CN106316693B - 一种生物腐植酸肥料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物腐植酸肥料，是以食用菌菌糠、苹果渣、大豆糖蜜、调质剂、复合酶、复合菌剂为主要原料，经酶解与微生物发酵而制得，具体方法为菌糠经汽爆后，采用复合酶与复合菌剂进行酶解与发酵，提高了生物腐植酸的转化率。本发明不仅提高了菌糠的综合利用水平，而且所开发的生物腐植酸肥料，具有改良土壤、促进植物生长、增强抗病与抗逆能力、提高产品质量的作用，具有显著的经济效益与社会效益。

Description

一种生物腐植酸肥料及其制备方法

技术领域

本发明涉及农业生物技术领域，涉及一种生物腐植酸肥料，更具体涉及一种以食用菌菌糠为原料通过酶解与发酵法制备的生物腐植酸肥料。

背景技术

生物腐植酸是指以生物质为原料，采用生物技术（主要指发酵法）制备的腐植酸类产品，其成分极其复杂，除黄腐酸等腐植酸成分外，还含有氨基酸、酶、有益微生物、维生素、微量元素等，具有促进植物生长，增强植物抗逆能力、改良土壤和提高产品品质的作用。与矿源腐植酸相比，生物腐植酸分子量更小，功能团更多，生物活性更强，具有更好的农业应用效果。目前，生物腐植酸的生产工艺与普通堆肥类似，主要是采用富含纤维素、木质素的生物质原料，接种或不接种菌剂，进行好氧或厌氧发酵，将生物质原料转化为富含生物腐植酸的新型肥料。影响生物腐植酸生成率的因素很多，主要包括生物质原料的种类与预处理方法、发酵菌剂的种类、发酵工艺条件等，这些因素不但影响生物腐植酸的生成量，还影响其理化特性与生物活性。通过优化这些工艺条件，可以提高生物腐植酸的产品质量和应用效果。

我国是食用菌生产大国，主要栽培品种包括平菇、香菇、金针菇、杏鲍菇、灵芝等。食用菌采收后剩余的栽培基质称为菌糠，除含有栽培基质的残留成分，还含有丰富的菌丝体、蛋白质、肽、真菌多糖等成分，是一种极具有开发潜力的农业资源。目前，我国对菌糠的综合利用尚处于起步阶段，除少数用于饲料外，大部分被用于堆肥，或堆积在田间地头，任其腐烂，不仅浪费资源，还污染环境。

发明内容

本发明针对现有技术存在的诸多不足之处，提供了一种生物腐植酸肥料，是以食用菌菌糠、苹果渣、大豆糖蜜、调质剂、复合酶、复合菌剂为主要原料，经酶解与微生物发酵而制得，具体方法为菌糠经汽爆后，采用复合酶与复合菌剂进行酶解与发酵，提高了生物腐植酸的转化率。本发明不仅提高了菌糠的综合利用水平，而且所开发的生物腐植酸肥料，具有改良土壤、促进植物生长、增强抗病与抗逆能力、提高产品质量的作用，具有显著的经济效益与社会效益。

本发明所采用的技术方案如下：

一种生物腐植酸肥料，其主要原料按重量份计为：

食用菌菌糠70-80份，苹果渣20-30份，大豆糖蜜1-2份，调质剂1-2份，复合酶0.1-0.2份，复合菌剂0.1-0.2份；

其中所述的食用菌菌糠来源于平菇或香菇或金针菇或杏鲍菇或灵芝的菌糠；其主要栽培基质为棉籽壳、豆秸、锯末、木屑等；

所述的复合酶中酶系组成为纤维素酶12500-25000u/g、蛋白酶2500-5000 u/g、甘露聚糖酶5000-10000u/g、木聚糖酶10000-20000u/g；

所述的苹果渣为苹果榨汁后所得残渣，其水分、蛋白质和粗纤维的重量百分比控制在为8-10%、6-8%和15-17%；

所述的大豆糖蜜其主要组成成分的重量百分比：粗脂肪0.5-1%，粗蛋白7-9%，碳水化合物50-55%；

所述的调质剂的组成以重量百分比计为柠檬酸30%，硫酸钾30%，十二烷基磺酸钠10%，黄腐酸钾30%；采用这种组成的调质剂可以有效调节物料的界面张力、浸润性等物化性质，同时具有提高复合酶的酶活力与稳定性的作用。

所述的复合菌剂的菌系组成为酿酒酵母（1-2）×10⁹cfu/g、植物乳杆菌（1-2）×10⁹cfu/g、解淀粉芽孢杆菌（1-2）×10⁹cfu/g、巨大芽孢杆菌（1-2）×10⁹cfu/g；

其中所述的酿酒酵母、植物乳杆菌、解淀粉芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌，其原种均购买于中国农业微生物菌种保藏管理中心，其保藏编号分别为ACCC20157、ACCC11016、ACCC19746和ACCC04314。

采用上述的原材料配比后，菌糠中的蛋白质、纤维素、半纤维素等各种组分在发酵过程中发生了复杂的变化，在酶与微生物的作用下分解成小分子物质，复合菌剂利用这些物质进行合成代谢，合成菌体和代谢产物，菌糠中的有机物质发生腐熟；添加上述复合酶与菌剂的作用是就加速菌糠的腐熟，增加腐植酸的生成量。

苹果渣中含有的大量营养成分可以为发酵提供足够的碳源和营养物质，与菌糠共用，具有调节碳氮比的作用，同时起到了废物利用的效果；

大豆糖蜜富含可溶性糖、氨基酸、维生素和微量元素，适量加入，对微生物的生长具有促进作用，有利于加速腐熟过程，提高生物腐植酸的生成量。

除此之外，本发明还进一步公开了所述生物腐植酸肥料的制备方法，具体步骤如下：

1）取组方量的菌糠原料，润水至原料含水量为45-50wt%，放入汽爆室，在1.0-3.0MPa的压力下，汽爆处理30-60秒，即为汽爆菌糠；

2）将组方量的大豆糖蜜、调质剂、复合酶和复合菌剂溶入100份水中，混匀，然后与上述获得的汽爆菌糠和组方量的苹果渣混合均匀，即为发酵基质，控制其含水量55-60wt%；

3）将上述调制好的发酵基质放入固态发酵罐中，装料系数0.3-0.4，于30-35℃间歇通风好氧发酵10d，然后静置后熟发酵20-30d；

4）发酵结束后，发酵物料经风干、粉碎后，即为本发明所述的生物腐植酸肥料。

步骤（1）的菌糠原料获得方法如下：食用菌采收后的菌糠料包扯去外包薄膜，剔除腐败变质的菌糠，机械打碎至20-40目即得；

其中步骤（1）中采用汽爆的方式，菌糠汽爆后，纤维素与半纤维素的高级结构发生了变化，物料颗粒变得蓬松、柔软，比表面积增大，更有利于微生物的生长与有机原料的腐熟，同时，汽爆还具有杀灭杂菌的作用；所采用的汽爆设备为市场上直接购得的。

上述制备条件下，微生物的生长与有机物料的腐熟速度快，腐植酸的生成量大，生物利用度最高。

综上所述，本发明所提供的生物腐植酸肥料中的菌糠经汽爆后，再采用复合酶与复合菌剂进行酶解与发酵，提高了生物腐植酸的转化率，从而将菌糠转化为一种优质的生物腐植酸肥料。本发明不仅提高了菌糠的综合利用水平，有利于推动食用菌产业的健康发展，而且所开发的生物腐植酸肥料，具有改良土壤、促进植物生长、增强抗病与抗逆能力、提高产品质量的作用，具有显著的经济效益与社会效益。

具体实施方式

下面结合实施例来进一步说明本发明，可以使本领域技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1：

一种生物腐植酸肥料，其主要原料按重量份计为：

食用菌菌糠70份，苹果渣20份，大豆糖蜜1份，调质剂1份，复合酶0.1份，复合菌剂0.1份；

其中所述的食用菌菌糠来源于平菇或香菇或金针菇或杏鲍菇或灵芝的菌糠；其主要栽培基质为棉籽壳、豆秸、锯末、木屑等；

所述的复合酶中酶系组成为纤维素酶12500u/g、蛋白酶2500 u/g、甘露聚糖酶5000u/g、木聚糖酶10000u/g；

所述的苹果渣为苹果榨汁后所得残渣，其水分、蛋白质和粗纤维的重量百分比控制在为9.1%、6.2%和15.3%；

所述的大豆糖蜜购自天津恩农饲料科技有限公司，其主要营养组分组成为（重量百分比）：粗脂肪0.5%，粗蛋白8%，碳水化合物52%；

所述的调质剂的组成以重量百分比计为柠檬酸30%，硫酸钾30%，十二烷基磺酸钠10%，黄腐酸钾30%；

所述的复合菌剂的菌系组成为酿酒酵母1×10⁹cfu/g、植物乳杆菌1×10⁹cfu/g、解淀粉芽孢杆菌1×10⁹cfu/g、巨大芽孢杆菌1×10⁹cfu/g；

其中所述的酿酒酵母、植物乳杆菌、解淀粉芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌，其原种均购买于中国农业微生物菌种保藏管理中心，其保藏编号分别为ACCC20157、ACCC11016、ACCC19746和ACCC04314；

所述生物腐植酸肥料的制备方法如下：

1）取组方量的菌糠原料，润水至原料含水量为45-50wt%，放入汽爆设备的汽爆室中，在1.0-3.0MPa的压力下，汽爆处理30-60秒，即为汽爆菌糠；

2）将组方量的大豆糖蜜、调质剂、复合酶和复合菌剂溶入100份水中，混匀，然后与上述获得的汽爆菌糠和组方量的苹果渣混合均匀，即为发酵基质，控制其含水量55-60wt%；

3）将上述调制好的发酵基质放入固态发酵罐中，装料系数0.3-0.4，于30-35℃间歇通风好氧发酵10d，然后静置后熟发酵20-30d；

4）发酵结束后，发酵物料经风干、粉碎后，即为本发明所述的生物腐植酸肥料。

所获得的生物腐植酸肥料，经检测，其有机质含量≥90%，腐植酸含量≥35%，酿酒酵母≥1×10⁵cfu/g，植物乳杆菌≥1×10⁶cfu/g，解淀粉芽孢杆菌≥1×10⁸cfu/g，巨大芽孢杆菌≥1×10⁸cfu/g。

与现有技术采用同类原料生产的腐植酸肥料相比，本发明生产的腐植酸肥料不仅腐植酸含量高，而且酿酒酵母、植物乳杆菌、解淀粉芽孢杆菌与巨大芽孢杆菌等有益微生物的菌数高，杂菌少。而现有技术采用同类原料生产的腐植酸肥料中，腐植酸含量一般在30%以下，且因菌糠未经汽爆处理，产品中杂菌含量高，有益微生物的含量远远低于本发明生产的腐植酸肥料。

实施例2：

一种生物腐植酸肥料，其主要原料按重量份计为：

食用菌菌糠80份，苹果渣30份，大豆糖蜜2份，调质剂2份，复合酶0.2份，复合菌剂0.2份；

其中所述的食用菌菌糠来源于平菇或香菇或金针菇或杏鲍菇或灵芝的菌糠；其主要栽培基质为棉籽壳、豆秸、锯末、木屑等；

所述的复合酶中酶系组成为纤维素酶25000u/g、蛋白酶5000 u/g、甘露聚糖酶10000u/g、木聚糖酶20000u/g；

所述的苹果渣为苹果榨汁后所得残渣，其水分、蛋白质和粗纤维的重量百分比控制在为9.1%、6.2%和15.3%；

所述的大豆糖蜜购自天津恩农饲料科技有限公司，其主要营养组分组成为（重量百分比）：粗脂肪0.5%，粗蛋白8%，碳水化合物52%；

所述的调质剂的组成以重量百分比计为柠檬酸30%，硫酸钾30%，十二烷基磺酸钠10%，黄腐酸钾30%；

所述的复合菌剂的菌系组成为酿酒酵母2×10⁹cfu/g、植物乳杆菌2×10⁹cfu/g、解淀粉芽孢杆菌2×10⁹cfu/g、巨大芽孢杆菌2×10⁹cfu/g；

其中所述的酿酒酵母、植物乳杆菌、解淀粉芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌，其原种均购买于中国农业微生物菌种保藏管理中心，其保藏编号分别为ACCC20157、ACCC11016、ACCC19746和ACCC04314；

所述生物腐植酸肥料的制备方法如下：

1）取组方量的菌糠原料，润水至原料含水量为45-50wt%，放入汽爆设备的汽爆室中，在1.0-3.0MPa的压力下，汽爆处理30-60秒，即为汽爆菌糠；

2）将组方量的大豆糖蜜、调质剂、复合酶和复合菌剂溶入100份水中，混匀，然后与上述获得的汽爆菌糠和组方量的苹果渣混合均匀，即为发酵基质，控制其含水量55-60wt%；

3）将上述调制好的发酵基质放入固态发酵罐中，装料系数0.3-0.4，于30-35℃间歇通风好氧发酵10d，然后静置后熟发酵20-30d；

4）发酵结束后，发酵物料经风干、粉碎后，即为本发明所述的生物腐植酸肥料。

所获得的生物腐植酸肥料，经检测，其有机质含量≥80%，腐植酸含量≥36%，酿酒酵母≥1×10⁵cfu/g，植物乳杆菌≥1×10⁶cfu/g，解淀粉芽孢杆菌≥1×10⁸cfu/g，巨大芽孢杆菌≥1×10⁸cfu/g。

试验例

为验证本发明所述生物腐植酸肥料的应用效果，采用实施例1制备的生物腐植酸肥料在苹果树上进行了大田实验。选取10年生的富士苹果树，实验处理施生物腐植酸肥料10千克/株，对照处理施普通有机肥10千克/株。按照当地习惯进行果树的常规管理。测定苹果产量与果实品质等指标，以综合评价生物腐植酸肥料的应用效果。

实验结果如表1所示。与传统有机肥相比，施用生物腐植酸肥料的苹果树，果实个头增大、产量增加，总糖、可溶性固形物和Vc含量提高，总酸下降，果实品质有了明显的改善。

本发明所述生物腐植酸肥料除可用于苹果树外，还可用于桃树、葡萄树、梨树等果树，白菜、黄瓜、西葫芦等蔬菜作物，小麦、玉米、水稻等粮食作物；除可用作底肥外，还可用作追肥。

表1 生物腐植酸肥料对苹果产量与品质的影响

Claims (1)

1.一种生物腐植酸肥料，其特征在于：其原料按重量份计为：

食用菌菌糠70-80份，苹果渣20-30份，大豆糖蜜1-2份，调质剂1-2份，复合酶0.1-0.2份，复合菌剂0.1-0.2份；

其中所述的食用菌菌糠来源于平菇或香菇或金针菇或杏鲍菇或灵芝的菌糠；

所述的复合酶中酶系组成为纤维素酶12500-25000u/g、蛋白酶2500-5000 u/g、甘露聚糖酶5000-10000u/g、木聚糖酶10000-20000u/g；

所述的调质剂的组成以重量百分比计为柠檬酸30%，硫酸钾30%，十二烷基磺酸钠10%，黄腐酸钾30%；

所述的复合菌剂的菌系组成为酿酒酵母1-2×10⁹cfu/g、植物乳杆菌1-2×10⁹cfu/g、解淀粉芽孢杆菌1-2×10⁹cfu/g、巨大芽孢杆菌1-2×10⁹cfu/g；

其中所述的酿酒酵母、植物乳杆菌、解淀粉芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌，其原种均购买于中国农业微生物菌种保藏管理中心，其保藏编号分别为ACCC20157、ACCC11016、ACCC19746和ACCC04314；

所述的苹果渣为苹果榨汁后所得残渣，其水分、蛋白质和粗纤维的重量百分比控制在为8-10%、6-8%和15-17%；

所述的大豆糖蜜其主要组成成分的重量百分比：粗脂肪0.5-1%，粗蛋白7-9%，碳水化合物50-55%；

所述生物腐植酸肥料的制备方法，具体步骤如下：

1）取组方量的菌糠原料，润水至原料含水量为45-50wt%，放入汽爆室，在1.0-3.0MPa的压力下，汽爆处理30-60秒，即为汽爆菌糠；

2）将组方量的大豆糖蜜、调质剂、复合酶和复合菌剂溶入100份水中，混匀，然后与上述获得的汽爆菌糠和组方量的苹果渣混合均匀，即为发酵基质，控制其含水量55-60wt%；

3）将上述调制好的发酵基质放入固态发酵罐中，装料系数0.3-0.4，于30-35℃间歇通风好氧发酵10d，然后静置后熟发酵20-30d；

4）发酵结束后，发酵物料经风干、粉碎后，即为所述的生物腐植酸肥料。