CN109097313B - 一种芽孢杆菌的发酵方法及应用 - Google Patents

一种芽孢杆菌的发酵方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种芽孢杆菌的发酵方法,发酵过程中所采用的培养基按照重量份数计包括如下物质:酵母发酵废弃物150份‑300份,氯化钠3份‑6份,玉米粉3份‑6份,一水硫酸锰0.3份‑0.5份,水700份‑800份。本发明还涉及该方法制备得到的芽孢杆菌孢子粉的应用。发酵得到的芽孢杆菌发酵液制成芽孢杆菌孢子粉后复配其他植物营养物质,例如海藻提取物,最后复配成生物有机肥,不仅对土壤团粒结构有较大的改善,改善土壤的微生物环境,有效预防土壤病害,减少农药的用量;而且可以减少我国化肥的投入,显著提高土壤有机质含量和改善土壤生物活性,对提高土壤肥力、作物产量和品质及增强作物抗逆性具有相当重要的作用。

Description

一种芽孢杆菌的发酵方法及应用
技术领域
本发明属于微生物技术领域,具体涉及一种芽孢杆菌的发酵方法及其应用。
背景技术
酵母是属于单细胞真菌,在有氧和无氧环境下都能生存,属于兼性厌氧菌。酵母是人类利用最早、利用数量最大的一种单细胞微生物,可用于酿造生产。酵母菌在自然界分布广泛,多数酵母可以分离于富含糖类的环境中,比如一些水果(葡萄、苹果、桃等)或者植物分泌物(如仙人掌的汁)或甘蔗。发酵所用的原料通常以淀粉、糖蜜或其他农副产品为主,只要加入少量的有机和无机氮源就可进行反应。
酵母生产中以甘蔗糖蜜为发酵底物,加入少量的有机无机氮源来生产食用酵母菌,在这个生产的过程中,提取出酵母菌孢子后会剩余很多废弃物,如蔗渣、废酵母以及一些矿物质。对这些酵母生产中的废弃物的处理已经成为一些酵母生产公司的重大难题。目前,这些废弃物的主要处理方式是干燥后作为饲料或直接排放,有效成分没有得到充分利用,既对环境造成极大的污染,又造成了资源浪费。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足,对酵母发酵过程中产生的废弃物进行无害化处理,使其有效成分得到充分利用,减少废弃物对环境的污染;提供了一种芽孢杆菌的发酵方法。
本发明的具体技术方案如下:
一种芽孢杆菌的发酵方法,发酵过程中所采用的培养基按照重量份数计包括如下物质:
优选的,发酵过程中所采用的培养基按照重量份数计包括如下物质:
优选的,所述的发酵方法具体包括如下步骤:
将芽孢杆菌接种于培养基中,于25-35℃条件下发酵培养45-50h,发酵完成后,得到芽孢杆菌发酵液,芽孢杆菌发酵液经喷雾干燥得到芽孢杆菌孢子粉。
温度过高或过低都不适合微生物生长,因此本发明的发酵培养温度优选为25-35℃。
优选的,所述的发酵方法具体包括如下步骤:
将芽孢杆菌接种于培养基中,于25-35℃、pH为6.5-7.5的条件下摇床培养45-50h,发酵完成后,得到芽孢杆菌发酵液;所述摇床转速为120~180r/min,芽孢杆菌发酵液经喷雾干燥得到芽孢杆菌孢子粉。
本发明将芽孢杆菌接种于培养基中,于pH为6.5-7.5、摇床转速为120~180r/min的条件下发酵培养,更加有利于微生物的生长。
较高的接种量可以节约发酵时间,但只是在一定范围内;优选的,所述芽孢杆菌的接种量为2%~5%。
优选的,所述芽孢杆菌选自解淀粉芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌中的一种或几种。
本发明还提供了所述的发酵方法制得的芽孢杆菌孢子粉。
本发明还提供了所述的芽孢杆菌孢子粉在生物有机肥中的应用。
本发明还提供了所述的含有芽孢杆菌孢子粉的生物有机肥,按照重量份数计包括如下物质:
由于酵母生产过程中的废弃物其有机营养成分含量较高,主要含有腐熟型有机质、腐植酸、氨基酸、高吸收率各种矿质元素,同时含有发酵过程中产生的类生长因子,将该废弃物作为芽孢杆菌发酵的底物,对其进行无害化处理,使其有效成分得到充分利用,减少废弃物对环境的污染。
将酵母生产过程中的废弃物作为芽孢杆菌发酵的底物、添加的有机无机氮源的量也会降低,降低成本。发酵得到的芽孢杆菌发酵液制成芽孢杆菌孢子粉后复配其他植物营养物质,例如海藻提取物,最后复配成生物有机肥,不仅对土壤团粒结构有较大的改善,改善土壤的微生物环境,有效预防土壤病害,减少农药的用量;而且可以减少我国化肥的投入,显著提高土壤有机质含量和改善土壤生物活性,对提高土壤肥力、作物产量和品质及增强作物抗逆性具有相当重要的作用。
有效预防土壤病害,减少农药的用量的原理如下:
首先,本发明添加了芽孢杆菌,而其芽孢杆菌包括枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌中的至少一种,通过成功定殖至植物根际、体表或体内,同病原菌竞争植物周围的营养、分泌抗菌物质抑制病原菌生长,同时诱导植物防御系统抵御病原菌入侵,从而达到生防的目的。
其次,本发明中添加了海藻提取物,海藻提取物中含有海藻多糖及低聚糖、甜菜碱、酚类多聚化合物、甾醇和植物内源激素,能够增强吸水性和对无机离子、重金属的螯和作用,调节细胞的渗透压,保护一系列酶的活性,提高植物机体免疫力和光合作用,增强作物的抗逆性,从而强壮植株抵御病虫害。
具体实施方式
以下结合具体实施例进一步说明本发明。
本发明所述的“酵母发酵废弃物”是指以甘蔗糖蜜为发酵底物的酵母生产过程中产生的废弃物。
本发明所采用的喷雾干燥为本领域内常规的喷雾干燥即可。
实施例1
一种芽孢杆菌的发酵方法,具体包括如下步骤:
将芽孢杆菌接种于培养基中,于25℃、pH为6.5-7.5的条件下摇床培养45h,发酵完成后,得到芽孢杆菌发酵液,芽孢杆菌发酵液经喷雾干燥得到芽孢杆菌孢子粉;所述摇床转速为180r/min。
所述培养基按照重量份数计包括如下物质:酵母发酵废弃物150份,氯化钠6份,玉米粉3份,一水硫酸锰0.5份,水750份。
一种含有上述制得的芽孢杆菌孢子粉的生物有机肥,按照重量份数计包括如下物质:尿素20份,氮钾复合肥30份,磷酸二氢铵25份,海藻提取物400份,腐植酸钾500份,上述制得的芽孢杆菌孢子粉100份。
实施例2
一种芽孢杆菌的发酵方法,具体包括如下步骤:
将芽孢杆菌接种于培养基中,于30℃、pH为6.5-7.5的条件下摇床培养50h,发酵完成后,得到芽孢杆菌发酵液;所述摇床转速为160r/min。
所述培养基按照重量份数计包括如下物质:酵母发酵废弃物300份,氯化钠4份,玉米粉6份,一水硫酸锰0.3份,水800份。
一种含有上述制得的芽孢杆菌孢子粉的生物有机肥,按照重量份数计包括如下物质:尿素30份,氮钾复合肥20份,磷酸二氢铵20份,海藻提取物500份,腐植酸钾550份,上述制得的芽孢杆菌孢子粉150份。
实施例3
一种芽孢杆菌的发酵方法,具体包括如下步骤:
将芽孢杆菌接种于培养基中,于35℃、pH为6.5-7.5的条件下摇床培养48h,发酵完成后,得到芽孢杆菌发酵液;所述摇床转速为120r/min。
所述培养基按照重量份数计包括如下物质:酵母发酵废弃物230份,氯化钠3份,玉米粉5份,一水硫酸锰0.4份,水700份。
一种含有上述制得的芽孢杆菌孢子粉的生物有机肥,按照重量份数计包括如下物质:尿素25份,氮钾复合肥28份,磷酸二氢铵30份,海藻提取物600份,腐植酸钾600份,上述制得的芽孢杆菌孢子粉200份。
实施例4
一种芽孢杆菌的发酵方法,具体包括如下步骤:
将芽孢杆菌接种于培养基中,于30℃、pH为6.5-7.5的条件下摇床培养48h,发酵完成后,得到芽孢杆菌发酵液;所述摇床转速为140r/min。
所述培养基按照重量份数计包括如下物质:酵母发酵废弃物250份,氯化钠4份,玉米粉5份,一水硫酸锰0.5份,水750份。
一种含有上述制得的芽孢杆菌孢子粉的生物有机肥,按照重量份数计包括如下物质:尿素28份,氮钾复合肥25份,磷酸二氢铵28份,海藻提取物550份,腐植酸钾530份,上述制得的芽孢杆菌孢子粉120份。
生物有机肥在番茄上的肥效试验
生物有机肥是实施例1制得的生物有机肥,为进一步验证该产品在蔬菜作物上的应用效果,在上海童年记忆果蔬专业合作社番茄作物上进行了试验。应用效果报告如下:
1材料与方法
1.1材料
1.1.1试验土壤
试验安排在上海童年记忆果蔬专业合作,土壤为水稻土(潮沙泥),质地重壤,肥力中等,地力均匀。该田块耕层土壤养分为有机质21.7g/kg,碱解氮含量113mg/kg,有效磷(P2O5)含量为31.4mg/kg,速效钾(K2O)含量为136mg/kg,pH 5.5。前插作物为菠菜。
1.1.2供试作物
供试作物为番茄-红花,栽培密度800株/亩,行距120cm,株距60cm。
1.2方法
本试验设4个处理,三次重复,小区随机排列,小区面积30m2
处理1:常规施肥+生物有机肥。在常规施肥一致的基础上,基施60kg/亩生物有机肥;
处理2:常规施肥+灭活生物有机肥。与处理1同期施等量灭活生物有机肥;
处理3:常规施肥+基肥牛粪4吨/亩,复合肥(17-17-17)50kg/亩。追施复合肥(15-15-15)15kg/亩,尿素15kg/亩。
处理4:空白对照。不施用任何肥料。
试验地番茄于2017年2月25日移栽,6月18日收获结束,试验地块田间整枝、锄草、浇水、病虫害防治等措施保持一致,收获时以小区为单位单收单称分别计产。
2结果与分析
2.1不同处理对番茄品质的影响
试验番茄施用生物有机肥,处理1番茄株高较处理2、处理3、处理4分别增加3.0cm、5.1cm、9.0cm;处理1单果重较处理2、处理3、处理4分别增加3.0g、5.1g、8.8g;处理1单株结果数较处理2、处理3、处理4分别增加3.6个、5.8个、8.1个。
表1番茄果实品质分析结果
2.2不同处理对番茄产量的影响
在番茄成熟后,进行采收,称其重量并每次记录采收量,累积小区产量,各处理番茄产量见表2.处理1与处理2、处理3、处理4比较,分别增产139.3kg/亩、207.5kg/亩、287.5kg/亩,增产率分别为7.3%、11.2%、16.2%。从表3和表4可以看出处理1与处理2、处理3、处理4产量差异均达极显著水平。结果表明,施用生物有机肥有较好的增产作用。
表2不同处理对番茄试验产量的影响
表3方差分析结果
表4多重比较表
2.3番茄施用生物有机肥的经济效益分析
与常规施肥相比,在施用供试肥料的情况下用肥成本较常规施肥的成本有所升高,但由于供试肥料处理提高番茄质量、增加产量,经济效益显著提高,利润增幅达6.2%(表5)。
表5供试肥料与常规施肥对番茄经济效益的影响
注:肥料价格:牛粪75元/吨,复合肥4400元/吨;供试肥料10000元/吨。(农本仅考虑肥料投入因素)
3小结
本试验结果表明,番茄上施用上海芳甸生物科技有限公司生产的生物有机肥,处理1与处理2、处理3、处理4比较,分别增产139.3kg/亩、207.5kg/亩、287.5kg/亩,增产率分别为7.3%、11.2%、16.2%,处理1与处理2、处理3、处理4产量差异皆达极显著水平,在常规施肥基础上,施用生物有机肥,每公顷可新增纯收入高达9675元,具良好的增产增收效果。
生物有机肥在黄瓜上的肥效试验报告
生物有机肥是实施例2制得的生物有机肥,为进一步验证该产品在蔬菜作物上的应用效果,在上海童年记忆果蔬专业合作社黄瓜作物上进行了试验。应用效果报告如下:
1材料与方法
1.1材料
1.1.1试验土壤
试验安排在上海童年记忆果蔬专业合作,土壤为水稻土(潮沙泥),质地重壤,肥力中等,地力均匀。该田块耕层土壤养分为有机质23.8g/kg,碱解氮含量123.6mg/kg,有效磷(P2O5)含量为31.6mg/kg,速效钾(K2O)含量为143mg/kg,pH 7.6。前插作物为大豆。
1.1.2供试作物
供试作物为黄瓜,品种为“碧玉”。
1.2方法
本试验设4个处理,三次重复,小区随机排列,小区面积30m2
处理1:常规施肥+生物有机肥。在常规施肥一致的基础上,基施60kg/亩生物有机肥;
处理2:常规施肥+灭活生物有机肥。与处理1同期施等量灭活生物有机肥;
处理3:常规施肥。2017年3月初整地,基肥牛粪4吨/亩,复合肥(17-17-17)50kg/亩。3月中旬进行移栽,栽培密度是2300株/亩。追施复合肥(15-15-15)15kg/亩,尿素15kg/亩。
处理4:空白对照。不施用任何肥料。
试验地黄瓜于2017年3月2日移栽,5月25日-7月25日收获截止,收获时以小区为单位单收单称分别计产。
2结果与分析
2.1不同处理对黄瓜品质的影响
试验黄瓜施用生物有机肥,处理1黄瓜首次采摘日期较处理2、处理3、处理4分别提前4天、4天、7天;处理1单果重较处理2、处理3、处理4分别增加9.3g、12.6g、16.5g;处理1正品率较处理2、处理3、处理4分别提高3.1个、5.3个、7.4个百分点。
表1黄瓜果实品质分析结果
2.2不同处理对黄瓜产量的影响
在黄瓜成熟后,进行采收,称其重量并每次记录采收量,累积小区产量,各处理黄瓜产量见表2.处理1与处理2、处理3、处理4比较,分别增产280.8kg/亩、419.3kg/亩、579.3kg/亩,增产率分别为7.5%、11.6%、16.7%。从表3和表4可以看出处理1与处理2、处理3、处理4产量差异均达极显著水平。结果表明,施用生物有机肥有较好的增产作用。
表2不同处理对黄瓜试验产量的影响
表3方差分析结果
表4多重比较表
2.3黄瓜施用生物有机肥的经济效益分析
与常规施肥相比,在施用供试肥料的情况下用肥成本较常规施肥的成本有所升高,但由于供试肥料处理提高黄瓜质量、增加产量,经济效益显著提高,利润增幅达3.6%(表5)。
表5供试肥料与常规施肥对黄瓜经济效益的影响
注:肥料价格:牛粪75元/吨,复合肥4400元/吨;供试肥料10000元/吨。(农本仅考虑肥料投入因素)
3小结
本试验结果表明,黄瓜上施用上海芳甸生物科技有限公司生产的生物有机肥,处理1与处理2、处理3、处理4比较,分别增产280.8kg/亩、419.3kg/亩、579.3kg/亩,增产率分别为7.5%、11.6%、16.7%,处理产量差异皆达极显著水平,在常规施肥基础上,施用生物有机肥,每公顷可新增纯收入高达3579元,具良好的增产增收效果。
生物有机肥在丝瓜上的肥效试验报告
生物有机肥是实施例3制得的生物有机肥,为进一步验证该产品在蔬菜作物上的应用效果,在上海童年记忆果蔬专业合作社丝瓜作物上进行了试验。应用效果报告如下:
1材料与方法
1.1材料
1.1.1试验土壤
试验安排在浦东新区上海童年记忆果蔬专业合作社进行,土壤为水稻土(潮沙泥),质地中壤,肥力中等,地力均匀。该田块耕层土壤养分为有机质23.5g/kg,碱解氮含量103.6mg/kg,有效磷(P2O5)含量为26.5mg/kg,速效钾(K2O)含量为135.5mg/kg,pH 5.9。前插作物为青椒。
1.1.2供试作物
供试作物为丝瓜,品种为“春丝1号”。
1.2方法
本试验设4个处理,三次重复,小区随机排列,小区面积30m2
处理1:常规施肥+生物有机肥。在常规施肥一致的基础上,基施60kg/亩生物有机肥;
处理2:常规施肥+灭活生物有机肥。与处理1同期施等量灭活生物有机肥;
处理3:常规施肥。基肥牛粪4吨/亩,复合肥(17-17-17)50kg/亩。追施复合肥(17-17-17)15kg/亩,尿素15kg/亩。
处理4:空白对照。不施用任何肥料。
试验地丝瓜于2018年2月15日浸种直播,亩栽苗1000株左右,4月18日始收,6月2日收获截止,收获时以小区为单位单收单称分别计产。
2结果与分析
2.1不同处理对丝瓜成产因素的影响
施用生物有机肥改善了丝瓜的成产因素。调查结果标明,处理1较处理2、处理3、处理4瓜长分别增加4.1cm、4.9cm、8.2cm,瓜直径分别增加0.4cm、0.4cm、0.6cm,单瓜重分别增加38g、43g、51g。施用生物有机肥对改善丝瓜瓜长、直径及单瓜重有明显效果。
表1丝瓜成产因素分析结果
2.2不同处理对丝瓜产量的影响
在丝瓜成熟后,进行采收,称其重量并每次记录采收量,累积小区产量,各处理丝瓜产量见表2。处理1与处理2、处理3、处理4比较,分别增产317.57kg/亩、324.02kg/亩、376.24kg/亩,增产率分别为9.2%、9.5%、11.2%。从表3和表4可以看出处理1与处理2、处理3、处理4产量差异均达极显著水平。结果表明,施用生物有机肥有较好的增产作用。
表2不同处理对丝瓜试验产量的影响
表3方差分析结果
表4多重比较表
2.3丝瓜施用生物有机肥的经济效益分析
与常规施肥相比,在施用供试肥料的情况下用肥成本较常规施肥的成本有所升高,但由于供试肥料处理提高丝瓜质量、增加产量,经济效益显著提高,利润增幅达5.3%(表5)。
表5供试肥料与常规施肥对丝瓜经济效益的影响
注:肥料价格:牛粪75元/吨,复合肥4400元/吨;供试肥料10000元/吨。(农本仅考虑肥料投入因素)
3小结
本试验结果表明,丝瓜上施用上海芳甸生物科技有限公司生产的生物有机肥,处理1与处理2、处理3、处理4比较,分别增产317.57kg/亩、324.02kg/亩、376.24kg/亩,增产率分别为9.2%、9.5%、11.2%,处理1与处理2、处理3、处理4产量差异皆达极显著水平,在常规施肥基础上,施用生物有机肥,每公顷可新增纯收入高达10441.2元,具良好的增产增收效果。
生物有机肥在西瓜上的肥效试验报告
生物有机肥是实施例4制得的生物有机肥,为进一步验证该产品在蔬菜作物上的应用效果,上海童年记忆果蔬专业合作社西瓜作物上进行了试验。应用效果报告如下:
1材料与方法
1.1材料
1.1.1试验土壤
试验安排在上海童年记忆果蔬专业合作,土壤为水稻土(潮沙泥),质地重壤,肥力中等,地力均匀。该田块耕层土壤养分为有机质24.9g/kg,碱解氮含量92.5mg/kg,有效磷(P2O5)含量为30.8mg/kg,速效钾(K2O)含量为128mg/kg,pH 6.0。前插作物为番茄。
1.1.2供试作物
供试作物为西瓜,品种为“8424”。
1.2方法
本试验设4个处理,三次重复,小区随机排列,小区面积20m2
处理1:常规施肥+生物有机肥。在常规施肥一致的基础上,基施60kg/亩生物有机肥;
处理2:常规施肥+灭活生物有机肥。与处理1同期施等量灭活生物有机肥;
处理3:常规施肥。基肥牛粪4吨/亩,复合肥(17-17-17)50kg/亩。追施复合肥(15-15-15)15kg/亩,尿素15kg/亩。
处理4:空白对照。不施用任何肥料。
试验地西瓜于2018年3月26日移栽,7月31日收获结束,试验地块田间整枝、锄草、浇水、病虫害防治等措施保持一致,收获时以小区为单位单收单称分别计产。
2结果与分析
2.1不同处理对西瓜成产因素的影响
从表1可以看出:处理1西瓜坐瓜率较处理2、处理3、处理4分别增加0.11个、0.14个、0.18个;处理1总瓜数较处理2、处理3、处理4分别增加1.3个、1.8个、2.2个;处理1单果重较处理2、处理3、处理4分别增加0.37kg、0.42kg、0.46kg;西瓜施用生物有机肥后坐瓜率、总瓜数和单果重都有所增加,为西瓜增产打下良好基础。
表1西瓜田间调查情况表
2.2不同处理对西瓜产量的影响
在西瓜成熟后,进行采收,称其重量并每次记录采收量,累积小区产量,各处理西瓜产量见表2。处理1与处理2、处理3、处理4比较,分别增产264.5kg/亩、366.2kg/亩、442.9kg/亩,增产率分别为5.9%、8.3%、10.3%。从表3和表4可以看出处理1与处理2、处理3、处理4产量差异均达极显著水平。结果表明,在常规施肥的基础上,施用生物有机肥能够提高西瓜的产量。
表2不同处理对西瓜试验产量的影响
表3方差分析结果
表4多重比较表
2.3西瓜施用生物有机肥的经济效益分析
与常规施肥相比,在施用供试肥料的情况下用肥成本较常规施肥的成本有所升高,但由于供试肥料处理提高西瓜质量、增加产量,经济效益显著提高,利润增幅达3.1%(表5)。
表5供试肥料与常规施肥对西瓜经济效益的影响
注:肥料价格:牛粪75元/吨,复合肥4400元/吨;供试肥料10000元/吨。(农本仅考虑肥料投入因素)
3小结
本试验结果表明,西瓜上施用上海芳甸生物科技有限公司生产的生物有机肥,处理1与处理2、处理3、处理4比较,分别增产264.5kg/亩、366.2kg/亩、442.9kg/亩,增产率分别为5.9%、8.3%、10.3%,处理1与处理2、处理3、处理4产量差异皆达极显著水平,在常规施肥基础上,施用生物有机肥,每公顷可新增纯收入高达4732元,具良好的增产增收效果。

Claims (6)

1.一种芽孢杆菌的发酵方法,其特征在于发酵过程中所采用的培养基按照重量份数计包括如下物质:
酵母发酵废弃物 150份-300份
氯化钠 3份-6份
玉米粉 3份-6份
一水硫酸锰 0.3份-0.5份
水 700份-800份。
2.根据权利要求1所述的发酵方法,其特征在于按照重量份数计包括如下物质:
酵母发酵废弃物 200份
氯化钠 5份
玉米粉 5份
一水硫酸锰 0.4份
水 800份。
3.根据权利要求1或2所述的发酵方法,其特征在于具体包括如下步骤:
将芽孢杆菌接种于培养基中,于25-35℃条件下发酵培养45-50h,发酵完成后,得到芽孢杆菌发酵液,芽孢杆菌发酵液经喷雾干燥得到芽孢杆菌孢子粉。
4.根据权利要求3所述的发酵方法,其特征在于具体包括如下步骤:
将芽孢杆菌接种于培养基中,于25-35℃、pH为6.5-7.5的条件下摇床培养45-50h,发酵完成后,得到芽孢杆菌发酵液;所述摇床转速为120~180r/min,芽孢杆菌发酵液经喷雾干燥得到芽孢杆菌孢子粉。
5.根据权利要求4所述的发酵方法,其特征在于所述芽孢杆菌的接种量为2%~5%。
6.根据权利要求5所述的发酵方法,其特征在于所述芽孢杆菌选自解淀粉芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌中的一种或几种。
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