CN108034650A - 一种微生物菌剂载体及其制备方法与应用 - Google Patents

一种微生物菌剂载体及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于微生物发酵领域，具体公开了一种微生物菌剂载体及其制备方法与应用。所述微生物菌剂载体的方法为：将餐厨废弃物经机械分选和破碎挤压后，调节C/N比、水分和pH值后接种高温好氧菌，对餐厨废弃物进行高温好氧发酵处理，将发酵结束的物料进行筛分粉碎后，得到微生物菌剂载体。本发明所述的微生物菌剂载体中的有机质可以供土壤中的微生物分解利用，能够丰富土壤中的微生物的种类和数量，丰富的微生物能够使动物尸体和植物残骸转化成腐殖质，从而达到改善土壤结构、提升土壤品质的效果，进而提高农作物的品质。

Description

一种微生物菌剂载体及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于微生物发酵领域，具体地说，涉及一种微生物菌剂载体及其制备方法与应用。
背景技术
中国拥有地球上7％的耕地，但化肥和农药的使用量却是全球总量的35％。我国化肥的平均利用率仅35％左右，低于美国等发达国家5-10％。大量使用农药、化肥不仅会造成土壤板结、持水能力下降、肥力下降、品质下降、直接影响农户收入，还会造成土壤和地下水污染、破坏生态环境、影响人们的生活生存品质和健康。所以，使用有机肥、农用微生物菌剂的有机种植管理势在必行。
农用微生物菌剂是利用菌种和载体通过离心混合、喷雾干燥、冷冻干燥等方式混配而成。目前微生物菌剂使用较多的载体有沸石粉、硅藻土、蛭石、膨润土等无机材料，也有草炭、风化煤等惰性有机质材料。但是使用活性有机质作为微生物菌剂载体材料的较少。
虽然，公开号为CN105907685A的中国专利申请公开了一种复合微生物菌剂的制备方法，将剩菜剩饭过滤后的滤渣与处理过的花生壳、菜籽油经机械搅拌简单混合，即作为菌剂载体与微生物发酵液浸泡接触。然而，该技术方案中，所述菌剂载体由于未经过生化处理，导致其中各组分的功效发挥比较有限，并不能被微生物高效的分解得到充足的有机质。
因此，急需开发一种由餐厨废弃物制备的微生物菌剂载体，在满足微生物菌剂载体各项要求的同时，还能使制备得到的菌剂在施入土壤后更好地提升土壤有机质、提高土壤蓄水能力、改善土壤板结等问题，从而提高农作物的品质。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种由餐厨废弃物通过发酵制备而成的微生物菌剂载体及其制备方法与应用。
为了实现本发明的目的，本发明的技术方案如下：
第一方面，本发明提供一种由餐厨废弃物制备微生物菌剂载体的方法。
所述方法涉及三个处理系统，如图1所示：
(1)餐厨废弃物物理处理系统，包括收料系统、机械分选和破碎挤压系统；
(2)生化处理系统，加入调整材调节C/N比、调节水分、pH值并接种高温好氧菌，对餐厨废弃物进行高温好氧发酵处理；
(3)筛分粉碎系统，将发酵结束的物料进行筛分粉碎后，形成微生物菌剂载体。
进一步地，所述方法具体包括如下步骤，：
(1)对餐厨废弃物进行收集；
(2)对收集的餐厨废弃物进行机械分选：将分选得到的餐厨废液投入综合污水处理，将分选得到的纸制品、木制品等投入焚烧，将分选得到的餐厨加工固体废料和食物残渣投入下一步处理；
机械分选步骤可采用常规操作进行，例如，可采用振动格栅分选机(专利号：ZL200910085142.1)进行，本发明不局限使用该设备进行机械分选；
(3)对步骤(2)获得的物料进行破碎挤压，至粒径≤1cm；
破碎挤压步骤也可采用常规操作进行，例如，可采用破袋布料机进行，本发明不局限使用该设备进行破碎挤压；
注：前述步骤(1)至步骤(3)还可参考专利号ZL200910085121.X公开的餐厨垃圾预处理工艺进行；
(4)向步骤(3)获得的物料中加入调整材调节C/N比为25～30∶1、调节水分含量为40～60％，调节pH值为6.0～7.5；
其中，所使用的调整材为稻壳粉、花生壳、菇渣、中药渣的一种或多种；
调节pH值优选采用乙酸或氨水；
(5)向步骤(4)获得物料中接种高温好氧菌，在温度60～80℃、压力-40～-10Pa、含水量40～60％、物料搅拌设备转速10～30rpm、搅拌过程中通氧量根据物料发酵过程自动调节，对餐厨废弃物进行高温好氧发酵处理，发酵时间为8～16h；
其中，所使用的高温好氧菌可选自枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、细黄链霉菌、米曲霉、黑曲霉中的一种或多种，优选为枯草芽孢杆菌、细黄链霉菌、黑曲霉；
(6)将发酵结束的物料进行6mm×6mm的筛网筛分，对筛上物进行粉碎处理，粉碎至5mm后，与前述过筛物料混合，得到微生物菌剂载体。
第二方面，本发明提供了由前述方法制备得到的微生物菌剂载体(简称载体)。
采用本发明所述方法制备得到的微生物菌剂载体，其其水分≤20％，有机质≥60％，养分2～4％，吸水率50～80g/100g载体，菌体去除率50～80％，载体负载量100～150mg/L。
其中，养分指(氮+五氧化二磷+氧化钾)的质量分数(以烘干基计)。
其中，菌体去除率和载体负载量的测定方法如下：
在无菌条件下，将2.0g载体加入到装有90mL牛肉膏蛋白胨液体培养基的250mL三角瓶中，37℃，pH7.2，混匀，然后加入10mL培养24h的菌悬液，在恒温摇床上吸附30min，测定不同载体的菌体去除率Q和载体负载量L，来评价菌体的吸附能力。
菌量的计量以离心分离后的细胞湿重为标准，
菌体去除率Q(％)＝(C-C’)/C×100％；
其中C、C’分别为吸附前后溶液中的菌体的质量浓度(mg/L)；
载体负载量L(mg/g)＝(C-C’)/C0，其中，C0为载体用量(g/L)。
第三方面，本发明提供了所述微生物菌剂载体在制备微生物菌剂方面的应用。
所述应用具体为，将所述微生物菌剂载体与微生物菌种或微生物发酵液或微生物培养液混合。
所述微生物菌种或微生物发酵液或微生物培养液中的微生物，可选自巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、嗜热侧孢霉、米曲霉、细黄链霉菌、弗氏链霉菌中的一种或多种。
当将所述微生物菌剂载体与固体微生物菌种混合时，将二者以质量比为30-100:1的比例混合，混合后包装、检测、出厂。
各种剂型产品的有效活菌数指标要求参考GB 20287-2006农用微生物菌剂。
单位：亿/g或亿/mL
当将所述微生物菌剂载体与液体微生物菌种(例如微生物发酵液或微生物培养液)混合时，将二者以质量体积比为10-50:1(kg/L)混合后，经过低温干燥、制粒等工序后包装、检测、出厂。
需要说明的是，利用本发明所述微生物菌剂载体所制备得到的产品也属于本发明的保护范围。
本发明的有益效果至少在于：
本发明提供了一种由餐厨废弃物通过发酵制备而成的微生物菌剂载体及其制备方法与应用。所述载体中的有机质可以供土壤中的微生物分解利用，能够丰富土壤中的微生物的种类和数量，丰富的微生物能够使动物尸体和植物残骸转化成腐殖质，最后达到改善土壤结构、提升土壤品质的效果。
因此，由本发明所提供的微生物菌剂载体制备得到的菌剂，提高土壤有机质和易氧化有机质，提高土壤蓄水能力，改善土壤板结等问题，从而提高农作物的品质。
附图说明
图1为本发明所述微生物菌剂载体的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的优选实施方式进行详细说明。需要理解的是以下实施例的给出仅是为了起到说明的目的，并不是用于对本发明的范围进行限制。本领域的技术人员在不背离本发明的宗旨和精神的情况下，可以对本发明进行各种修改和替换。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
如图1所示，将从餐厨垃圾收运车收集得到的餐厨废弃物，依次采用以下步骤进行处理：
(1)使用收料机对餐厨废弃物进行收集；
(2)使用振动格栅分选机(专利号：ZL200910085142.1)进行机械分选：将分选得到的餐厨废液投入综合污水处理，将分选得到的纸制品、木制品等投入焚烧，将分选得到的餐厨加工固体废料和食物残渣投入下一步处理；
(3)使用破袋布料机对步骤(2)获得的物料进行破碎挤压，至粒径≤1cm；
(4)向步骤(3)获得的物料中加入调整材调节C/N比为25～30∶1、调节水分含量为55％，调节pH值为6.0～7.5；
其中，所使用的调整材为稻壳粉和中药渣，二者质量比为4:1；
调节pH值采用乙酸或氨水；
(5)向步骤(4)获得物料中接种高温好氧菌，在温度65℃、压力-15Pa、含水量40～50％、物料搅拌设备转速10～15rpm、搅拌过程中通氧量根据物料发酵过程自动调节，对餐厨废弃物进行高温好氧发酵处理，发酵时间为8～10h；
其中，所使用的高温好氧菌选自地衣芽孢杆菌和米曲霉。
(6)将发酵结束的物料进行6mm×6mm的筛网筛分，对筛上物进行粉碎处理，粉碎至5mm后，与前述过筛物料混合，得到微生物菌剂载体。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：
步骤(4)中所使用的调整材为稻壳粉和菇渣，二者质量比为3:1；
步骤(5)中向步骤(4)获得物料中接种高温好氧菌，在温度72℃、压力-25Pa、含水量55％、物料搅拌设备转速10～20rpm、搅拌过程中通氧量根据物料发酵过程自动调节，对餐厨废弃物进行高温好氧发酵处理，发酵时间为12～14h；
其中，所使用的高温好氧菌选自地衣芽孢杆菌和米曲霉。
实施例3
将枯草芽孢杆菌、嗜热毁丝霉、米曲霉经过保藏菌种——菌种活化——一级种子液——二级种子液——固态培养——干燥的工序，形成菌种。
将10kg枯草芽孢杆菌菌剂、5kg嗜热毁丝霉菌剂、5kg米曲霉菌剂与980kg实施例1所制备的微生物菌剂载体混合均匀，得到畜禽粪便类有机物料腐熟剂。其中所述畜禽粪便类有机物料腐熟剂中，有益活菌数≥0.5亿/克，蛋白酶活≥15U/g，水分≤35％，pH为5.5-8.5。
实施例4
将枯草芽孢杆菌、嗜热毁丝霉经过保藏菌种——菌种活化——一级种子液——二级种子液——固态培养——干燥的工序，形成菌种。
将10kg枯草芽孢杆菌菌剂、10kg嗜热毁丝霉菌剂与980kg实施例2制备的微生物菌剂载体混合均匀，得到秸秆类有机物料腐熟剂。其中所述畜禽粪便类有机物料腐熟剂中，有益活菌数≥0.5亿/克，纤维素酶活≥30U/g，水分≤35％，pH为5.5-8.5。
实施例5
将枯草芽孢杆菌、嗜热毁丝霉经过保藏菌种——菌种活化——一级种子液——二级种子液——三级液态培养——储罐的工序，形成菌种。
将100L侧孢芽孢杆菌菌液与900kg实施例1制备微生物菌剂载体混合均匀，得到农用微生物菌剂。其中所述农用微生物菌剂中，有益活菌数≥2.0亿/克，水分≤35％，pH为5.5-8.5。
实施例6
将实施例1制备的微生物菌剂载体与20亿/g的细黄链霉菌菌剂以质量比为39:1的比例混合，或将所述微生物菌剂载体与液体微生物菌种以质量体积比为10-50:1混合，即为含有20亿/g细黄链霉菌的农用微生物菌剂。
在基础施肥60kg该农用微生物菌剂的处理中，与对照比较(基础施肥900kg普通商品有机肥)，在以下几个方面表面突出：
土壤有机质提升：在有机质含量在1.5-2.5％的土壤，有机质平均每年提升0.15％；在有机质含量在≧2.5％的土壤，有机质平均每年提升0.13％。
土壤品质提升：土壤中的微生物总量显著增加，尤其放线菌数量上升趋势非常明显，数量平均增加了2个数量级，表明土壤活性提高、抗病能力增强；土壤容重平均值由1.5g/cm3降低到1.3g/cm3，土壤透水、透气性增强。
产品品质提升：在同等成熟度情况下，草莓产品可溶性固形物提高了近3.1度；总酸降低了8.5％；维生素C提高了34％。
需要说明的是，当将其中的微生物菌剂载体替换为实施例2所制备的微生物菌剂载体后，也具有相同或相似的技术效果。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种由餐厨废弃物制备微生物菌剂载体的方法，其特征在于，将餐厨废弃物经机械分选和破碎挤压后，调节C/N比为25～30∶1、水分为40～60％、pH值为6.0～7.5并接种高温好氧菌，对餐厨废弃物进行高温好氧发酵处理，将发酵结束的物料进行筛分粉碎后，得到微生物菌剂载体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高温好氧菌选自枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、细黄链霉菌、米曲霉、黑曲霉中的一种或多种，优选为枯草芽孢杆菌、和/或细黄链霉菌、和/或黑曲霉。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，接种高温好氧菌后，在60～80℃对餐厨废弃物进行高温好氧发酵处理。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)对餐厨废弃物进行收集；
(2)对收集的餐厨废弃物进行机械分选，将分选得到的餐厨加工固体废料和食物残渣投入下一步处理；
(3)对步骤(2)获得的物料进行破碎挤压，至粒径≤1cm；
(4)向步骤(3)获得的物料中加入调整材调节C/N比为25～30∶1，调节水分含量为40～60％，调节pH值为6.0～7.5；
其中，所使用的调整材为稻壳粉、花生壳、菇渣、中药渣的一种或多种；
(5)向步骤(4)获得物料中接种高温好氧菌，在温度60～80℃、压力-40～-10Pa、含水量40～60％、物料搅拌设备转速10～30rpm的条件下对餐厨废弃物进行高温好氧发酵处理，发酵时间为8～16h；
搅拌过程中通氧量根据物料发酵过程自动调节；
其中，所使用的高温好氧菌选自枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、细黄链霉菌、米曲霉、黑曲霉中的一种或多种，优选为枯草芽孢杆菌、和/或细黄链霉菌、和/或黑曲霉；
(6)将发酵结束的物料进行6mm×6mm的筛网筛分，对筛上物进行粉碎处理，粉碎至5mm后，与前述过筛物料混合，得到微生物菌剂载体。
5.由权利要求1～4任一项所述的方法制备得到的微生物菌剂载体。
6.根据权利要求5所述的微生物菌剂载体，其特征在于，其水分≤20％，有机质≥60％，养分2～4％，吸水率50～80g/100g载体，菌体去除率50～80％，载体负载量100～150mg/L。
7.权利要求5或6所述的微生物菌剂载体在制备微生物菌剂方面的应用，其特征在于，将所述微生物菌剂载体与微生物菌种混合。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述微生物菌种选自枯草芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、嗜热侧孢霉、米曲霉、细黄链霉菌、弗氏链霉菌中的一种或多种。
9.根据权利要求7或8所述的应用，其特征在于，将所述微生物菌剂载体与固体微生物菌种以质量比为30-100:1的比例混合，或将所述微生物菌剂载体与液体微生物菌种以质量体积比为10-50:1(kg/L)混合。
10.由权利要求5或6所述的微生物菌剂载体制备得到的产品。
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