CN110093296A - 一种滤泥高温堆肥菌剂lc及其应用 - Google Patents

一种滤泥高温堆肥菌剂lc及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN110093296A
CN110093296A CN201910403735.1A CN201910403735A CN110093296A CN 110093296 A CN110093296 A CN 110093296A CN 201910403735 A CN201910403735 A CN 201910403735A CN 110093296 A CN110093296 A CN 110093296A
Authority
CN
China
Prior art keywords
filter mud
microbial inoculum
during high
temperature
bagasse
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910403735.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110093296B (zh
Inventor
沈大春
敖俊华
陈迪文
周文灵
黄莹
凌秋平
卢颖林
江永
李奇伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanfan Seed Industry Research Institute Guangdong Academy Of Sciences
Original Assignee
Guangdong Institute of Bioengineering Guangzhou Cane Sugar Industry Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong Institute of Bioengineering Guangzhou Cane Sugar Industry Research Institute filed Critical Guangdong Institute of Bioengineering Guangzhou Cane Sugar Industry Research Institute
Priority to CN201910403735.1A priority Critical patent/CN110093296B/zh
Publication of CN110093296A publication Critical patent/CN110093296A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110093296B publication Critical patent/CN110093296B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F11/00—Other organic fertilisers
    • C05F11/08—Organic fertilisers containing added bacterial cultures, mycelia or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F5/00—Fertilisers from distillery wastes, molasses, vinasses, sugar plant or similar wastes or residues, e.g. from waste originating from industrial processing of raw material of agricultural origin or derived products thereof
    • C05F5/006—Waste from chemical processing of material, e.g. diestillation, roasting, cooking
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse

Abstract

本发明公开了一种滤泥高温堆肥菌剂LC，包括地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)GBIF‑3、甘蔗渣、蔗渣生物炭、甘蔗糖蜜；由细菌OD值为0.5～1的GBIF‑3的细菌菌液按重量份80％～90％、重量份甘蔗渣5％～10％、重量份蔗渣生物炭1％～5％和重量份甘蔗糖蜜1％～5％混合得到的。本发明菌剂LC能够产生木质纤维素水解酶和蛋白酶，加速滤泥底物的分解和转化，可以在高温条件下促进甘蔗糖厂滤泥堆肥过程中滤泥的腐熟分解。本发明还公开了所述的滤泥高温堆肥菌剂LC在甘蔗糖厂滤泥固体发酵方面的应用和在甘蔗糖厂滤泥高温堆肥发酵生产有机肥料的应用。

Description

一种滤泥高温堆肥菌剂LC及其应用
技术领域
本发明属于农林废弃物循环利用技术领域，涉及一种滤泥高温堆肥菌剂LC及其应用。
背景技术
我国是食糖消费大国，其中食糖80％以上来源于甘蔗原料。我国甘蔗种植主要分布在广西、云南和广东南方三大省，其他少部分分布在海南、福建和贵州等省。近年来，食糖进口额增加，但广泛的甘蔗种植为保障我国食糖资源自给自足奠定有力原料基础。但糖料蔗在生产加工压榨制糖过程中会产生大量废弃物，如蔗叶蔗渣、滤泥和糖蜜及其发酵酒精残液等，如果直接燃烧则会造成大量的资源浪费，而随地弃置又会导致环境污染。大部分甘蔗糖厂滤泥直接还田做肥料或作鱼塘饲料，滤泥直接还田容易引发二次污染(水体和地下水污染)问题，若作为鱼塘饲料，由于鱼类消化能力有限，也容易引起水体富营养化导致水环境污染。
研究表明，甘蔗糖厂滤泥富含丰富的营养物质，含有大量的有机质和部分可溶性碳水化合物(如蔗糖)，同时含有氮磷钾等大量元素，以及钙镁硫硅等中微量元素，养分全面丰富；滤泥既可以作为有机-无机肥料填充剂也可以作为有机堆肥的主要原料，对生产有机-无机肥料过程的粘结度和水分等有较好的调节作用，同时以滤泥作为有机堆肥的主要原料，添加一定比例的碳源包括：蔗渣、糖蜜发酵废液、中药渣和氨基酸有机废料等，利用滤泥高温发酵菌剂的高效腐解作用可以实现堆肥过程中滤泥的高效降解和有机质转化，有利于滤泥堆肥腐熟度提高和物料安全稳定。
但是在滤泥堆肥过程中，大量的水分和胶结物等导致滤泥成团，溶解氧不足，微生物难以进入分解，以及滤泥堆肥过程温度的升高导致很多具有发酵降解功能的菌株失去活性——是限制滤泥高温堆肥腐熟稳定的主要因素。在滤泥高温堆肥中接种芽孢杆菌菌株可以加快堆肥过程物质转化，缩短堆肥腐熟的周期。高温堆肥过程中起主要作用的是一类耐高温细菌(如芽孢杆菌类菌株)还有少部分真菌放线菌等；目前，采用的微生物菌株主要是属于外源添加。
发明内容
本发明的目的在于将滤泥高温堆肥过程中的优势细菌分离进一步将其和有机载体复配，提供一种能够在高温条件下高效降解甘蔗糖厂滤泥的堆肥菌剂，通过其对滤泥有机质、可溶性糖和可溶性蛋白等进行高效降解转化，达到加速推进甘蔗糖厂滤泥高温腐熟的目的，从而使甘蔗糖厂滤泥通过有机堆肥实现大规模的循环安全利用，降低环境污染、实现甘蔗产业滤泥——变废为宝的可持续农业发展目标。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种滤泥高温堆肥菌剂LC，包括地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)GBIF-3、甘蔗渣、蔗渣生物炭、甘蔗糖蜜。
本发明所述的滤泥高温堆肥菌剂LC是由细菌OD值为0.5～1的地衣芽孢杆菌GBIF-3的细菌菌液80wt％～90wt％、甘蔗渣5wt％～10wt％、蔗渣生物炭1wt％～5wt％和甘蔗糖蜜1wt％～5wt％混合得到的。
优选的，本发明所述的滤泥高温堆肥菌剂LC是由细菌OD值为0.5的地衣芽孢杆菌GBIF-3的细菌菌液85wt％、甘蔗渣5wt％、蔗渣生物炭5wt％和甘蔗糖蜜5wt％混合得到的。
地衣芽孢杆菌GBIF-3，分类命名：地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)，2018年11月16日保藏于广东省微生物菌种保藏中心，保藏地址：广州市先烈中路100号大院59号楼5楼，菌种保藏号为GDMCC NO.60481。其生物学特性为：在LB平板上，24h后长出菌落，革兰氏阳性G+，菌落生长快，菌落表面相对光滑，单个菌株呈杆状，大小1～2μm；生理生化试验结果显示菌株淀粉水解、果胶分解、乙酰甲基甲醇试验、柠檬酸盐、氨硝、产硫化氢、吲哚试验都呈阳性“+”；而甲基红试验、石蕊牛乳试验和苯丙氨酸脱氢酶试验呈阴性“-”。
LB培养基：蛋白胨10g、酵母粉5g、NaCl 10g、琼脂20g、水1000mL，pH自然。
高温50℃条件下，地衣芽孢杆菌GBIF-3在刚果红平板和酪素平板上均产生透明圈。
刚果红培养基：羧甲基纤维素钠(CMC-Na)10.0g、刚果红0.2g、琼脂20.0g+无机盐培养基1000mL；无机盐培养基：尿素0.3g、(NH4)2SO4 1.4g、KH2PO4 0.5g、CaCl2·2H2O 0.4g、MgSO4·7H2O 0.3g、蛋白胨1.0g、FeSO4·7H2O 5.0mg、MnSO4·H2O 1.6mg、ZnSO4·7H2O1.4mg、CoCl2·6H2O 2.0mg，水1000mL，pH自然。
酪素培养基：KH2PO4 0.36g、MgSO4·7H2O 0.5g、ZnCl2 1.4mg、Na2HPO4·7H2O1.07g、NaCl 0.16g、CaCl2 2mg、FeSO4 2mg、干酪素4.0g、琼脂20.0g、水1000mL，pH自然。
所述的地衣芽孢杆菌GBIF-3的细菌菌液是由以下方法制得的：将地衣芽孢杆菌菌株GBIF-3接种到LB培养基上，在温度30～50℃、转速170～220rpm下，振荡培养1～2天，离心，取沉淀，用0.9％灭菌生理盐水重悬，得到细菌菌液。
所述的甘蔗渣为甘蔗糖厂蔗茎经过压榨后的蔗渣，呈纤维状态，约为20目，属压榨后的剩余生物质，主要作用是吸附菌株GBIF-3并为菌株GBIF-3提供较稳定的碳源；所述的蔗渣生物炭属甘蔗渣经500℃厌氧燃烧2小时后制备得到，约为40～60目，主要作用是进一步吸附菌株GBIF-3和糖蜜碳源；所述的甘蔗糖蜜为甘蔗糖厂榨糖工艺过程副产品，包括可溶性碳源(即糖蜜中的各种糖)、氮源以及中微量元素，甘蔗糖蜜中总糖含量一般为45～55％，主要作用为菌株GBIF-3提供营养。
本发明的另一个目的是提供所述的滤泥高温堆肥菌剂LC的制备方法，包括：将地衣芽孢杆菌菌株GBIF-3接种到LB培养基上，在温度30～50℃、转速170～220rpm下，振荡培养1～2天，离心，取沉淀，再用0.9％灭菌生理盐水重悬，得到细菌菌液；将细菌菌液、甘蔗渣、蔗渣生物炭和甘蔗糖蜜混合，得到菌剂LC。
本发明的另一个目的是提供所述的滤泥高温堆肥菌剂LC在甘蔗糖厂滤泥固体发酵方面的应用。
一种甘蔗糖厂滤泥固体发酵的方法，包括：将滤泥高温堆肥菌剂LC和滤泥固体发酵培养基按照重量比2～5:100进行接种，在温度50～70℃下进行发酵。
所述的滤泥固体发酵培养基为：100g滤泥(以干重计)和50mL无机盐培养基；所述的无机盐培养基为：尿素0.3g、(NH4)2SO4 1.4g、KH2PO4 0.5g、CaCl2·2H2O 0.4g、MgSO4·7H2O 0.3g、蛋白胨1.0g、FeSO4·7H2O 5.0mg、MnSO4·H2O 1.6mg、ZnSO4·7H2O 1.4mg、CoCl2·6H2O 2.0mg，pH自然，121℃高压灭菌20min。
所述的滤泥为甘蔗糖厂亚硫酸法制糖工艺形成滤泥经烘干至恒重、结构松散的甘蔗糖厂副产物。
本发明的另一个目的是提供所述的滤泥高温堆肥菌剂LC在甘蔗糖厂滤泥高温堆肥发酵生产有机肥料方面的应用。
所述的滤泥高温堆肥菌剂LC在甘蔗糖厂滤泥高温堆肥发酵生产有机肥料方面的应用，具体为：按照滤泥干重的2～5％添加所述的滤泥高温堆肥菌剂LC，添加辅料调节堆体的初始碳氮比在25～35，水分含量在65～75％；堆肥35～60天，每隔7～14天翻堆一次。其中，所述的辅料为甘蔗渣、生物炭、甘蔗糖蜜、尿素、糖蜜酒精残液、氨基酸废料。所述的生物炭为蔗渣生物炭或玉米秸秆生物炭。辅料主要用于调节堆体的碳氮比、良好的环境如包括水分、堆体透气性和pH值等，并通过额外添加的甘蔗糖蜜、甘蔗渣及生物炭等辅料为高温堆肥过程中菌株存活提供营养载体，避免菌株失活。
进一步优选的，每1000kg滤泥(以干重计)添加辅料：10kg～15kg尿素、5kg～10kg氨基酸废料、100kg～150kg甘蔗渣、5kg～10kg生物炭、50kg～65kg甘蔗糖蜜及50kg～80kg发酵酒精残液。
所述的玉米秸秆生物炭是玉米秸秆经500℃厌氧燃烧2小时后制备得到；所述的糖蜜酒精残液是糖厂以糖蜜为原料发酵生产酒精过程产生的废液；所述的氨基酸废料是鸡毛猪毛等动物下脚料经硫酸加热分解得到的。
高温堆肥过程中，根据环境温度实际情况，可选择覆膜方法促进温度升高和保温。
本发明所述的高温是指50～75℃。
本发明的有益效果：
本发明菌株GBIF-3为分离自以甘蔗渣、蔗渣生物炭和甘蔗糖蜜为辅料的滤泥原位高温堆肥过程的优势菌株，以甘蔗渣、蔗渣生物炭、甘蔗糖蜜作为营养或吸附载体复配形成菌剂LC，为菌株GBIF-3提供类似原位的生存环境和营养物质，具有滤泥高温堆肥中的起爆作用和促进滤泥堆肥升温及提高滤泥腐熟效率的作用效果。
在以甘蔗糖厂滤泥固体发酵培养基上接种5％菌剂LC，50℃固体发酵15天和30天后，滤泥的干物质损失分别可达到15.52％和26.25％。经过15～30天的固体发酵，测定粗酶液中木质纤维素酶活(滤纸酶活、纤维素酶活和木聚糖酶活总和)，最高值为：50U，测定粗酶液中蛋白酶活，最高值为22U。说明在高温条件下，菌剂LC产生的木质纤维素水解酶和蛋白酶可以显著加快滤泥中木质纤维素和蛋白类有机物的分解，总体加速滤泥底物的分解和转化，且菌剂LC对滤泥降解转化作用显著强于不添加菌剂对滤泥的降解转化作用。
本发明将菌剂用于滤泥高温有机堆肥的生产，利用高温微生物发酵的方法降解和转化甘蔗糖厂废弃物滤泥，促进滤泥的腐熟分解，为甘蔗糖厂滤泥堆肥化的推广利用提供技术支持，促进甘蔗产业废弃物的循环利用，实现可持续发展，进一步提高甘蔗糖厂经济效益，总体上具有较好的应用前景。
附图说明
图1为地衣芽孢杆菌菌株GBIF-3的平板图。
图2为地衣芽孢杆菌菌株GBIF-3的电镜扫描图。
图3为地衣芽孢杆菌菌株GBIF-3基于16s rDNA序列相似性的系统发育树。
图4为添加5％菌剂LC在30℃-50℃条件下对滤泥固体发酵0-30天的木质纤维素酶活。
图5为添加5％菌剂LC在30℃-50℃条件下对滤泥固体发酵0-30天的蛋白酶活。
图6为添加5％菌剂LC在50℃条件下滤泥固体发酵的效果图。
图7为添加5％菌剂LC对甘蔗糖厂滤泥高温堆肥过程温度变化影响曲线。
图8为添加5％菌剂LC对甘蔗糖厂滤泥高温堆肥过程水分变化影响曲线。
图9为添加5％菌剂LC对甘蔗糖厂滤泥高温堆肥45天效果图。
生物保藏信息
GBIF-3，分类命名为地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)，2018年11月16日保藏于广东省微生物菌种保藏中心，保藏地址：广州市先烈中路100号大院59号楼5楼，菌种保藏号为GDMCC NO.60481。
具体实施方式
实施例1
滤泥高温堆肥菌株的筛选：
菌株样品来源于广东省韶关市翁源县茂源糖业有限公司内滤泥堆肥试验高温阶段50℃～70℃的混合物料。称取菌株样品10g，通过一周以滤泥为唯一营养源的液体富集培养基(液体富集培养基为：烘干至恒重、粉碎后过10目筛的滤泥10g，添加无菌水90mL；其中，滤泥是来源于广东省韶关市翁源县茂源糖业有限公司亚硫酸法制糖工艺形成的滤泥，下同)继续富集，富集3天后，吸取10mL富集液接种至新的液体富集培养基中继续培养第二代，依此类推培养至第三代后，分别吸取0.1mL稀释10-4～10-6涂布于刚果红培养基和酪素培养基上，50℃培养3～7天，挑选生长较快尤其是可以产生透明圈的菌株进行分离纯化，最终能得到具有较高生物活性的优势菌株，命名为GBIF-3。
刚果红培养基：羧甲基纤维素钠(CMC-Na)10.0g、刚果红0.2g、琼脂20.0g+无机盐培养基1000mL；无机盐培养基：尿素0.3g、(NH4)2SO4 1.4g、KH2PO4 0.5g、CaCl2·2H2O 0.4g、MgSO4·7H2O 0.3g、蛋白胨1.0g、FeSO4·7H2O 5.0mg、MnSO4·H2O 1.6mg、ZnSO4·7H2O1.4mg、CoCl2·6H2O 2.0mg，水1000mL，pH自然。
酪素培养基：KH2PO4 0.36g、MgSO4·7H2O 0.5g、ZnCl2 1.4mg、Na2HPO4·7H2O1.07g、NaCl 0.16g、CaCl2 2mg、FeSO4 2mg、干酪素4.0g、琼脂20.0g、水1000mL，pH自然。
滤泥高温堆肥菌株的鉴定：
菌株GBIF-3的生物学特性：在LB平板上，24h后长出菌落，革兰氏阳性G+，菌落生长快，菌落表面相对光滑，单个菌株呈杆状，大小1～2μm(图1、图2)；生理生化试验结果显示菌株淀粉水解、果胶分解、乙酰甲基甲醇试验、柠檬酸盐、氨硝、产硫化氢、吲哚试验都呈阳性“+”；而甲基红试验、石蕊牛乳试验和苯丙氨酸脱氢酶试验呈阴性“-”。
参照《细菌鉴定手册》初步鉴定菌株GBIF-3为芽孢杆菌。
采用细菌通用引物27F和1492R，所得序列经NCBI比对，菌株GBIF-3与Bacilluslicheniformis有99％的相似度；选取和它相近的一些菌株利用Mega.3软件做系统发育进化树(见图3)，结合菌落形态学特征，菌株GBIF-3为地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)。
实施例2
滤泥高温堆肥菌剂LC的制备
将地衣芽孢杆菌菌株GBIF-3接种到LB培养基上，在温度50℃、转速170rpm下振荡培养1～2天，离心，去掉上清液取沉淀，再用100mL的0.9％灭菌生理盐水重悬，得到细菌菌液，调节细菌菌液的细菌OD值为0.5；按照质量分数将细菌菌液85％、甘蔗渣5％、蔗渣生物炭5％和甘蔗糖蜜5％混合，得到菌剂LC。
LB培养基为：蛋白胨10g、酵母粉5g、NaCl 10g、琼脂20g、水1000mL，pH自然。
所述的甘蔗渣为甘蔗糖厂蔗茎经过压榨后的蔗渣，呈纤维状态，约为20目；所述的蔗渣生物炭属甘蔗渣经500℃厌氧燃烧2小时后制备得到，约为40～60目；所述的甘蔗糖蜜为甘蔗糖厂榨糖工艺过程副产品，总糖含量为45～55％。
实施例3
滤泥高温堆肥菌剂LC酶活力测定
高温处理组：取实施例2制得的菌剂LC，按照重量比5％(菌剂LC和滤泥固体发酵培养基的重量比5：100)接种至装有100g滤泥固体发酵培养基的250mL三角瓶中，置于培养箱中，在温度50℃条件下固体发酵30天，每天取样(破坏性取样)，发酵液8000rpm/min、4℃离心5min；过滤除去菌体和固体杂质后得到粗酶液，测定木质纤维素酶活和蛋白酶活。
常温处理组：除了将温度50℃调整为30℃，其他操作均与高温处理组相同。
空白对照组1：不添加菌剂LC，而是添加等量灭菌生理盐水至100g滤泥固体发酵培养基的250mL三角瓶中，置于培养箱中，在温度50℃条件下固体发酵30天。
空白对照组2：不添加菌剂LC，而是添加等量灭菌生理盐水至100g滤泥固体发酵培养基的250mL三角瓶中，置于培养箱中，在温度30℃条件下固体发酵30天。
酶活力定义：酶活力的定义参照国际标准，即在相应的条件下(50℃)1min内催化底物水解生成1μmol还原糖的酶量定义为一个酶活力国际单位(IU)，简称U。
滤泥固体发酵培养基为：100g滤泥(以干重计)和50mL无机盐培养基；所述的无机盐培养基为：尿素0.3g、(NH4)2SO4 1.4g、KH2PO4 0.5g、CaCl2·2H2O 0.4g、MgSO4·7H2O0.3g、蛋白胨1.0g、FeSO4·7H2O 5.0mg、MnSO4·H2O 1.6mg、ZnSO4·7H2O 1.4mg、CoCl2·6H2O2.0mg，pH自然，121℃高压灭菌20min。
如图4和图5所示，在常温(30℃)固体发酵条件下，菌剂LC产木质纤维素酶和蛋白酶总体效率不高，但在高温(50℃)固体发酵条件下，菌剂LC可以产生大量木质纤维素酶类，产酶较快且维持时间较长，同期酶活显著高于常温固体发酵的酶活。在常温和高温条件下添加菌剂LC进行固体发酵，滤泥固体发酵物料木质纤维素酶活(滤纸酶活、纤维素酶活和木聚糖酶活总和)和蛋白酶活表现出较大差异：常温固体发酵的物料中木质纤维素酶活最高值为30U，蛋白酶活最高值为9.5U；而高温固体发酵的物料中木质纤维素酶活最高值可达50U(第12天)，蛋白酶活最高值可达22U(第17天)；而2个空白对照组的酶活基本为0，保持不变。与常温固体发酵相比，高温固体发酵的最高木质纤维素总酶活提高66.7％，最高蛋白酶活提高131.6％。说明添加菌剂LC对滤泥固体发酵具有明显的促进作用，同时在不同发酵时间段不同酶活作用强度有差异，也体现了不同酶之间较好的协同作用。综合可知：接种菌剂LC后，在高温50℃条件下，以甘蔗糖厂滤泥作为营养底物，与木质纤维素降解相关的木质纤维素总酶活表现出较高的活性，另外其与蛋白水解相关的蛋白酶活也表现出较高的活性，总体上证明了高温菌剂LC的作用机理：在高温条件下，菌剂LC产生的木质纤维素水解酶活性较高，水解作用较强，故在高温下表现出较好的降解甘蔗糖厂滤泥的作用。
实施例4
滤泥高温堆肥菌剂LC对滤泥固体发酵降解效果
取若干个250mL三角瓶，加入100g干滤泥(烘干粉状)和50mL无机盐培养基(以1000mL无机盐培养基为例：尿素0.3g、(NH4)2SO4 1.4g、KH2PO4 0.5g、CaCl2·2H2O 0.4g、MgSO4·7H2O 0.3g、蛋白胨1.0g、FeSO4·7H2O 5.0mg、MnSO4·H2O 1.6mg、ZnSO4·7H2O1.4mg、CoCl2·6H2O 2.0mg，水1000mL，pH5-7)，121℃灭菌后，按重量比接种5％实施例2制得的菌剂LC，置于培养箱中，分别在常温(30℃)和高温(50℃)固体发酵30天，每个处理重复二次。以接种等量灭菌生理盐水后高温(50℃)固体发酵作为空白对照。
固体发酵结束后，去除固体发酵物料表面的菌体，于105℃烘干至恒重，测定降解率：
降解率＝(降解前总质量-降解后总质量)/100g×100％。
滤泥固体发酵降解效果如图6所示。结果表明，空白对照、添加菌剂LC常温固体发酵30天的滤泥降解率分别为0.5％、8.84％；而添加菌剂LC高温固体发酵15天，滤泥降解率已经达到15.52％，待固体发酵30天，滤泥的降解率可达到26.25％。说明在高温条件下，菌剂LC产生的木质纤维素水解酶和蛋白水解酶加可以显著加快滤泥的分解和成分的转化，加速各降解底物的进一步分解和转化，且在高温条件下，菌剂LC对滤泥固体发酵的降解作用明显强于常温条件下的固体发酵作用。
实施例5
滤泥高温堆肥菌剂LC对甘蔗糖厂滤泥高温堆肥过程效果
将地衣芽孢杆菌菌株GBIF-3接种到LB培养基(同实施例2)上，在温度50℃、转速170rpm下，于30L液体发酵罐培养1～2天，用20L 0.9％灭菌生理盐水稀释，调节细菌菌液的细菌OD值为0.5；按照质量分数将细菌菌液85％、甘蔗渣5％、蔗渣生物炭5％和甘蔗糖蜜5％混合，得到菌剂LC。
将得到的菌剂LC按重量比5％添加至1000kg(以干重计)滤泥中，试验地点广东省翁源县茂源糖业有限公司内，周期45天，每1000kg滤泥添加辅料：10kg尿素、5kg氨基酸废料(氨基酸废料是鸡毛猪毛等动物下脚料经硫酸加热分解得到的)、100kg甘蔗渣、5kg玉米秸秆生物炭(玉米秸秆经500℃厌氧燃烧2小时后制备得到，目数约40～60目)、50kg甘蔗糖蜜及50kg发酵酒精残液(糖蜜酒精残液是糖厂以糖蜜为原料发酵生产酒精过程产生的废液)，控制堆体的初始碳氮比在25～35，水分含量在65％；堆肥过程中，每10天翻堆一次，堆体表面适当补水5～10kg。以不添加菌剂LC为对照。
每天监测堆体上中下最高温度并取平均值(图7)、从堆体中部随机取样分析物料水分含量(图8)，并观察滤泥堆体变化(图9)。可知：添加菌剂LC堆肥发酵1天后滤泥堆体温度上升至50℃，而同期对照组的滤泥堆体温度不到40℃；且整个堆肥过程中，添加菌剂LC处理的堆体温度高于同期对照组堆体温度10℃左右，添加菌剂LC的堆体温度可保持60℃～70℃达10天。整个堆肥过程中，添加菌剂LC的滤泥堆体水分呈下降趋势，而对照组由于温度不高、水分损失少，进一步说明添加菌剂LC后提高了发酵效率。高温堆肥45天后，堆体物料颜色变暗褐色，物料松散，成团物减少、胶结程度降低，无滤泥厌氧发酵时伴发的臭味，堆体体积变小，实现堆肥过程的减量化目标，而对照处理滤泥的成团物质仍然较多，说明单独依赖堆体本身的自有微生物没有充分好氧发酵，发酵效率低于添加菌剂处理。综上所述，和对照处理相比，添加菌剂LC具有明显促进滤泥堆肥温度升高作用，较高的温度持续时间长，能较好的杀死虫卵等有害生物，具有良好的应用推广价值。
序列表
<110> 广东省生物工程研究所（广州甘蔗糖业研究所）
<120> 一种滤泥高温堆肥菌剂LC及其应用
<160> 1
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 1400
<212> DNA
<213> 地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)
<400> 1
ttcggcggct ggctccaaaa ggttacctca ccgacttcgg gtgttacaaa ctctcgtggt 60
gtgacgggcg gtgtgtacaa ggcccgggaa cgtattcacc gcggcatgct gatccgcgat 120
tactagcgat tccagcttca cgcagtcgag ttgcagactg cgatccgaac tgagaacaga 180
tttgtgggat tggcttagcc tcgcggcttc gctgcccttt gttctgccca ttgtagcacg 240
tgtgtagccc aggtcataag gggcatgatg atttgacgtc atccccacct tcctccggtt 300
tgtcaccggc agtcacctta gagtgcccaa ctgaatgctg gcaactaaga tcaagggttg 360
cgctcgttgc gggacttaac ccaacatctc acgacacgag ctgacgacaa ccatgcacca 420
cctgtcactc tgcccccgaa ggggaagccc tatctctagg gttgtcagag gatgtcaaga 480
cctggtaagg ttcttcgcgt tgcttcgaat taaaccacat gctccaccgc ttgtgcgggc 540
ccccgtcaat tcctttgagt ttcagtcttg cgaccgtact ccccaggcgg agtgcttaat 600
gcgtttgctg cagcactaaa gggcggaaac cctctaacac ttagcactca tcgtttacgg 660
cgtggactac cagggtatct aatcctgttc gctccccacg ctttcgcgcc tcagcgtcag 720
ttacagacca gagagtcgcc ttcgccactg gtgttcctcc acatctctac gcatttcacc 780
gctacacgtg gaattccact ctcctcttct gcactcaagt tccccagttt ccaatgaccc 840
tccccggttg agccgggggc tttcacatca gacttaagaa accgcctgcg cgcgctttac 900
gcccaataat tccggacaac gcttgccacc tacgtattac cgcggctgct ggcacgtagt 960
tagccgtggc tttctggtta ggtaccgtca aggtaccgcc ctattcgaac ggtacttgtt 1020
cttccctaac aacagagttt tacgatccga aaaccttcat cactcacgcg gcgttgctcc 1080
gtcagacttt cgtccattgc ggaagattcc ctactgctgc ctcccgtagg agtctgggcc 1140
gtgtctcagt cccagtgtgg ccgatcaccc tctcaggtcg gctacgcatc gtcgccttgg 1200
tgagccgtta cctcaccaac tagctaatgc gccgcgggtc catctgtaag tggtagctga 1260
aagccacctt ttatgattga accatgcggt tcaatcaagc atccggtatt agccccggtt 1320
tcccggagtt atcccagtct tacagcaggt tacccacgtg ttactcaccc gtccgccgct 1380
gacctaaggc agcaagctcc 1400

Claims (10)

1.一种滤泥高温堆肥菌剂LC，其特征在于它包括地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)GBIF-3、甘蔗渣、蔗渣生物炭、甘蔗糖蜜。
2.根据权利要求1所述的滤泥高温堆肥菌剂LC，其特征在于它是由细菌OD值为0.5～1的地衣芽孢杆菌GBIF-3的细菌菌液80wt％～90wt％、甘蔗渣5wt％～10wt％、蔗渣生物炭1wt％～5wt％和甘蔗糖蜜1wt％～5wt％混合得到的。
3.根据权利要求1所述的滤泥高温堆肥菌剂LC，其特征在于所述的滤泥高温堆肥菌剂LC是由细菌OD值为0.5的地衣芽孢杆菌GBIF-3的细菌菌液85wt％、甘蔗渣5wt％、蔗渣生物炭5wt％和甘蔗糖蜜5wt％混合得到的。
4.根据权利要求1所述的滤泥高温堆肥菌剂LC，其特征在于地衣芽孢杆菌GBIF-3，分类命名：Bacillus licheniformis，2018年11月16日保藏于广东省微生物菌种保藏中心，菌种保藏号为GDMCC NO.60481。
5.根据权利要求1所述的滤泥高温堆肥菌剂LC，其特征在于所述的地衣芽孢杆菌GBIF-3的细菌菌液是由以下方法制得的：将地衣芽孢杆菌菌株GBIF-3接种到LB培养基上，在温度30～50℃、转速170～220rpm下，振荡培养1～2天，离心，取沉淀，用0.9％灭菌生理盐水重悬，得到细菌菌液。
6.根据权利要求1所述的滤泥高温堆肥菌剂LC，其特征在于所述的蔗渣生物炭为甘蔗渣经500℃厌氧燃烧2小时后制备得到。
7.权利要求1所述的滤泥高温堆肥菌剂LC的制备方法，其特征在于包括：将地衣芽孢杆菌菌株GBIF-3接种到LB培养基上，在温度30～50℃、转速170～220rpm下，振荡培养1～2天，离心，取沉淀，再用0.9％灭菌生理盐水重悬，得到细菌菌液；将细菌菌液、甘蔗渣、蔗渣生物炭和甘蔗糖蜜混合，得到菌剂LC。
8.权利要求1所述的滤泥高温堆肥菌剂LC在甘蔗糖厂滤泥固体发酵方面的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于将权利要求1所述的滤泥高温堆肥菌剂LC和滤泥固体发酵培养基按照重量比2～5:100进行接种，在温度50～70℃下进行发酵；其中，所述的滤泥固体发酵培养基为：100g滤泥和50mL无机盐培养基；所述的无机盐培养基为：尿素0.3g、(NH4)2SO4 1.4g、KH2PO4 0.5g、CaCl2·2H2O 0.4g、MgSO4·7H2O 0.3g、蛋白胨1.0g、FeSO4·7 H2O 5.0mg、MnSO4·H2O 1.6mg、ZnSO4·7H2O 1.4mg、CoCl2·6H2O 2.0mg，pH自然，121℃高压灭菌20min；所述的滤泥为经烘干至恒重、结构松散的甘蔗糖厂副产物。
10.权利要求1所述的滤泥高温堆肥菌剂LC在甘蔗糖厂滤泥高温堆肥发酵生产有机肥料的应用。
CN201910403735.1A 2019-05-15 2019-05-15 一种滤泥高温堆肥菌剂lc及其应用 Active CN110093296B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910403735.1A CN110093296B (zh) 2019-05-15 2019-05-15 一种滤泥高温堆肥菌剂lc及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910403735.1A CN110093296B (zh) 2019-05-15 2019-05-15 一种滤泥高温堆肥菌剂lc及其应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110093296A true CN110093296A (zh) 2019-08-06
CN110093296B CN110093296B (zh) 2022-03-15

Family

ID=67448193

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910403735.1A Active CN110093296B (zh) 2019-05-15 2019-05-15 一种滤泥高温堆肥菌剂lc及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110093296B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1397638A (zh) * 2002-08-19 2003-02-19 高明金葵子植物营养有限公司 一种碳法滤泥生物发酵剂及其活性硅镁钙肥的制造方法
CN1546437A (zh) * 2003-12-01 2004-11-17 华中农业大学 一种主要由糖厂废液废渣和腐熟发酵剂组成的有机肥料及其生产方法
CN101892182A (zh) * 2010-06-07 2010-11-24 中国农业大学 一株地衣芽孢杆菌及其在促进纤维素降解中的应用
CN102409005A (zh) * 2011-03-25 2012-04-11 黑龙江省科学院微生物研究所 一株具有双重酶活用于好氧堆肥发酵的高温菌
CN104609978A (zh) * 2015-02-04 2015-05-13 叶长东 一种利用糖厂废弃物的含枯草芽孢杆菌的生物有机药肥
CN106957807A (zh) * 2017-03-24 2017-07-18 广西大学 一种地衣芽孢杆菌菌株ta65及其在促进堆肥腐熟中的应用

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1397638A (zh) * 2002-08-19 2003-02-19 高明金葵子植物营养有限公司 一种碳法滤泥生物发酵剂及其活性硅镁钙肥的制造方法
CN1546437A (zh) * 2003-12-01 2004-11-17 华中农业大学 一种主要由糖厂废液废渣和腐熟发酵剂组成的有机肥料及其生产方法
CN101892182A (zh) * 2010-06-07 2010-11-24 中国农业大学 一株地衣芽孢杆菌及其在促进纤维素降解中的应用
CN102409005A (zh) * 2011-03-25 2012-04-11 黑龙江省科学院微生物研究所 一株具有双重酶活用于好氧堆肥发酵的高温菌
CN104609978A (zh) * 2015-02-04 2015-05-13 叶长东 一种利用糖厂废弃物的含枯草芽孢杆菌的生物有机药肥
CN106957807A (zh) * 2017-03-24 2017-07-18 广西大学 一种地衣芽孢杆菌菌株ta65及其在促进堆肥腐熟中的应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN110093296B (zh) 2022-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105567612B (zh) 一种园林废弃物降解复合菌剂制备及应用
CN102206102B (zh) 利用稻草生产黄腐酸的方法
CN105695367B (zh) 一种降解秸秆的复配菌剂fx及其应用
CN101565683B (zh) 一种多粘类芽孢杆菌及利用其制备光学纯r,r型2,3-丁二醇的方法
CN105936881B (zh) 一种用于降解褐藻酸的嗜糖芽孢杆菌及其应用方法
CN105647832B (zh) 一株耐高温园林废弃物分解菌fhm1及其应用
AU2021103470A4 (en) Bacillus subtilis bs40-4 strain and method for composting organic wastes by using the same
CN103484396A (zh) 一种嗜热一氧化碳链霉菌新菌株及其应用
CN103805204A (zh) 一种农田土壤微生物保水制品及其制备方法
CN105567609B (zh) 一株耐高温园林废弃物分解菌st2及其应用
CN106811438A (zh) 一种秸秆降解酸化菌剂及其制备方法
CN108753642A (zh) 一株产褐藻胶裂解酶菌株约氏黄杆菌
CN104673675B (zh) 一种绿色微生态复合肥及其制备方法
CN104560817B (zh) 一株产植酸酶的嗜热地衣芽孢杆菌utm102及其应用
CN106348887A (zh) 海藻复合分级发酵制备氨基酸液体水溶肥的方法
CN113831182A (zh) 一种哈茨木霉复配菌肥及其制备方法和应用
CN110396483B (zh) 一株高温秸秆降解细菌b-8及其菌剂与应用
CN102173879B (zh) 利用纤维素酶发酵废菌丝体和沼渣生产生物钾肥的方法
CN106609250A (zh) 一种发酵中药渣有机肥菌剂的制备方法及其应用
CN113481111B (zh) 一种高效生物秸秆发酵菌剂及其制备方法
CN102701831A (zh) 一种微生物肥料及其制备方法
CN102503605B (zh) 一种红花专用生物有机肥及其制备方法
CN105567608B (zh) 一株耐高温园林废弃物分解菌st1及其应用
CN110093296A (zh) 一种滤泥高温堆肥菌剂lc及其应用
CN114015619A (zh) 秸秆发酵复合菌制剂及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 510316, 10, pomegranate Road, Guangzhou, Guangdong, Haizhuqu District

Patentee after: Institute of bioengineering, Guangdong Academy of Sciences

Address before: 510316, 10, pomegranate Road, Guangzhou, Guangdong, Haizhuqu District

Patentee before: GUANGDONG PROVINCIAL BIOENGINEERING INSTITUTE (GUANGZHOU SUGARCANE INDUSTRY RESEARCH INSTITUTE)

CP01 Change in the name or title of a patent holder
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220718

Address after: No.10, shiliugang Road, Haizhu District, Guangzhou City, Guangdong Province 510000

Patentee after: Nanfan Seed Industry Research Institute Guangdong Academy of Sciences

Address before: 510316, 10, pomegranate Road, Guangzhou, Guangdong, Haizhuqu District

Patentee before: Institute of bioengineering, Guangdong Academy of Sciences

TR01 Transfer of patent right