CN110846041A - 一种豆水乳酸菌土壤修复剂及其制备方法 - Google Patents

一种豆水乳酸菌土壤修复剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种豆水乳酸菌土壤修复剂及其制备方法。本发明中采用鳞苔草、艾蒿、密毛白莲蒿、红苋菜、蕨菜和豆水乳酸菌发酵液进行发酵而成，可以提高修复剂富集重金属的能力，同时提高降解污染物的能力，增加土壤微生物含量，在修复土壤的同时，还增加土壤的自我净化能力；本发明制备的土壤修复剂主要原料为豆水乳酸菌发酵液，豆水乳酸菌发酵液是利用生产豆制品剩余的豆水为主要原料发酵制得，不仅可以有效利用豆水，节省处理豆水的成本，还可以降低土壤修复剂的成本，有利于土壤污染的修复，便于推广。

Description

一种豆水乳酸菌土壤修复剂及其制备方法
技术领域
本发明属于土壤修复技术领域，具体涉及一种豆水乳酸菌土壤修复剂及其制备方法。
背景技术
我国人口众多，人均可耕种土地面积较少。作物的生长发育会消耗土壤中大量的养分，而随着作物果实等的采收，土壤中可供作物吸收利用的养分含量越来越少，土壤肥力下降，生产力降低。为保证农作物的产量，氮磷钾化肥的投入量不断增加，并在一定年限内起到增产效果，但随着化肥使用年限的增加，土壤呈现出板结、孔隙度降低、有机质含量减少、土壤养分含量不均匀、土壤养分流失率高等退化现象，严重影响着作为的正常生长发育，导致作物产量和品质下降，另外为防止病害的侵染，使用大量的杀菌剂、杀虫剂，都对土壤造成巨大的污染。随着矿山开采、农业生产、人们日常生活的垃圾排放等都会对土壤造成污染，使得土壤重金属超标，板结、沙化、贫瘠等，不再适宜生物的生长繁殖，还会影响人类的健康。
微生物修复利用土著或者外源微生物群，在适宜的环境条件下，促进或强化微生物降解功能，从而达到降低有毒污染物活性或降解成无毒物质的生物修复技术。现有的微生物修复剂只对单一或性质相近的重金属固定效果好，且土壤的透气性差，降解污染物能力低。
鉴于以上原因，特提出本发明。
发明内容
为了解决现有技术存在的以上问题，本发明提供了一种豆水乳酸菌土壤修复剂及其制备方法，本发明制备的修复剂对复合型重金属污染土壤进行修复，增加土壤微生物含量，增加了土壤透气性，保水性，提高了土壤肥力和抗污染的能力，从根本上解决板结、盐碱、贫瘠等。
本发明的第一目的提供了一种豆水乳酸菌土壤修复剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)益生菌点制液的制备：将干大豆加入其重量2.5-3.5倍的水浸泡7-9h，再加水打浆，磨浆，灭菌得到豆浆，冷却至35-40℃，加入干大豆重量0.5-0.7倍的益生菌A，发酵，得到益生菌点制液；
(2)按照步骤(1)中豆浆的制备方法制备相同重量的豆浆，加热至100℃后煮6-10min，得到煮沸的豆浆；
(3)取一定量步骤(1)得到的益生菌点制液加入到沸水中，并保温70-75℃下搅拌处理，得到稀释后的益生菌点制液；
(4)将稀释后的益生菌点制液加入到煮沸的豆浆中，搅拌直至豆浆凝结为豆腐，80-90℃下保温，静置上清液澄清，回收即为豆水；
(5)将豆水冷却至35-40℃，加入剩余的步骤(1)制备的益生菌点制液，发酵，得到豆水乳酸菌发酵液；
(6)将鳞苔草、艾蒿、密毛白莲蒿、红苋菜、蕨菜加入适量步骤(4)的豆水混合打成浓浆，将所述的浓浆与所述的豆水乳酸菌发酵液混合，加入益生菌B，在35-40℃下，发酵24-48h，得到所述的豆水乳酸菌土壤修复剂。
本发明的豆水乳酸菌土壤修复剂采用三次发酵而成，可以减少微生物的传代次数，使种子罐的菌液保持活力与性状，最后得到的修复剂中微生物的含量高，提高了对复合型重金属的固化能力。
进一步的，步骤(1)中豆浆的重量与干大豆的重量比为9-11:1。
进一步的，步骤(1)中的磨浆为依次经60目、80目、100目、120目四次精细磨浆处理，灭菌温度为110-120℃，灭菌时间为5-20min，发酵温度为35-40℃，发酵时间为24-48h。
进一步的，步骤(1)中所述的益生菌A为解脂假丝酵母菌、青春双歧杆菌、保加利亚乳杆菌、两歧双歧杆菌、嗜酸乳杆菌按照重量比5-15:10-20:15-25:20-30:25-35，优选的，重量比为10:15:20:25:30。
进一步的，步骤(3)中益生菌点制液加入沸水至其pH值为4.2-4.6。
进一步的，步骤(3)中益生菌点制液的重量与步骤(5)中益生菌点制液的重量比为1:4-6。
进一步的，步骤(5)中发酵温度为35-40℃，发酵时间为24-48h。
进一步的，步骤(6)中鳞苔草、艾蒿、密毛白莲蒿、红苋菜、蕨菜、豆水乳酸菌发酵液和益生菌B的重量比为3-7:3-7:3-7:3-7:3-7:15-25:0.5-1.5，优选的，重量比为5:5:5:5:5:20:1。
步骤(6)中鳞苔草、艾蒿、密毛白莲蒿、红苋菜、蕨菜加入适量的步骤(4)得到的豆水进行打浆混合，加入豆水的目的是将鳞苔草、艾蒿、密毛白莲蒿、红苋菜、蕨菜打成浓浆，加入的多少根据需要打浆的浓稠进行调整，不需要具体的限定用量，剩余的豆水进行步骤(5)的发酵处理。
本发明中采用鳞苔草、艾蒿、密毛白莲蒿、红苋菜、蕨菜和豆水乳酸菌发酵液进行发酵而成，发酵液中含有大量的酚基、羰基、羧基等基团的多糖，有机酸，多酚等多种物质，具有良好的吸附能力，可以与微生物中蛋白质等物质产生协同的作用，从而提高修复剂富集重金属的能力，同时提高降解污染物的能力，增加土壤微生物含量，在修复土壤的同时，还增加土壤的自我净化能力。
进一步的，所述的益生菌B为枯草芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢短芽孢杆菌和哈茨木霉菌按照重量比25-35:20-30:10-20:10-20:5-15:3-7，优选的，重量比为30:25:15:15:10:5。
本发明的第二目的提供了一种豆水乳酸菌土壤修复剂，所述的豆水乳酸菌土壤修复剂的制备方法制备而成。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明中采用鳞苔草、艾蒿、密毛白莲蒿、红苋菜、蕨菜和豆水乳酸菌发酵液进行发酵而成，可以提高修复剂富集重金属的能力，同时提高降解污染物的能力，增加土壤微生物含量，在修复土壤的同时，还增加土壤的自我净化能力；
(2)本发明制备的土壤修复剂主要原料为豆水乳酸菌发酵液，豆水乳酸菌发酵液是利用生产豆制品剩余的豆水为主要原料发酵制得，不仅可以有效利用豆水，节省处理豆水的成本，还可以降低土壤修复剂的成本，有利于土壤污染的修复，便于推广；
(3)本发明的土壤修复剂中含有丰富的铜、磷、铁、钾、钙、锌、钼等微量元素，还含有黄酮、皂甙、叶酸、维生素和氨基酸等，同时其中还含有丰富的益生菌，将本发明制备的土壤修复剂与秸秆、稻壳、菜叶、农家肥和优质腐殖土等配合使用，可有效增加土壤中的微生物，增加土壤透气性、保水性，提高土壤肥力和抗污染的能力，从根本上解决板结、盐碱、贫瘠等。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
一种豆水乳酸菌土壤修复剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)益生菌点制液的制备：将10kg干大豆加入其重量2.5倍的水浸泡7h，再加水打浆，依次经60目、80目、100目、120目四次精细磨浆处理，灭菌得到豆浆，灭菌温度为110℃，灭菌时间为5min，豆浆的重量与干大豆的重量比为9:1，冷却至35℃，加入干大豆重量0.5倍的益生菌A，益生菌A为解脂假丝酵母菌、青春双歧杆菌、保加利亚乳杆菌、两歧双歧杆菌、嗜酸乳杆菌按照重量比5:20:15:30:25，在温度为35℃下发酵48h，得到益生菌点制液；
(2)按照步骤(1)中豆浆的制备方法制备相同重量的豆浆，加热至100℃后煮6min，得到煮沸的豆浆；
(3)取1/5重量的步骤(1)得到的益生菌点制液加入到沸水中，益生菌点制液加入沸水至其pH值为4.2-4.6，并保温70℃下搅拌处理，得到稀释后的益生菌点制液；
(4)将稀释后的益生菌点制液加入到煮沸的豆浆中，搅拌直至豆浆凝结为豆腐，80℃下保温，静置上清液澄清，回收即为豆水；
(5)将豆水冷却至35℃，加入4/5重量的步骤(1)制备的益生菌点制液，在温度为35℃下发酵24h，得到豆水乳酸菌发酵液；
(6)将鳞苔草、艾蒿、密毛白莲蒿、红苋菜、蕨菜加入适量步骤(4)的豆水混合打成浓浆，将所述的浓浆与所述的豆水乳酸菌发酵液混合，加入益生菌B，其中，鳞苔草、艾蒿、密毛白莲蒿、红苋菜、蕨菜、豆水乳酸菌发酵液和益生菌B的重量比为3：7：3：7：3：25:0.5，所述的益生菌B为枯草芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢短芽孢杆菌和哈茨木霉菌按照重量比25:30:10:20:5:7，在35℃下，发酵48h，得到所述的豆水乳酸菌土壤修复剂。
实施例2
一种豆水乳酸菌土壤修复剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)益生菌点制液的制备：将10kg干大豆加入其重量3倍的水浸泡8h，再加水打浆，依次经60目、80目、100目、120目四次精细磨浆处理，灭菌得到豆浆，灭菌温度为115℃，灭菌时间为12.5min，豆浆的重量与干大豆的重量比为10:1，冷却至37.5℃，加入干大豆重量0.6倍的益生菌A，益生菌A为解脂假丝酵母菌、青春双歧杆菌、保加利亚乳杆菌、两歧双歧杆菌、嗜酸乳杆菌按照重量比10:15:20:25:30，在温度为37.5℃下发酵36h，得到益生菌点制液；
(2)按照步骤(1)中豆浆的制备方法制备相同重量的豆浆，加热至100℃后煮8min，得到煮沸的豆浆；
(3)取1/7重量的步骤(1)得到的益生菌点制液加入到沸水中，益生菌点制液加入沸水至其pH值为4.2-4.6，并保温72.5℃下搅拌处理，得到稀释后的益生菌点制液；
(4)将稀释后的益生菌点制液加入到煮沸的豆浆中，搅拌直至豆浆凝结为豆腐，85℃下保温，静置上清液澄清，回收即为豆水；
(5)将豆水冷却至37.5℃，加入6/7重量的步骤(1)制备的益生菌点制液，在温度为37.5℃下发酵36h，得到豆水乳酸菌发酵液；
(6)将鳞苔草、艾蒿、密毛白莲蒿、红苋菜、蕨菜加入适量步骤(4)的豆水混合打成浓浆，将所述的浓浆与所述的豆水乳酸菌发酵液混合，加入益生菌B，其中，鳞苔草、艾蒿、密毛白莲蒿、红苋菜、蕨菜、豆水乳酸菌发酵液和益生菌B的重量比为5:5:5:5:5:20:1，所述的益生菌B为枯草芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢短芽孢杆菌和哈茨木霉菌按照重量比30:25:15:15:10:5，在37.5℃下，发酵36h，得到所述的豆水乳酸菌土壤修复剂。
实施例3
一种豆水乳酸菌土壤修复剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)益生菌点制液的制备：将10kg干大豆加入其重量3.5倍的水浸泡9h，再加水打浆，依次经60目、80目、100目、120目四次精细磨浆处理，灭菌得到豆浆，灭菌温度为150℃，灭菌时间为20min，豆浆的重量与干大豆的重量比为11:1，冷却至40℃，加入干大豆重量0.7倍的益生菌A，益生菌A为解脂假丝酵母菌、青春双歧杆菌、保加利亚乳杆菌、两歧双歧杆菌、嗜酸乳杆菌按照重量比15:10:25:20:35，在温度为40℃下发酵24h，得到益生菌点制液；
(2)按照步骤(1)中豆浆的制备方法制备相同重量的豆浆，加热至100℃后煮10min，得到煮沸的豆浆；
(3)取1/6重量的步骤(1)得到的益生菌点制液加入到沸水中，益生菌点制液加入沸水至其pH值为4.2-4.6，并保温70℃下搅拌处理，得到稀释后的益生菌点制液；
(4)将稀释后的益生菌点制液加入到煮沸的豆浆中，搅拌直至豆浆凝结为豆腐，80℃下保温，静置上清液澄清，回收即为豆水；
(5)将豆水冷却至40℃，加入5/6重量的步骤(1)制备的益生菌点制液，在温度为40℃下发酵48h，得到豆水乳酸菌发酵液；
(6)将鳞苔草、艾蒿、密毛白莲蒿、红苋菜、蕨菜加入适量步骤(4)的豆水混合打成浓浆，将所述的浓浆与所述的豆水乳酸菌发酵液混合，加入益生菌B，其中，鳞苔草、艾蒿、密毛白莲蒿、红苋菜、蕨菜、豆水乳酸菌发酵液和益生菌B的重量比为7:3:7:3:7:15:1.5，所述的益生菌B为枯草芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢短芽孢杆菌和哈茨木霉菌按照重量比35:20:20:10:15:3，在40℃下，发酵24h，得到所述的豆水乳酸菌土壤修复剂。
对比例1
本对比例的豆水乳酸菌土壤修复剂的制备方法与实施例2相同，不同之处在于，步骤(6)中先加入益生菌B进行发酵后，再加入鳞苔草、艾蒿、密毛白莲蒿、红苋菜、蕨菜打浆混合。
试验例1
分别测试实施例1-3和对比例1方法制备的土壤修复剂中益生菌活菌数，结果见表1。
表1
组别 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
活菌数(亿/ml) 26.9 27.4 27.1 15.4
从表1中可以看出，实施例1-3制备的土壤修复剂中活菌数比对比例1中的高，这是由于本发明的豆水乳酸菌土壤修复剂采用三次发酵而成，可以减少微生物的传代次数，使种子罐的菌液保持活力与性状，最后得到的修复剂中微生物的含量高。
试验例2
选择在某县矿尾周边土壤，主要污染为镉、铅、汞和砷等，实验面积400平方米，将地块分为10m×10m的样地4块，分别用实施例1-3和对比例1制备的土壤修复剂进行土壤修复，土壤修复剂的使用量为4吨/亩，使用方法为将制备好的土壤修复剂均匀撒在土壤表面，再用翻土机将土壤修复剂和土壤混合均匀。12个月后检测修复后土壤中镉、铅、汞和砷各化学形态百分比，结果见表2，每块样地重复取样3次，采用梅花式布点法，采集0-20cm深度的耕层土壤，分别检测镉、铅、汞和砷修复之前和修复之后的重金属的含量。
表2
Figure BDA0002275070110000081
从表2中可以看出，实施例1-3均比对比例1的重金属的修复效果好，说明本发明的方法制备的土壤修复剂对重金属的修复能力好。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种豆水乳酸菌土壤修复剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)益生菌点制液的制备：将干大豆加入其重量2.5-3.5倍的水浸泡7-9h，再加水打浆，磨浆，灭菌得到豆浆，冷却至35-40℃，加入干大豆重量0.5-0.7倍的益生菌A，发酵，得到益生菌点制液；
(2)按照步骤(1)中豆浆的制备方法制备相同重量的豆浆，加热至100℃后煮6-10min，得到煮沸的豆浆；
(3)取一定量步骤(1)得到的益生菌点制液加入到沸水中，并保温70-75℃下搅拌处理，得到稀释后的益生菌点制液；
(4)将稀释后的益生菌点制液加入到煮沸的豆浆中，搅拌直至豆浆凝结为豆腐，80-90℃下保温，静置上清液澄清，回收即为豆水；
(5)将豆水冷却至35-40℃，加入剩余的步骤(1)制备的益生菌点制液，发酵，得到豆水乳酸菌发酵液；
(6)将鳞苔草、艾蒿、密毛白莲蒿、红苋菜、蕨菜加入适量步骤(4)的豆水混合打成浓浆，将所述的浓浆与所述的豆水乳酸菌发酵液混合，加入益生菌B，在35-40℃下，发酵24-48h，得到所述的豆水乳酸菌土壤修复剂。
2.根据权利要求1所述的豆水乳酸菌土壤修复剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中豆浆的重量与干大豆的重量比为9-11:1。
3.根据权利要求1所述的豆水乳酸菌土壤修复剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的磨浆为依次经60目、80目、100目、120目四次精细磨浆处理，灭菌温度为110-120℃，灭菌时间为5-20min，发酵温度为35-40℃，发酵时间为24-48h。
4.根据权利要求1所述的豆水乳酸菌土壤修复剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的益生菌A为解脂假丝酵母菌、青春双歧杆菌、保加利亚乳杆菌、两歧双歧杆菌、嗜酸乳杆菌按照重量比5-15:10-20:15-25:20-30:25-35，优选的，重量比为10:15:20:25:30。
5.根据权利要求1所述的豆水乳酸菌土壤修复剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中益生菌点制液加入沸水至其pH值为4.2-4.6。
6.根据权利要求1所述的豆水乳酸菌土壤修复剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中益生菌点制液的重量与步骤(5)中益生菌点制液的重量比为1:4-6。
7.根据权利要求1所述的豆水乳酸菌土壤修复剂的制备方法，其特征在于，步骤(5)中发酵温度为35-40℃，发酵时间为24-48h。
8.根据权利要求1所述的豆水乳酸菌土壤修复剂的制备方法，其特征在于，步骤(6)中鳞苔草、艾蒿、密毛白莲蒿、红苋菜、蕨菜、豆水乳酸菌发酵液和益生菌B的重量比为3-7:3-7:3-7:3-7:3-7:15-25:0.5-1.5，优选的，重量比为5:5:5:5:5:20:1。
9.根据权利要求1或8所述的豆水乳酸菌土壤修复剂的制备方法，其特征在于，所述的益生菌B为枯草芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢短芽孢杆菌和哈茨木霉菌按照重量比25-35:20-30:10-20:10-20:5-15:3-7，优选的，重量比为30:25:15:15:10:5。
10.一种豆水乳酸菌土壤修复剂，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的方法制备而成。
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