CN106942462A

CN106942462A - 生物絮团养殖所需有益微生物的发酵工艺

Info

Publication number: CN106942462A
Application number: CN201710120046.0A
Authority: CN
Inventors: 郜强; 刘斌; 王光玉
Original assignee: Weihai Four Biological Technology Co Ltd
Current assignee: Weihai Four Biological Technology Co Ltd
Priority date: 2017-03-02
Filing date: 2017-03-02
Publication date: 2017-07-14

Abstract

本发明采用上述工艺生产生物絮团养殖所需的有益微生物，首先将米糠粕、稻壳粉、玉米粉和豆粕混合，然后添加生物絮团专用复合菌液发酵制成发酵混合物。实验结果表明，将上述发酵混合物添加到水体中时，不仅给生物絮团专用复合菌提供了附着点更利于其生长，而且对水体中的碳氮比有显著地提高作用，为生物絮团的形成提供了良好的条件。实验数据表明，通过使用上述过程生产出来的发酵混合物添加到养殖水体中时，可在两天内使水体中的氨氮、亚硝酸氮、COD的含量变化明显，其中氨氮的降解率可达70%、亚硝酸氮的降解率可达60 %,COD的指标可达45 %。

Description

生物絮团养殖所需有益微生物的发酵工艺

技术领域

本发明涉及为生物发酵技术，具体地说是一种生物絮团养殖所需有益微生物的发酵工艺。

背景技术

自上世纪70年代，水产养殖业作为增加蛋白质来源最迅速最可靠的方式发展迅速，水产品产量平均每年的增长速率达8.9～9.1%，有效解决了发展中国家的蛋白来源匮乏问题。据世界粮农组织报道，过去50年水产养殖产量己增长近40倍，未来50年至少增长5倍才能满足人类日益增长的需要。

目前，我国的大多数对虾养殖模式是只追求低成本而形成的开放式、粗放型养殖模式，这种养殖模式不仅营养结构简单，且自净能力也较差。即对虾的摄食、排泄等一切活动和代谢产物及残余饵料的分解转化都在同一个简单的生态系统中进行。另外，为了保障对虾的生长需求，必须定期、定量的向养殖池塘内投入大量的配合饲料、藻液、消毒剂、药物以及添加剂等，大量的投入在池塘不能有效利用、降解，势必造成养殖池塘的自身污染，造成养殖生态环境的紊乱，从而影响对虾的健康的生长。

无论何种养殖模式，在养殖过程中必须投喂充足的饲料才能保证对虾的正常生长要求，在管理制度严格、水平优良的集约化养殖模式中采用的饲料营养结构设置更加科学。通常情况下饲料中的干物质不低于88%、粗蛋白约占40%，养殖对虾的干物质不低于26%，粗蛋白约占20%，在饲料系数为1.3情况下，以干物质重量计算，消耗1.3 kg的对虾饲料，仅能生产1 kg新鲜的对虾，饲料转化率实际只有22.7%；同理，粗蛋白的转换率仅为38.5%，即饲料中的大多数营养物质以排泄、残余的形式直接滞留在池塘内，少部分被浮游藻类、浮游动物等生物体吸收再循环以溶解态或固态的形式存留在养殖池塘中。

在此基础上发展起来的循环水养殖系统模式可将系统每天的换水量降到10 % ，被认为是一种环境友好的水产养殖模式。但循环水养殖系统模式的投资和运营成本相对较高，适养品种不多，短期内很难被大面积推广。

在水产养殖产业迅速发展的大背景下，当水产养殖业面临众多难题和瓶颈时，以色列水产养殖专家Avnimelech在1999年系统提出了生物絮团技术，并于2005年在印度尼西亚试验成功。

生物絮团是指养殖水体中以异养微生物为主，经生物絮凝作用结合水体中有机质、原生动物、藻类、丝状菌等形成的絮状物。该絮状物由以菌胶团、丝状细菌为核心，附着微生物胞外产物胞外聚合体，和胞内产物聚-β-轻基丁酸酯，多聚磷酸盐，多糖类等，以及二价的阳离子，附聚的异养菌、消化菌、脱氮细菌、藻类、真菌、原生动物等生物形成的絮团。

生物絮团技术是借鉴城市污水处理中的活性污泥技术，通过人为向养殖水体中添加有机碳物质(如糖蜜、葡萄糖等)，调节水体中的碳氮比(C/N)，提高水体中异养细菌的数量，利用微生物同化无机氮，将水体中的氨氮等含氮化合物转化成菌体蛋白，形成可被滤食性养殖对象直接摄食的生物絮凝体，能够生态友好地解决养殖水体中腐屑和饲料滞留问题，实现饵料的再利用，起到净化水质、减少换水量、节省饲料、提高养殖对象存活率及增加产量等作用的一项技术。

养殖系统内的碳氮比就是指水体中的总有机碳的含量与总溶解氮的比值。碳氮比的高低决定着水体微生物群落中优势菌种的类型以及水体环境清除养殖产生的总氮的方式。当碳氮比小于5时，养殖水体中的无机氮主要靠自养微生物以及藻类来清除；当碳氮比在5～10之间时，自养微生物和异养微生物共同发挥作用来清除无机氮；当碳氮比达到15以上时，异养微生物则发挥主要的作用清除水体中的无机氮。

在实际生产过程中，主要通过减少饲料中蛋白质的含量和添加有机碳源两种形式来提高水体中的碳氮比。只有当水体中的碳氮比达到10以上时，系统内的有机氮和无机氮才均能被吸收降解。通常情况下，异养细菌体内的碳氮比约在4～5之间，即异养细菌吸收一份N的同时要吸收4～5份C才能保证其正常生长状态，我们假设有机碳源的含碳量为50%、异养细菌对有机碳的转换效率为0.5、体内的碳氮比为4时，可以得知异养细菌每吸收1 kg的氨态氮的同时，需消耗20 kg的有机碳源。

有机碳源是生物絮团形成过程中的载体和生物絮团中主要的供能物质，有机碳源包括简单的碳水化合物和复合的碳水化合物。在水产养殖中，有机碳源的添加可以更直接的调控水体中的碳氮比，碳氮比维持在>10的状态下有利于异养微生物利用碳源提供的能量吸收水体中氨氮、亚硝酸氮等有害物质，降低有害物质对养殖品种的危害。

在生产中可供选择的有机碳源种类较多(如:葡萄糖、蔗糖、糖蜜、甘蔗渣等)。在有机碳源的筛选中，主要应考虑以下因素:首先考虑的是否可以被利用的碳源。例如葡萄糖、蔗糖、果糖、糖蜜等简单的碳水化合物均是微生物可以直接利用的有机碳源，这类有机碳源的优点是在水体中容易分解，反应应答较快，缺点在于需要高频率的添加，才能保证益生菌的需求。甘蔗渣、纤维素、淀粉、谷类等这类复合碳源的优点在水体中存留时间较长，首先要通过微生物将其分解为简单的碳水化合物，再进一步被微生物利用，不足之处在于反应时间较长。

生物絮团形成的重要因子就是向水体中添加有机碳源，利用益生菌的定向调控的技术。不同的异养微生物所需要的营养物质比例也不同，需要利用不同的种类的碳源为其提供生长所需。

生物絮团的生物类群的差别与水体盐度有密切关系，也与絮团的“年龄”有关。目前研究较多的是对虾和罗非鱼养殖的水体，基本上是盐度为千分之二十以下的水体或淡水的生物絮团。海水或盐度较高的水体的生物絮团技术还有待进一步研究。

我国是农业大国，农业资源废料和副产品如米糠粕、稻壳粉、玉米粉、豆粕产量巨大。农业副产品在生产过程中由于可利用程度低，组分复杂，开发利用成本高、难度大，同时缺乏政策引导和资金投入，导致农业副产品资源呈现出数量大、品质低、危害多的特点，目前这些副产品大多被随意丢弃或直接燃掉，不仅浪费了大量资源，而且严重污染了外界环境。因此开展农业副产品的资源化综合利用具有重要的现实意义。

目前，生物絮团养殖模式中所用的生物絮团菌种大多数依赖日本进口，且多数只适用于淡水养殖系统，并且所用的有机碳源多为葡萄糖、糖蜜、蔗糖等，无论是菌种还是有机碳源，其价格都是昂贵的，所以影响着养殖户的整体效益，严重制约着养虾业的发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种工艺简单，工序合理，不仅能够消耗大量的农业资源废料和副产品，减少资源浪费，而且通过生物发酵技术，将农业资源废料和副产品中存在的复合碳水化合物转变为有益微生物可以直接利用的简单碳水化合物，增加养殖水体中的碳源，从而提高水体中的碳氮比(C/N)，同时提高水体中异养细菌的数量，因此能够较快的清除水体中的无机氮，并且所用的菌种经海水特别驯化，适合海水养殖环境，菌相稳定，高效。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种生物絮团养殖所需有益微生物的发酵工艺，其特征在于：

具体工艺步骤是：

a．原料的选取与预处理：选取优质的米糠粕、稻壳粉、玉米粉和豆粕，将其分别粉碎至250～300目，放置通风干燥处备用；

b．混合：取步骤a中15～25份的米糠粕，15～25份的稻壳粉，5～10份的玉米粉，5～10份的豆粕，最终保证C:N为15:1～20:1。在混合机中混合20～30分钟后，取出来放入和面机中，加入40～50份的生物絮团复合菌，混合20～30分钟，得到发酵前混合物；

c．发酵：将步骤b得到的发酵前混合物放置于干净的发酵袋中，发酵温度控制在22～30℃，每隔1天搅拌1次；发酵完成的时间在15～20天，制成发酵混合物，此时会产生浓烈的发酵酸香味，颜色为黄褐色。

本发明采用上述工艺生产生物絮团养殖所需的有益微生物，首先将米糠粕、稻壳粉、玉米粉和豆粕混合，然后添加生物絮团复合菌液发酵制成发酵混合物。实验结果表明，将上述发酵混合物添加到水体中时，不仅给生物絮团专用复合菌提供了附着点更利于其生长，而且对水体中的碳氮比有显著地提高作用，当水体中的有机物含量增多时，异养细菌为主的异养生物将利用有机物大量生长，为生物絮团的形成提供了良好的条件。生物絮团内的有益微生物将水体中氮、磷等有害物质合成为菌体自身蛋白，大大降低了水体中氨氮、亚硝酸氮及COD的浓度。养殖过程中产生的动植物残体、残余饵料、排泄物等也可通过吸附作用聚集成生物絮团的一部分，再次进入到养殖生物的生物链中，汲取其中可利用部分，间接的降低了饵料系数。并且所用的菌种经海水特别驯化，适合海水养殖环境，具有较为广阔的市场前景和推广价值。最后，米糠粕、稻壳粉、玉米粉和豆粕的添加相对养殖户广泛添加的糖蜜、蔗糖而言，不仅仅降低了原料成本，而且大大提高了农业废弃物的再利用率。农业资源废料和副产品促进生物絮团形成的技术将为水产养殖模式的转变提供一定的依据，必将有利的推动水产养殖业的绿色、环保、低成本、高效益、可持续的发展。

实验数据表明，通过使用上述过程生产出来的发酵混合物添加到养殖水体中时，可在两天内使水体中的氨氮、亚硝酸氮、COD的含量变化明显，其中氨氮的降解率可达70%、亚硝酸氮的降解率可达60 %, COD的指标可达45 %。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

本发明是一种生物絮团养殖所需有益微生物的发酵工艺，其包括以下步骤：

实施例1：

一种生物絮团养殖所需有益微生物的发酵工艺，其包括以下步骤：

a．原料的选取与预处理：选取优质的米糠粕、稻壳粉、玉米粉和豆粕，将其分别粉碎至300目，放置通风干燥处备用；

b．混合：取步骤a中25份的米糠粕，15份的稻壳粉，5份的玉米粉，5份的豆粕。在混合机中混合30分钟后，取出来放入和面机中，加入50份的生物絮团复合菌，混合30分钟，得到发酵前混合物；

c．发酵：将步骤b得到的发酵前混合物放置于干净的发酵袋中，发酵温度控制在28 ℃，每隔1天搅拌1次；发酵完成的时间在20天，制成发酵混合物，此时会产生非常浓烈的发酵酸香味，颜色为黄褐色。

实例2：

a．原料的选取与预处理：选取优质的米糠粕、稻壳粉、玉米粉和豆粕，将其分别粉碎至250目，放置通风干燥处备用；

b．混合：取步骤a中15份的米糠粕，25份的稻壳粉，10份的玉米粉，10份的豆粕。在混合机中混合20分钟后，取出来放入和面机中，加入40份的生物絮团复合菌，混合20分钟，得到发酵前混合物；

c．发酵：将步骤b得到的发酵前混合物放置于干净的发酵袋中，发酵温度控制在24 ℃，每隔1天搅拌1次；发酵完成的时间在15天，制成发酵混合物，此时会产生发酵酸香味，颜色为黄褐色。

实例3：

b．混合：取步骤a中20份的米糠粕，30份的稻壳粉，5份的玉米粉，5份的豆粕。在混合机中混合30分钟后，取出来放入和面机中，加入40份的生物絮团复合菌，混合20分钟，得到发酵前混合物；

c．发酵：将步骤b得到的发酵前混合物放置于干净的发酵袋中，发酵温度控制在30 ℃，每隔1天搅拌1次；发酵完成的时间在18天，制成发酵混合物，此时会产生较浓烈的发酵酸香味，颜色为黄褐色。

Claims

1.一种生物絮团养殖所需有益微生物的发酵工艺，其特征在于：其包括以下步骤：

a. 原料的选取与预处理：选取优质的米糠粕、稻壳粉、玉米粉和豆粕，将其分别粉碎至250～300目，放置通风干燥处备用；

b．混合：取步骤a中15～25份的米糠粕，15～25份的稻壳粉，5～10份的玉米粉，5～10份的豆粕，最终保证C:N为15:1～20:1；

在混合机中混合20～30分钟后，取出来放入和面机中，加入40～50份的生物絮团复合菌，混合20～30分钟，得到发酵前混合物；

c．发酵：将步骤b得到的发酵前混合物放置于干净的发酵袋中，发酵温度控制在在22～30 ℃，每隔1天搅拌1次；发酵完成的时间在15～20天，此时会产生浓烈的发酵酸香味，颜色为黄褐色。

2.根据权利要求1所述的生物絮团养殖所需有益微生物的发酵工艺，其特征在于：所述步骤a中选取优质的米糠粕、稻壳粉、玉米粉和豆粕，将其分别粉碎至250～300目，放置通风干燥处备用。

3.根据权利要求1所述的生物絮团养殖所需有益微生物的发酵工艺，其特征在于：所述步骤b中取15～25份的米糠粕，15～25份的稻壳粉，5～10份的玉米粉，5～10份的豆粕，最终保证C:N为15:1～20:1，在混合机中混合20～30分钟后，取出来放入和面机中，加入40～50份的生物絮团复合菌，混合20～30分钟，得到发酵前混合物。

4.根据权利要求1所述的生物絮团养殖所需有益微生物的发酵工艺，其特征在于：所述步骤c中发酵温度控制在在22～30 ℃，每隔1天搅拌1次；发酵完成的时间在15～20天。