CN107629982A - 一种高效秸秆发酵剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效秸秆发酵剂的制备方法，属于发酵剂制备技术领域。本发明中所用的两种纤维单孢菌是一类能够分解纤维素和部分木质素的细菌，属于兼性厌氧菌，在细胞自溶后可以释放出来，对纤维素在厌氧条件下有较强的降解力，细菌分解作用和细胞中产生的酶的分解作用有协同效果，加入的第三种枯草芽孢杆菌可以产生动物所需的各种酶类，细菌培养基经过高温或者高压蒸汽处理，进行杀菌消毒，然后再对培养基进行活菌接种，接种后的枯草芽孢杆菌在繁殖过程会产生大量芽抱，许多细菌发酵时由于耐热性差而死亡，减少细菌死亡率，活菌达到较高浓度，使细菌繁殖受酸胁迫的影响变小，从而达到提高活菌含量的目的。
Description
技术领域
本发明公开了一种高效秸秆发酵剂的制备方法，属于发酵剂制备技术领域。
背景技术
发酵剂是指用于酸奶、酸牛乳酒、奶油、干酪、纳豆和其他发酵产品生产的细菌以及其他微生物的培养物。许多微生物都可以作为发酵剂使用，包括乳杆菌属、微球菌属、葡萄球菌属、片球菌属、链球菌属、乳球菌属和芽孢杆菌属的部分细菌，以及酵母菌、霉菌和放线菌的部分菌类都可作为发酵剂使用。
秸秆发酵剂：在高效生物（因子各种分解酶、多种微生物活菌）的作用下，将秸秆里的粗纤维（纤维素、半纤维素）、木质素、木聚糖长分子链、木质化合物的酯键发生酶解，把动物不能吸收的高分子碳水化合物转化成可吸收利用的低分子碳水化合物，即能量饲料；多种微生物活菌能大量吸取动物难以利用的有机氮、无机氮，使之转化成营养成份较高的多种菌体蛋白质，即蛋白饲料；多种微生物活菌在发酵中能产生大量蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维素分解酶，B族维生素和A、D维生素；多种微生物活菌在动物体内建立微生态平衡，增强了免疫力。目前秸秆发酵剂发酵速度慢，发酵饲料营养价值低及活菌含量很低成为人们需要攻克的难题，因此，发明一种高效秸秆发酵剂对发酵剂制备技术领域具有积极意义。
发明内容
本发明主要解决的技术问题，针对秸秆发酵剂发酵速度慢，发酵饲料营养价值低及活菌含量很低的缺陷，提供了一种高效秸秆发酵剂的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种高效秸秆发酵剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）按重量份数计，将20～30份玉米秸秆置于粉碎机中粉碎，过筛得到玉米秸秆粉，称取20～30份琼脂、2～4份酵母粉、5～7份麦麸、20～25份玉米秸秆粉置于烧杯中，水浴加热，保温后，得到斜面保存培养基；
（2）按重量份数计，将10～12份蛋白胨、8～10份葡萄糖、10～15份酵母膏，50～55份生理盐水置于培养皿中，搅拌混合，得到液体活化培养基，将液体活化培养基置于高压蒸汽中灭菌，得到灭菌液体活化培养基；
（3）将双氮纤维单孢菌、微黄纤维单孢菌及枯草芽孢杆菌的菌种混合，得到混合菌种，向斜面保存培养基中接入混合菌种，培养得到斜面种子培养物；
（4）再将斜面种子培养物接入到灭菌液体活化培养基中，接种后，将灭菌液体活化培养基置于带有通风装置的锥形瓶中，开启磁力搅拌器搅拌，自然通风条件下培养，得到活化菌培养物；
（5）按重量份数计，将40～50份玉米秸秆粉、20～30份麦麸皮、8～10份玉米粉、70～80份蒸馏水、3～5份磷酸二氢钾、1～2份柠檬酸氢二铵放入发酵罐中，向发酵罐中加入20～25份活化菌培养物，密封发酵，得到发酵液；
（6）将发酵液置于高速离心机中离心，去除上层液，得到菌泥，将菌泥置于真空冷冻干燥机的真空室中，打开真空泵和冷却泵，待冷却室的温度下降后，打开冷却室和真空室的阀门，保持连通状态，当两室温度恒定后，给冷却室的加热板供电，冷却室温度上升，冻干立即停止，得到高效秸秆发酵剂。
步骤（1）所述的标准筛规格为100目，水浴加热后温度为90～100℃，保温时间为10～15min。
步骤（2）所述的生理盐水的质量分数为0.9%，搅拌混合时间为3～5min，高压蒸汽的温度条件为120～125℃、气压条件为0.14～0.16MPa，灭菌时间为15～30min。
步骤（3）所述的双氮纤维单孢菌、微黄纤维单孢菌及枯草芽孢杆菌的菌种混合的质量比为1︰1︰2 ，混合菌种的接入量为斜面保存培养基质量5～8%，培养温度为30～35℃，培养时间为18～20h。
步骤（4）所述的斜面种子培养物的接入量为灭菌液体活化培养基质量的8～10%，搅拌转速为180～200r/min，培养温度为30～33℃，培养时间为16～18h。
步骤（5）所述的密封发酵温度为38～42℃，发酵时间为5～7天。
步骤（6）所述的高速离心机的离心转速为3000～3200r/min，离心时间为10～15min，冷却室的温度下降后温度为-15～-10℃，两室温度恒定后为-15～-10℃，
冷却室温度上升后为-10～-5℃。
本发明的有益效果是：
（1）本发明中所用的两种纤维单孢菌是一类能够分解纤维素和部分木质素的细菌，属于兼性厌氧菌，首先在通氧条件下使菌种生长，再以秸秆作为碳源，该菌株可以产生p- 1，4葡聚糖酶和p葡聚糖苷酶，p-1，4葡聚糖酶为胞外酶，p葡聚糖苷酶为胞内酶，在细胞自溶后可以释放出来，对纤维素在厌氧条件下有较强的降解力，相对于分别加入纤维素酶和细菌的分解效果，细菌分解作用和细胞中产生的酶的分解作用有协同效果，发酵时提高了秸秆的分解速率，提高了发酵剂的发酵速度，加入的第三种枯草芽孢杆菌可以产生动物所需的各种酶类，包括淀粉酶、蛋白酶、果胶酶等等，能够将饲料中的大分子物质如淀粉、蛋白质等降解为动物易于消化吸收的糖、氨基酸，从而提高秸秆发酵剂的速度、促进发酵饲料营养物质的消化吸收；
（2）本发明细菌培养基经过高温或者高压蒸汽处理，进行杀菌消毒，然后再对培养基进行活菌接种，接种后的枯草芽孢杆菌在繁殖过程会产生大量芽孢，许多细菌发酵时由于耐热性差而死亡，芽孢的存在使细菌的耐热性增强，发酵过程中发酵液中会产生气泡使得散热加快，细菌产生的各类酶的分解作用会吸热，有利于发酵系统的温度保持稳定状态，减少细菌死亡率，活菌达到较高浓度，另外发酵过程中的会产生酸类物质，使发酵罐中pH不断降低，而加入的磷酸氢二钾和柠檬酸氢二铵对pH的降低有拮抗作用，使细菌繁殖受酸胁迫的影响变小，从而达到提高活菌含量的目的。
具体实施方式
按重量份数计，将20～30份玉米秸秆置于粉碎机中粉碎，过100目筛得到玉米秸秆粉，称取20～30份琼脂、2～4份酵母粉、5～7份麦麸、20～25份玉米秸秆粉置于烧杯中，水浴加热至90～100℃，保温10～15min后得到斜面保存培养基；按重量份数计，将10～12份蛋白胨、8～10份葡萄糖、10～15份酵母膏，50～55份质量分数为0.9%生理盐水置于培养皿中，搅拌混合3～5min，得到液体活化培养基，将液体活化培养基置于温度条件为120～125℃、气压条件为0.14～0.16MPa的高压蒸汽中灭菌15～30min，得到灭菌液体活化培养基；将双氮纤维单孢菌、微黄纤维单孢菌及枯草芽孢杆菌的菌种按质量比1︰1︰2混合，得到混合菌种，向斜面保存培养基中接入斜面保存培养基质量5～8%的混合菌种，置于30～35℃下培养18～20h，得到斜面种子培养物；再将灭菌液体活化培养基质量8～10%的斜面种子培养物，接种到灭菌液体活化培养基中，接种后，将灭菌液体活化培养基置于带有通风装置的锥形瓶中，开启磁力搅拌器，以180～200r/min的转速搅拌，在30～33℃、自然通风条件下培养16～18h，得到活化菌培养物；按重量份数计，将40～50份玉米秸秆粉、20～30份麦麸皮、8～10份玉米粉、70～80份蒸馏水、3～5份磷酸二氢钾、1～2份柠檬酸氢二铵放入发酵罐中，向发酵罐中加入20～25份活化菌培养物，在38～42℃下密封发酵5～7天，得到发酵液；将发酵液置于高速离心机中，以3000～3200r/min的转速高速离心10～15min，去除上层液，得到菌泥，将菌泥置于真空冷冻干燥机的真空室中，打开真空泵和冷却泵，待冷却室的温度降到-15～-10℃后，打开冷却室和真空室的阀门，保持连通状态，当两室温度恒定在-15～-10℃后，给冷却室的加热板供电，待冷却室温度达到-10～-5℃，冻干立即停止，得到高效秸秆发酵剂。
实例1
按重量份数计，将20份玉米秸秆置于粉碎机中粉碎，过100目筛得到玉米秸秆粉，称取20份琼脂、2份酵母粉、5份麦麸、20份玉米秸秆粉置于烧杯中，水浴加热至90℃，保温10min后得到斜面保存培养基；按重量份数计，将10份蛋白胨、8份葡萄糖、10份酵母膏，50份质量分数为0.9%生理盐水置于培养皿中，搅拌混合3min，得到液体活化培养基，将液体活化培养基置于温度条件为120℃、气压条件为0.14MPa的高压蒸汽中灭菌15min，得到灭菌液体活化培养基；将双氮纤维单孢菌、微黄纤维单孢菌及枯草芽孢杆菌的菌种按质量比1︰1︰2混合，得到混合菌种，向斜面保存培养基中接入斜面保存培养基质量5%的混合菌种，置于30℃下培养18h，得到斜面种子培养物；再将灭菌液体活化培养基质量8%的斜面种子培养物，接种到灭菌液体活化培养基中，接种后，将灭菌液体活化培养基置于带有通风装置的锥形瓶中，开启磁力搅拌器，以180r/min的转速搅拌，在30℃、自然通风条件下培养16h，得到活化菌培养物；按重量份数计，将40份玉米秸秆粉、20份麦麸皮、8份玉米粉、70份蒸馏水、3份磷酸二氢钾、1份柠檬酸氢二铵放入发酵罐中，向发酵罐中加入20份活化菌培养物，在38℃下密封发酵5天，得到发酵液；将发酵液置于高速离心机中，以3000r/min的转速高速离心10min，去除上层液，得到菌泥，将菌泥置于真空冷冻干燥机的真空室中，打开真空泵和冷却泵，待冷却室的温度降到-15℃后，打开冷却室和真空室的阀门，保持连通状态，当两室温度恒定在-15℃后，给冷却室的加热板供电，待冷却室温度达到-10℃，冻干立即停止，得到高效秸秆发酵剂。
实例2
按重量份数计，将25份玉米秸秆置于粉碎机中粉碎，过100目筛得到玉米秸秆粉，称取25份琼脂、3份酵母粉、6份麦麸、22份玉米秸秆粉置于烧杯中，水浴加热至95℃，保温12min后得到斜面保存培养基；按重量份数计，将11份蛋白胨、9份葡萄糖、12份酵母膏，52份质量分数为0.9%生理盐水置于培养皿中，搅拌混合4min，得到液体活化培养基，将液体活化培养基置于温度条件为122℃、气压条件为0.15MPa的高压蒸汽中灭菌17min，得到灭菌液体活化培养基；将双氮纤维单孢菌、微黄纤维单孢菌及枯草芽孢杆菌的菌种按质量比1︰1︰2混合，得到混合菌种，向斜面保存培养基中接入斜面保存培养基质量6%的混合菌种，置于32℃下培养19h，得到斜面种子培养物；再将灭菌液体活化培养基质量9%的斜面种子培养物，接种到灭菌液体活化培养基中，接种后，将灭菌液体活化培养基置于带有通风装置的锥形瓶中，开启磁力搅拌器，以190r/min的转速搅拌，在32℃、自然通风条件下培养17h，得到活化菌培养物；按重量份数计，将45份玉米秸秆粉、25份麦麸皮、9份玉米粉、75份蒸馏水、4份磷酸二氢钾、1份柠檬酸氢二铵放入发酵罐中，向发酵罐中加入22份活化菌培养物，在40℃下密封发酵6天，得到发酵液；将发酵液置于高速离心机中，以3100r/min的转速高速离心12min，去除上层液，得到菌泥，将菌泥置于真空冷冻干燥机的真空室中，打开真空泵和冷却泵，待冷却室的温度降到-13℃后，打开冷却室和真空室的阀门，保持连通状态，当两室温度恒定在-13℃后，给冷却室的加热板供电，待冷却室温度达到-7℃，冻干立即停止，得到高效秸秆发酵剂。
实例3
按重量份数计，将30份玉米秸秆置于粉碎机中粉碎，过100目筛得到玉米秸秆粉，称取30份琼脂、4份酵母粉、7份麦麸、25份玉米秸秆粉置于烧杯中，水浴加热至100℃，保温15min后得到斜面保存培养基；按重量份数计，将12份蛋白胨、10份葡萄糖、15份酵母膏， 55份质量分数为0.9%生理盐水置于培养皿中，搅拌混合5min，得到液体活化培养基，将液体活化培养基置于温度条件为125℃、气压条件为0.16MPa的高压蒸汽中灭菌30min，得到灭菌液体活化培养基；将双氮纤维单孢菌、微黄纤维单孢菌及枯草芽孢杆菌的菌种按质量比1︰1︰2混合，得到混合菌种，向斜面保存培养基中接入斜面保存培养基质量8%的混合菌种，置于35℃下培养20h，得到斜面种子培养物；再将灭菌液体活化培养基质量10%的斜面种子培养物，接种到灭菌液体活化培养基中，接种后，将灭菌液体活化培养基置于带有通风装置的锥形瓶中，开启磁力搅拌器，以200r/min的转速搅拌，在33℃、自然通风条件下培养18h，得到活化菌培养物；按重量份数计，将50份玉米秸秆粉、30份麦麸皮、10份玉米粉、80份蒸馏水、5份磷酸二氢钾、2份柠檬酸氢二铵放入发酵罐中，向发酵罐中加入25份活化菌培养物，在42℃下密封发酵7天，得到发酵液；将发酵液置于高速离心机中，以3200r/min的转速高速离心15min，去除上层液，得到菌泥，将菌泥置于真空冷冻干燥机的真空室中，打开真空泵和冷却泵，待冷却室的温度降到-10℃后，打开冷却室和真空室的阀门，保持连通状态，当两室温度恒定在-10℃后，给冷却室的加热板供电，待冷却室温度达到-5℃，冻干立即停止，得到高效秸秆发酵剂。
对比例
以广东某公司生产的高效秸秆发酵剂作为对比例 对本发明制得的高效秸秆发酵剂和对比例中的高效秸秆发酵剂进行性能检测，检测结果如表1所示：
1、测试方法：
发酵速度测试方法：先将农作物秸秆置于秸秆粉碎机中粉碎成碎片，并将碎片均匀撒入四块田地，控制每块田地撒入量为7500～8500kg/hm2，撒入完毕，再将本发明的实例1～3和对比例中的高效秸秆发酵剂均匀撒于各田间，控制每块田地用量为25～28kg/hm2，随后进行翻耕，将秸秆和发酵剂一同翻入地下，间隔5～6天再翻耕一次，观察秸秆腐熟的时间，时间越短说明发酵剂的效率越高，发酵剂越高效。
表1
| 测试项目 | 实例1 | 实例2 | 实例3 | 对比例 |
| 腐熟时间（d） | 6 | 7 | 8 | 14 |
| 活菌数（cfu/ml） | 1.7×1010 | 1.9×1010 | 2.2×1010 | 1.2×1010 |
根据上述中数据可知，本发明制得的高效秸秆发酵剂的秸秆腐熟时间短，发酵剂效率高，活菌数高，具有广阔的应用前景。
Claims (7)
1.一种高效秸秆发酵剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）按重量份数计，将20～30份玉米秸秆置于粉碎机中粉碎，过筛得到玉米秸秆粉，称取20～30份琼脂、2～4份酵母粉、5～7份麦麸、20～25份玉米秸秆粉置于烧杯中，水浴加热，保温后，得到斜面保存培养基；
（2）按重量份数计，将10～12份蛋白胨、8～10份葡萄糖、10～15份酵母膏，50～55份生理盐水置于培养皿中，搅拌混合，得到液体活化培养基，将液体活化培养基置于高压蒸汽中灭菌，得到灭菌液体活化培养基；
（3）将双氮纤维单孢菌、微黄纤维单孢菌及枯草芽孢杆菌的菌种混合，得到混合菌种，向斜面保存培养基中接入混合菌种，培养得到斜面种子培养物；
（4）再将斜面种子培养物接入到灭菌液体活化培养基中，接种后，将灭菌液体活化培养基置于带有通风装置的锥形瓶中，开启磁力搅拌器搅拌，自然通风条件下培养，得到活化菌培养物；
（5）按重量份数计，将40～50份玉米秸秆粉、20～30份麦麸皮、8～10份玉米粉、70～80份蒸馏水、3～5份磷酸二氢钾、1～2份柠檬酸氢二铵放入发酵罐中，向发酵罐中加入20～25份活化菌培养物，密封发酵，得到发酵液；
（6）将发酵液置于高速离心机中离心，去除上层液，得到菌泥，将菌泥置于真空冷冻干燥机的真空室中，打开真空泵和冷却泵，待冷却室的温度下降后，打开冷却室和真空室的阀门，保持连通状态，当两室温度恒定后，给冷却室的加热板供电，冷却室温度上升，冻干立即停止，得到高效秸秆发酵剂。
2.根据权利要求1所述的一种高效秸秆发酵剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的标准筛规格为100目，水浴加热后温度为90～100℃，保温时间为10～15min。
3.根据权利要求1所述的一种高效秸秆发酵剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的生理盐水的质量分数为0.9%，搅拌混合时间为3～5min，高压蒸汽的温度条件为120～125℃、气压条件为0.14～0.16MPa，灭菌时间为15～30min。
4.根据权利要求1所述的一种高效秸秆发酵剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的双氮纤维单孢菌、微黄纤维单孢菌及枯草芽孢杆菌的菌种混合的质量比为1︰1︰2 ，混合菌种的接入量为斜面保存培养基质量5～8%，培养温度为30～35℃，培养时间为18～20h。
5.根据权利要求1所述的一种高效秸秆发酵剂的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的斜面种子培养物的接入量为灭菌液体活化培养基质量的8～10%，搅拌转速为180～200r/min，培养温度为30～33℃，培养时间为16～18h。
6.根据权利要求1所述的一种高效秸秆发酵剂的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述的密封发酵温度为38～42℃，发酵时间为5～7天。
7.根据权利要求1所述的一种高效秸秆发酵剂的制备方法，其特征在于：步骤（6）所述的高速离心机的离心转速为3000～3200r/min，离心时间为10～15min，冷却室的温度下降后温度为-15～-10℃，两室温度恒定后为-15～-10℃，冷却室温度上升后为-10～-5℃。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180126 |
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