葡萄根际土壤10g，加入90mL无菌水中，得10-1稀释液，于30℃摇床中130r/min，培养2～3h，继续加入无菌水稀释，分别得到10-5，10-6，10-7，10-8的稀释液，分别取200uL上述稀释液于LB平板上涂布，30℃培养48h，挑取单菌落接种于LB固体培养基斜面上保存。
枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)CY-4的生理活性特征如下：
a、形态特征：革兰氏染色为阳性，呈杆状，有芽孢产生，芽孢呈椭圆形。在LB固体培养基上菌落表面粗糙有褶皱不透明，边缘不整齐，乳白色至微黄色；
b、生理生化特征：如表1结果，此枯草芽孢杆菌可产蛋白酶、淀粉酶、脂肪水解酶、明胶酶等，可在55℃下、8％NaCl、pH＝5.0下生长；
c、测序结果：将枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)CY-4菌株委托上海生工生物工程股份有限公司进行16S rDNA测序，在NCBI网址中进行BLAST比对。结果显示与登录号GB_GU045558的Bacillus subtilisbs-k1的16S rDNA序列相似度达到99％，结合该菌株的形态特征和生理生化分析，将该菌株鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。
表2 CY-4菌株的生理生化试验结果
注：+为阳性，-为阴性
地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)CY-1的分离筛选
本发明地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)CY-1的分离过程：称取南京江宁区种植萝卜根际土壤10g，加入90mL无菌水中，得10-1稀释液，于30℃摇床中130r/min，培养2～3h，继续加入无菌水稀释，分别得到10-5、10-6、10-7、10-8的稀释液，分别取200uL上述稀释液于LB平板上涂布，30℃培养48h，挑取单菌落接种于LB固体培养基斜面上保存。
地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)CY-1的生理活性特征如下：
a、形态特征：革兰氏染色呈阳性，有芽孢产生，芽孢呈椭圆形，位于菌体中间或稍偏；有周生鞭毛，且可运动；于LB固体培养基上菌落性状不规则，具有波浪形边缘，表面粗糙不透明，有粘液；
b、生理生化特征：可产蛋白酶、淀粉酶、脂肪水解酶、明胶酶等，可在55℃下、10％NaCl、pH＝5.0下生长；
c、测序结果：将地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)CY-1菌株委托上海生工生物工程股份有限公司进行16S rDNA测序，在NCBI网址中进行BLAST比对。结果显示与登录号GB_KR347301的Bacillus licheniformis CQN-8的16S rDNA序列相似度达到100％，结合该菌株的形态特征和生理生化分析，将该菌株鉴定为地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)。
表3 CY-1菌株的生理生化试验结果
光滑假丝酵母(Candida glabrata)CY-9的分离筛选
本发明光滑假丝酵母(Candida glabrata)CY-9的分离过程：称取宿迁种植茄子根际土壤10g，加入90mL无菌水中，得10-1稀释液，于30℃摇床中130r/min，培养2～3h，继续加入无菌水稀释，分别得到10-5，10-6，10-7，10-8的稀释液，分别取200uL上述稀释液于MRS固体平板上涂布，30℃培养48h，挑取单菌落接种于MRS固体培养基斜面上保存。
光滑假丝酵母(Candida glabrata)CY-9的生理活性特征如下：
a、形态特征：于MRS固体培养基上菌落呈白色至灰白色，表面平滑，无褶皱；孢子为单细胞，无色，呈椭圆形或卵形。在添加CaCO3的改良固体培养基上能产生溶解圈；
b、生理生化特征：菌体间以极小的空间相连呈藕节状；
c、测序结果：将光滑假丝酵母(Candida glabrata)CY-9菌株委托上海生工生物工程股份有限公司进行26S rDNA测序，在NCBI网址中进行BLAST比对。结果显示与登录号GB_KT933331的Candida glabrata 14/1/z-1的26S rDNA，序列相似度达到99％，结合该菌株的形态特征和生理生化分析，将该菌株鉴定为光滑假丝酵母(Candida glabrata)CY-9。
表4 CY-9菌株的生理生化试验结果
乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)CY-10的分离筛选
本发明乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)CY-10的分离过程：称取常熟种植小番茄根际土壤10g，加入90mL无菌水中，得10-1稀释液，于30℃摇床中130r/min，培养2～3h，继续加入无菌水稀释，分别得到10-5，10-6，10-7，10-8的稀释液，分别取200uL上述稀释液于MRS固体平板上涂布，30℃培养48h，挑取单菌落接种于MRS固体培养基斜面上保存。
乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)CY-10的生理活性特征如下：
a、形态特征：革兰氏染色呈阳性，菌体成对和四联体排列的球形，菌落于MRS固体培养基上培养，菌落小，呈灰白色，圆形隆起，表面光滑，边缘整齐光滑且不透明，不具运动性。在添加了CaCO3的改良MRS固体培养基上能产生溶解圈；
b、生理生化特征：接触酶反应为阴性，可发酵葡萄糖产酸，不产气，具有高耐盐性、耐酸性、耐热性，产生发酵食品的风味物质；
c、将乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)CY-10菌株委托上海生工生物工程股份有限公司进行16S rDNA测序，在NCBI网址中进行BLAST比对。结果显示与登录号GB_K742817的Pediococcus acidilactici E2-Pa的16S rDNA序列相似度达到100％，结合该菌株的形态特征和生理生化分析，将该菌株鉴定为乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)CY-10。
表5 CY-10菌株的生理生化试验结果
注：+为阳性，-阴性
实施例1
生物处理剂的制备：
(1)将金黄短杆菌、地衣芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌分别于LB固体培养、光滑假丝酵母和乳酸片球菌接种于MRS固体培养基上，30℃培养24h后，均单独接种于发酵液体摇瓶中，30℃，130r/min下振荡培养24h，形成种子液。
再分别将种子液按1:400的体积比例接种到发酵罐中的培养料中进行发酵生产，发酵罐的基本工作参数为：温度：30-35℃，搅拌速度：130r/min，pH＝6.2～7.2，溶解氧：30％，罐压：0.04MPa。24h后终止发酵，然后6000r/min离心10min，取沉淀物用无菌水稀释制成菌剂。检测得菌剂中活菌的浓度为1×109～1×1010CFU/mL(其中金黄短杆菌、地衣芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌发酵pH＝6.8～7.2，光滑假丝酵母和乳酸片球菌发酵pH＝6.2～6.6)
按照金黄短杆菌(Brevibacteriumaureum)10份、地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)25份、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)25份、光滑假丝酵母(Candidaglabrata)20份和乳酸片球菌(Pediococcusacidilactici)20份比例进行液体菌剂混合。
(2)将木屑、糠粉和稻壳按照质量比为5:3:2制成载体。
(3)按照微生物菌剂和载体的质量比为1:10于处理机中搅拌混合吸附后于低温条件(45℃以下)进行烘干，保证菌剂水分在10％左右，即为生物处理剂成品。
实例1中生物菌剂对餐厨垃圾处理后重量减量效率试验：
(1)餐厨垃圾的组成：食堂剩下的饭菜，去除塑料或骨头等大块、坚硬的部分；
(2)将上述方法制得的生物处理剂应用于餐厨垃圾的处理。预加热运行6h，同时通风搅拌。将待处理的餐厨垃圾10kg加入预运行后的处理机中，与生物处理剂混合进行好氧发酵，同时通风搅拌。生物处理剂添加量为6.5kg，好氧发酵温度45～55℃，持续通风，电机持续正转5min，停60s，反转5min，停60s，循环执行。试验持续5d，每天加入10kg，每隔24h投料一次；
(3)测定餐厨垃圾减量效果：
其中A：加入餐厨垃圾前餐厨处理机重量与生物处理剂总重(kg)；B：加入餐厨垃圾总重(kg)；C：处理后餐厨处理处理机与内容物总重(kg)；
称量未加餐厨垃圾时处理机和生物处理剂的重量为126.51kg(A)，每天加入10kg餐厨垃圾，连续投入5d，总投入50kg(B)，5d后再称量处理机及内容物总重为128.91kg(C)；
根据公式计算出处理机运行5d后餐厨垃圾重量平均减量效率为95.22％。
实施例2
该实例的生物处理剂的制备方法除了步骤(1)中金黄短杆菌(Brevibacteriumaureum)15份、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)25份、枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)25份、光滑假丝酵母(Candida glabrata)20份和乳酸片球菌(Pediococcusacidilactici)15份比例进行液体菌剂混合；步骤(2)中木屑、糠粉和稻壳按照质量比为5:2:3；步骤(3)按照微生物菌剂和载体的质量比为2:15于处理机中搅拌混合外，其他步骤均与实施例1相同。
实例2中生物菌剂对餐厨垃圾处理后重量减量效率试验：
(1)餐厨垃圾的组成：食堂剩下的饭菜，去除塑料或骨头等大块、坚硬的部分；
(2)将上述方法制得的生物处理剂应用于餐厨垃圾的处理。预加热运行6h，同时通风搅拌。将待处理的餐厨垃圾10kg加入预运行后的处理机中，与生物处理剂混合进行好氧发酵，同时通风搅拌。生物处理剂添加量为8.23kg，好氧发酵温度45～55℃，持续通风，电机持续正转5min，停60s，反转5min，停60s，循环执行。试验持续7d，每天加入10kg，每隔24h投料一次；
(3)测定餐厨垃圾减量效果：
其中A：加入餐厨垃圾前餐厨处理机重量与生物处理剂总重(kg)；
B：加入餐厨垃圾总重(kg)；C：处理后餐厨处理处理机与内容物总重(kg)。
称量未加餐厨垃圾时处理机和生物处理剂的重量为128.23kg(A)，每天加入10kg餐厨垃圾，连续投入7d，总投入70kg(B)，7d后再称量处理机及内容物总重为130.96kg(C)；
根据公式计算出处理机运行7d后餐厨垃圾重量平均减量效率为96.1％。
实施例3
该实例的生物处理剂的制备方法除了步骤(1)中金黄短杆菌(Brevibacteriumaureum)10份、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)20份、枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)20份、光滑假丝酵母(Candida glabrata)25份和乳酸片球菌(Pediococcusacidilactici)25份比例进行液体菌剂混合；步骤(2)中木屑、糠粉和稻壳按照质量比为5:1:4；步骤(3)按照微生物菌剂和载体的质量比为1:11于处理机中搅拌混合外，其他步骤均与实施例1相同。
实例2中生物菌剂对餐厨垃圾处理后重量减量效率试验：
(1)餐厨垃圾的组成：食堂剩下的饭菜，去除塑料或骨头等大块、坚硬的部分；
(2)将上述方法制得的生物处理剂应用于餐厨垃圾的处理。预加热运行6h，同时通风搅拌。将待处理的餐厨垃圾10kg加入预运行后的处理机中，与生物处理剂混合进行好氧发酵，同时通风搅拌。生物处理剂添加量为8.79kg，好氧发酵温度45～55℃，持续通风，电机持续正转5min，停60s，反转5min，停60s，循环执行。试验持续10d，每天加入10kg，每隔24h投料一次；
(3)测定餐厨垃圾减量效果：
其中A：加入餐厨垃圾前餐厨处理机重量与生物处理剂总重(kg)；B：加入餐厨垃圾总重(kg)；C：处理后餐厨处理处理机与内容物总重(kg)。
称量未加餐厨垃圾时处理机和生物处理剂的重量为128.79kg(A)，每天加入10kg餐厨垃圾，连续投入10d，总投入100kg(B)，10d后再称量处理机及内容物总重为133.16kg(C)；
根据公式计算出处理机运行10d后餐厨垃圾重量平均减量效率为95.73％。
实施例4
该实施例与实施例2基本相同，不同之处仅在于：金黄短杆菌(Brevibacteriumaureum)10份、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)30份、枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)15份、光滑假丝酵母(Candida glabrata)10份和乳酸片球菌(Pediococcusacidilactici)30份比例进行液体菌剂混合；木屑、糠粉和稻壳按照质量比为5:1:3；按照微生物菌剂和载体的质量比为1:15于处理机中搅拌混合。
生物菌剂对餐厨垃圾处理后重量减量效率试验：
(1)餐厨垃圾的组成：食堂剩下的饭菜，去除塑料或骨头等大块、坚硬的部分；
(2)将上述方法制得的生物处理剂应用于餐厨垃圾的处理。预加热运行6h，同时通风搅拌。将待处理的餐厨垃圾10kg加入预运行后的处理机中，与生物处理剂混合进行好氧发酵，同时通风搅拌。生物处理剂添加量为8.79kg，好氧发酵温度45～55℃，持续通风，电机持续正转5min，停60s，反转5min，停60s，循环执行。试验持续15d，每天加入10kg，每隔24h投料一次；
(3)测定餐厨垃圾减量效果：
其中A：加入餐厨垃圾前餐厨处理机重量与生物处理剂总重(kg)；B：加入餐厨垃圾总重(kg)；C：处理后餐厨处理处理机与内容物总重(kg)。
称量未加餐厨垃圾时处理机和生物处理剂的重量为128.79kg(A)，每天加入10kg餐厨垃圾，连续投入15d，总投入150kg(B)，15d后再称量处理机及内容物总重为135.29kg(C)；
根据公式计算出处理机运行15d后餐厨垃圾重量平均减量效率为95.67％。
实施例5
该实施例与实施例2基本相同，不同之处仅在于：金黄短杆菌(Brevibacteriumaureum)30份、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)15份、枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)30份、光滑假丝酵母(Candida glabrata)30份和乳酸片球菌(Pediococcusacidilactici)10份比例进行液体菌剂混合；步骤(2)中木屑、糠粉和稻壳按照质量比为10:3:1；步骤(3)按照微生物菌剂和载体的质量比为3:10于处理机中搅拌混合。
生物菌剂对餐厨垃圾处理后重量减量效率试验：
(1)餐厨垃圾的组成：食堂剩下的饭菜，去除塑料或骨头等大块、坚硬的部分；
(2)将上述方法制得的生物处理剂应用于餐厨垃圾的处理。预加热运行6h，同时通风搅拌。将待处理的餐厨垃圾10kg加入预运行后的处理机中，与生物处理剂混合进行好氧发酵，同时通风搅拌。生物处理剂添加量为8.86kg，好氧发酵温度45～55℃，持续通风，电机持续正转5min，停60s，反转5min，停60s，循环执行。试验持续20d，每天加入10kg，每隔24h投料一次；
(3)测定餐厨垃圾减量效果：
其中A：加入餐厨垃圾前餐厨处理机重量与生物处理剂总重(kg)；B：加入餐厨垃圾总重(kg)；C：处理后餐厨处理处理机与内容物总重(kg)。
称量未加餐厨垃圾时处理机和生物处理剂的重量为128.86kg(A)，每天加入10kg餐厨垃圾，连续投入20d，总投入200kg(B)，20d后再称量处理机及内容物总重为136.04kg(C)；
根据公式计算出处理机运行20d后餐厨垃圾重量平均减量效率为96.41％。
实施例6
该实施例与实施例2基本相同，不同之处仅在于：金黄短杆菌(Brevibacteriumaureum)20份、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)20份、枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)20份、光滑假丝酵母(Candida glabrata)20份和乳酸片球菌(Pediococcusacidilactici)20份比例进行液体菌剂混合；木屑、糠粉和稻壳按照质量比为7:2:2；步骤(3)按照微生物菌剂和载体的质量比为2:13于处理机中搅拌混合。
生物菌剂对餐厨垃圾处理后重量减量效率试验：
(1)餐厨垃圾的组成：食堂剩下的饭菜，去除塑料或骨头等大块、坚硬的部分；
(2)将上述方法制得的生物处理剂应用于餐厨垃圾的处理。预加热运行6h，同时通风搅拌。将待处理的餐厨垃圾10kg加入预运行后的处理机中，与生物处理剂混合进行好氧发酵，同时通风搅拌。生物处理剂添加量为8.79kg，好氧发酵温度45～55℃，持续通风，电机持续正转5min，停60s，反转5min，停60s，循环执行。试验持续30d，每天加入10kg，每隔24h投料一次；
(3)测定餐厨垃圾减量效果：
其中A：加入餐厨垃圾前餐厨处理机重量与生物处理剂总重(kg)；B：加入餐厨垃圾总重(kg)；C：处理后餐厨处理处理机与内容物总重(kg)。
称量未加餐厨垃圾时处理机和生物处理剂的重量为128.79kg(A)，每天加入10kg餐厨垃圾，连续投入30d，总投入300kg(B)，30d后再称量处理机及内容物总重为140.88kg(C)；
根据公式计算出处理机运行30d后餐厨垃圾重量平均减量效率为95.97％。
对比例1含枯草芽孢杆菌菌剂的生物处理剂的制备及与餐厨垃圾中的应用
含枯草芽孢杆菌生物处理剂的制备：
(1)将枯草芽孢杆菌于LB固体培养上，30℃培养24h；接种于发酵液体摇瓶中，30℃，130r/min下振荡培养24h，形成种子液；
将种子液按1:400的体积比例接种到发酵罐中的培养料中进行发酵生产，发酵罐的基本工作参数为：温度：30-35℃，pH＝6.6～7.2，搅拌速度：130r/min，溶解氧：30％，罐压：0.04MPa；发酵24h后终止发酵，然后6000r/min离心10min，取沉淀物用无菌水稀释制成菌剂；检测得菌剂中活菌的浓度为8.3×109CFU/mL；
(2)将木屑、糠粉和稻壳按照质量比5:2:2制成载体；
(3)按照微生物菌剂和载体的质量比为1:10于机器中搅拌混合吸附后于低温条件(45℃以下)进行烘干，保证菌剂水分在10％左右，即为生物处理剂成品。
生物处理剂对餐厨垃圾处理后重量减量效率试验：
(2)餐厨垃圾的组成：食堂剩下的饭菜，去除塑料或骨头等大块、坚硬的部分；
(2)将上述方法制得的生物处理剂应用于餐厨垃圾的处理：预加热运行6h，同时通风搅拌；将待处理的餐厨垃圾10kg加入预运行后的处理机中，与生物处理剂混合进行好氧发酵，同时通风搅拌；生物处理剂添加量为6.45kg，好氧发酵温度45～55℃，持续通风，电机持续正转5min，停60s，反转5min，停60s，循环执行；试验持续5d，每天加入10kg，每隔24h投料一次；
(3)测定餐厨垃圾减量效果，计算方法如下：
其中，A为加入餐厨垃圾前餐厨处理机重量与生物处理剂总重(kg)；B为加入餐厨垃圾总重(kg)；C为处理后餐厨处理机器与内容物总重(kg)。
称量未加餐厨垃圾时处理机和生物处理剂的重量为126.45kg(A)，每天加入10kg餐厨垃圾，连续投入5d，总投入50kg(B)，5d后再称量处理机及内容物总重为130.86kg(C)；
根据公式计算出处理机运行5d后餐厨垃圾重量平均减量效率为91.20％。
对比例2含地衣芽孢杆菌菌剂的生物处理剂的制备及与餐厨垃圾中的应用
含地衣芽孢杆菌生物处理剂的制备：
(1)将地衣芽孢杆菌于LB固体培养上，30℃培养24h；接种于发酵液体摇瓶中，30℃，130r/min下振荡培养24h，形成种子液；
将种子液按1:400的体积比例接种到发酵罐中的培养料中进行发酵生产，发酵罐的基本工作参数为：温度：30～35℃，pH＝6.8～7.2，搅拌速度：130r/min，溶解氧：30％，罐压：0.04MPa；发酵24h后终止发酵，然后6000r/min离心10min，取沉淀物用无菌水稀释制成菌剂；检测得菌剂中活菌的浓度为4.3×109CFU/mL；
(2)将木屑、糠粉和稻壳按照质量比8:1:1制成载体；
(3)按照微生物菌剂和载体的质量比为1:15于机器中搅拌混合吸附后于低温条件(45℃以下)进行烘干，保证菌剂水分在10％左右，即为生物处理剂成品。
生物处理剂对餐厨垃圾处理后重量减量效率试验：
(3)餐厨垃圾的组成：食堂剩下的饭菜，去除塑料或骨头等大块、坚硬的部分；
(2)将上述方法制得的生物处理剂应用于餐厨垃圾的处理：预加热运行6h，同时通风搅拌；将待处理的餐厨垃圾10kg加入预运行后的处理机中，与生物处理剂混合进行好氧发酵，同时通风搅拌；生物处理剂添加量为6.52kg，好氧发酵温度45～55℃，持续通风，电机持续正转5min，停60s，反转5min，停60s，循环执行；试验持续7d，每天加入10kg，每隔24h投料一次；
(3)测定餐厨垃圾减量效果，计算方法如下：
其中，A为加入餐厨垃圾前餐厨处理机重量与生物处理剂总重(kg)；B为加入餐厨垃圾总重(kg)；C为处理后餐厨处理机器与内容物总重(kg)。
称量未加餐厨垃圾时处理机和生物处理剂的重量为126.52kg(A)，每天加入10kg餐厨垃圾，连续投入7d，总投入70kg(B)，7d后再称量处理机及内容物总重为135.39kg(C)；根据公式计算出处理机运行7d后餐厨垃圾重量平均减量效率为87.33％。
对比例3含光滑假丝酵母菌剂的生物处理剂的制备及与餐厨垃圾中的应用
含光滑假丝酵母菌剂生物处理剂的制备：
(1)将光滑假丝酵母于MRS固体培养上，30℃培养24h；接种于发酵液体摇瓶中，30℃，130r/min下振荡培养24h，形成种子液；
将种子液按1:400的体积比例接种到发酵罐中的培养料中进行发酵生产，发酵罐的基本工作参数为：温度：30-35℃，pH＝6.2～6.6，搅拌速度：130r/min，溶解氧：30％，罐压：0.04MPa；发酵24h后终止发酵，然后6000r/min离心10min，取沉淀物用无菌水稀释制成菌剂；检测得菌剂中活菌的浓度为4.7×109CFU/mL；
(2)将木屑、糠粉和稻壳按照质量比8:1:1制成载体；
(3)按照微生物菌剂和载体的质量比为1:15于机器中搅拌混合吸附后于低温条件(45℃以下)进行烘干，保证菌剂水分在10％左右，即为生物处理剂成品。
生物处理剂对餐厨垃圾处理后重量减量效率试验：
(4)餐厨垃圾的组成：食堂剩下的饭菜，去除塑料或骨头等大块、坚硬的部分；
(2)将上述方法制得的生物处理剂应用于餐厨垃圾的处理：预加热运行6h，同时通风搅拌；将待处理的餐厨垃圾10kg加入预运行后的处理机中，与生物处理剂混合进行好氧发酵，同时通风搅拌；生物处理剂添加量为6.88kg，好氧发酵温度45～55℃，持续通风，电机持续正转5min，停60s，反转5min，停60s，循环执行。试验持续10d，每天加入10kg，每隔24h投料一次；
(3)测定餐厨垃圾减量效果，计算方法如下：
其中，A为加入餐厨垃圾前餐厨处理机重量与生物处理剂总重(kg)；B为加入餐厨垃圾总重(kg)；C为处理后餐厨处理机器与内容物总重(kg)。
称量未加餐厨垃圾时处理机和生物处理剂的重量为126.88kg(A)，每天加入10kg餐厨垃圾，连续投入10d，总投入100kg(B)，10d后再称量处理机及内容物总重为140.66kg(C)；根据公式计算出处理机运行10d后餐厨垃圾重量平均减量效率为86.22％。
Claims (6)
1.一种高效降解餐厨垃圾的生物处理剂，其特征在于：包括微生物菌剂和载体，所述微生物菌剂和载体的质量比为（1~3）：（10~15）；所述微生物菌剂包括：10~30份金黄短杆菌（Brevibacterium aureum）、15~30份地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）、15~30份枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、10~30份光滑假丝酵母（Candida glabrata）和10~30份乳酸片球菌（Pediococcus acidilactici），以重量份计；所述金黄短杆菌（Brevibacterium aureum）为金黄短杆菌（Brevibacterium aureum）Cl-8；所述地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）为地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）CY-1；所述枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）为枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）CY-4；所述光滑假丝酵母（Candida glabrata）为光滑假丝酵母（Candida glabrata）CY-9；所述乳酸片球菌（Pediococcus acidilactici）为乳酸片球菌（Pediococcus acidilactici）CY-10；所述金黄短杆菌（Brevibacterium aureum）Cl-8，保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为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，邮编为100101，保藏编号为：CGMCC NO.12446，保藏日期为2016年5月13日；所述枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）CY-4，其保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为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，邮编为100101，保藏编号为：CGMCC NO.12447，保藏日期为2016 年5月13日；所述地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）CY-1，其保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为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，邮编为100101，保藏编号为：CGMCC NO.12448，保藏日期为2016 年5月13日；所述光滑假丝酵母（Candida glabrata）CY-9，其保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为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，邮编为100101，保藏编号为：CGMCC NO.12449，保藏日期为2016年5月13日；所述乳酸片球菌（Pediococcus acidilactici）CY-10，保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为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，邮编为100101，保藏编号为：CGMCC NO.12450，保藏日期为2016年5月13日。
2.根据权利要求1所述的一种高效降解餐厨垃圾的生物处理剂，其特征在于：所述载体包括木屑、糠粉和稻壳；其中，木屑、糠粉和稻壳的质量比为（5~10）:（1~3）:（1~3）。
3.权利要求1至2任一项所述的高效降解餐厨垃圾的生物处理剂的制备方法，其特征在于：
（1）将金黄短杆菌（Brevibacteriumaureum）、地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）分别于LB固体培养基上培养，将光滑假丝酵母（Candida glabrata）和乳酸片球菌（Pediococcus acidilactici）分别于MRS固体培养基上培养；再分别于液体发酵培养基摇瓶中进行种子培养；再分别将种子液接种于发酵罐中培养，制成单个液体微生物菌剂；将单个液体微生物菌剂混合，得混合菌剂；
（2）将木屑、糠粉和稻壳混合，得载体；
（3）将混合菌剂与载体混匀使菌剂吸附于载体上，45℃以下干燥，使水份含量在8~12%，即得生物处理剂。
4.根据权利要求3所述的一种高效降解餐厨垃圾的生物处理剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，
所述LB固体培养基配方为： 胰蛋白胨10 g，酵母粉5 g，NaCl 10 g，琼脂粉15~20 g，定容至1 L，用NaOH调pH至7.2；
所述MRS固体培养基配方为：胰蛋白胨10 g，牛肉膏10 g，NaCl 10 g，酵母粉5 g，柠檬酸二胺2 g，葡萄糖20 g，吐温80 1mL，乙酸钠5g，K2HPO 4 2 g，MgSO4·7H2O 0.58 g，硫酸锰0.25 g，琼脂粉15~20 g，定容至1 L，调pH 6.2~6.6；
所述液体发酵培养基配方：玉米粉10 g，黄豆粉5 g，葡萄糖5 g，蛋白胨2 g，NaCl 1 g，K2HPO4 1 g，MgSO4·7H2O 0.2 g，定容至1 L，自然pH；
LB固体培养基上和MRS固体培养基上培养条件为：温度为30℃，培养时间为24 h；
液体发酵培养基上培养条件为；30℃，130 r/min下振荡培养24 h；
发酵罐中培养条件为：温度为30~35℃，搅拌速度为130 r/min，pH为6.2~7.2，溶解氧为30％，罐压为0.04 MPa，培养时间为24 h。
5.权利要求1至2任一项所述的高效降解餐厨垃圾的生物处理剂在餐厨垃圾的处理中的应用，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将生物处理剂预加热处理6 h，同时通风搅拌；
（2）将待处理的餐厨垃圾与生物处理剂混合，好氧发酵，同时通风搅拌。
6.如权利要求5所述的应用，其特征在于：好氧发酵温度45~55℃，搅拌速率为130 r/min，处理时间为24 h。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |