CN112322498A - 一种厨余高效堆肥用高温菌剂制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种厨余高效堆肥用高温菌剂制备方法，所述高温菌剂的制备方法是将从厨余堆肥高温期堆肥产品中分离筛选的菌种经过专一高效培养基筛选，将所得到的专一高效菌株经过扩大培养和复配后，以有机废弃物为载体，制备成高效堆肥固态高温菌剂。该菌剂成本低，能高效分解厨余堆肥中的纤维素、木质素、蛋白质。利用本发明固态微生物堆肥高温菌剂进行厨余堆肥，可避免接种菌种的活性微生物在高温发酵期失活，具有性能稳定、使用方便的特点。
Description
技术领域
本发明涉及高温菌剂制备办法，具体涉及一种厨余高效堆肥用高温菌剂制备办法，属于微生物技术和堆肥技术领域。
背景技术
厨余垃圾又称“湿垃圾”，“有机垃圾”，“易腐垃圾”，一般指居民家庭日常生活中产生的菜帮、菜叶、瓜果皮壳、剩菜剩饭、废弃食物等有机废弃物。厨余垃圾有机质、水分含量大，采用好氧堆肥方式，有机质降解速度快，能够最大限度地杀灭病原菌，且臭气产生量较少，相较于焚烧、填埋，堆肥目前被公认为是最生态、环境友好的有机废弃物处理方式之一，但由于厨余垃圾富含纤维素、木质素、蛋白等较难分解的物质，堆肥周期长，经济效益较差；还会导致堆肥品质不良。
在堆肥初期接种微生物菌剂可以提高堆肥效率和成品质量。接种微生物促进堆肥腐熟的机理有：1）提高堆肥初期微生物的群体，增强微生物的降解活性；2）缩短到达高温期的时间；3）接种具有专一高效分解性能的微生物。如专利CN102851246A以嗜热栖热菌UTM802为功能菌株，利用有机废弃物为载体制备固态微生物堆肥高温菌剂，经过验证实验表明该高温菌剂能够使堆体快速升温，迅速进入高温阶段，促进物料的快速降解及腐熟进程，提高了堆肥的品质。专利CN111014252A提供了一种基于微生物菌群的垃圾高温处理方法，将从厨余垃圾微生物处理系统分离筛选的高温菌置入培养基中进行培养，并将培养物与蒸馏水和厨余垃圾进行混合，置入反应罐中通过高温加热对厨余垃圾进行处理，试验证明厨余垃圾中大部分有机物在24h内即可被分解。以上专利均不涉及专一高效菌株的筛选过程，考虑到厨余垃圾中富含纤维素、木质素、蛋白等较难分解的物质较多，这成为本发明需要解决的重要技术问题。
发明内容
本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种厨余高效堆肥用高温菌剂制备方法，该技术方案所述高温菌剂是将从厨余堆肥高温期堆肥产品中分离筛选的菌种经过纤维素刚果红培养基、愈创木酚选择培养基、蛋白选择培养基专一高效培养基选择后，将筛选的专一高效菌株以有机废弃物为载体，制备成能够分解厨余垃圾中纤维素、木质素、蛋白质有机大分子的固态微生物堆肥高温菌剂。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种厨余高效堆肥用高温菌剂制备方法，包括以下步骤：
步骤1）采集分离：将厨余堆肥高温期堆肥样品梯度稀释后涂布于牛肉膏蛋白胨培养基平板上，倒置于60~70℃培养箱中培养48h，将形态特征不同的菌落挑出经过3次划线纯化和高温培养后分离得到耐高温纯菌株；
步骤2）酶活实验：将分离得到的耐高温纯菌株分别接种至纤维素刚果红培养基、愈创木酚选择培养基、蛋白选择培养基中，培养后筛选出分别能够分解纤维素、木质素和蛋白质的专一高效菌株；
步骤3）菌种发酵：根据步骤2）实验结果挑选能够分解纤维素、木质素和蛋白质的菌株，将菌株分别接种于改良的牛肉膏蛋白胨固态斜面上，在65℃-70℃下培养24-48h得到丰厚的培养斜面。分别取培养至丰厚的斜面1个，接种至1000ml已经灭菌的改良的牛肉膏蛋白胨液态培养基中，置于恒温摇床上，在65℃-70℃、转速180rpm震荡培养24-48h得到发酵种子液。
步骤4）菌液复配：将纤维素、木质素、蛋白质分解菌的发酵菌液分别按照1~3:1~2:1~5体积比进行复合配比；
步骤5）制备固态高温菌剂：以有机废弃物产品为载体与菌液混合，干燥、粉碎、筛分得到能够分解纤维素、木质素、蛋白质的堆肥固态高温菌剂。该方案从厨余堆肥高温期分离出来的高温菌经过菌种专一高效筛选后可作为堆肥接种剂加速纤维素、木质素、蛋白的水解，促进腐殖化过程。同时高温菌剂在高温条件下降解酶活性高，代谢能力强，可以缩短厨余垃圾生物转化的周期，提高有机物降解效率，同时经过专一高效菌种筛选过程可以分解厨余垃圾中较难降解的纤维素、木质素和蛋白质等大分子的物质。
进一步地，所述有机废弃物产品载体为园林垃圾或绿化垃圾堆肥腐熟期样品产品，粒径在5mm以下，含水率在40%以下。腐熟期样品作为最终菌剂的载体，若含水率较高会影响最终制备的菌剂在堆肥中的应用。
进一步地，所述菌液与腐熟堆肥的质量比为1~3：20。菌液与腐熟肥质量比控制在该范围在保证制备的菌剂的活菌含量达标的同时还能够最大程度的利用腐熟堆肥。
进一步地，所述固态菌剂活菌含量达到1×109cfu/g以上。菌剂对活菌量有一定的要求，一般制备的菌剂活菌量要达到1×109cfu/ml以上。
进一步地，所述复合菌液活菌含量达到1×1012cfu/mL以上。复合菌液活菌量要高于菌剂要求的活菌量，最终制备的菌剂才符合最低活菌量要求。
进一步地，所述固态高温菌剂与厨余混合的质量比为0.5~2:10。该步骤在厨余堆肥中使用，控制该质量比既能够发挥菌剂的作用加速厨余堆肥进程，又不会对堆肥原始物料产生较大影响。所述改良的牛肉膏蛋白胨配方为：牛肉膏3.0 g，蛋白胨10.0 g，NaCl5.0g，琼脂10-15g，浸提液1000ml，pH7.4-7.6；
所述浸提液制备方法为：称取100-150g厨余堆肥腐熟期产品，加入300ml蒸馏水,在室温下，180-200rpm震荡10-16小时；取液体在4000rpm下离心10-20min，收集上清液即为浸提液母液，使用时用蒸馏水稀释3-5倍即可；所述改良牛肉膏蛋白胨液态培养基和固态培养基的区别是不含琼脂。
相对于现有技术，本发明具有如下优点，高温菌剂具有热稳定性的降解酶，具有更高的活性和更快的代谢速率，可以将发酵温度维持在65℃或更高的温度，从而更加有效的杀死病原微生物，达到卫生化的要求；
1）高温菌剂不但耐热嗜热，还进行了专一高效菌种的筛选，能够高效分解厨余垃圾中的纤维素、木质素、蛋白质等物质，加快较难降解大分子物质的降解速率，提高处理效率，提高堆肥品质。
2）本发明菌株以园林垃圾或绿化垃圾堆肥腐熟期堆肥产品为载体，制备固态微生物堆肥接种剂，成本低，应用于堆肥时能迅速调节堆肥湿度。
3）利用本发明固态微生物堆肥接种剂进行高温堆肥，可避免接种剂中的活性微生物在高温发酵期失活，因此，该种基于微生物菌群的厨余垃圾高效堆肥专用高温菌剂可进行推广使用。
具体实施方式：
为了加深对本发明的认识和理解，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1：一种厨余高效堆肥用高温菌剂制备方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1）采集分离：将厨余垃圾高温期堆肥样品稀释为10-1,10-2,10-3,10-4,10-5 5个梯度后涂布于牛肉膏蛋白胨平板上，倒置于70℃培养箱中培养48h，将形态特征不同的菌落挑出在牛肉膏蛋白胨平板上经过5次划线纯化后分离得到耐高温纯菌株。
步骤2）酶活实验：配置改良的纤维素刚果红培养基：CMC-Na 15g、硝酸钾1.26g、硫酸铵0.83g、酵母膏1g、MgSO4 0.5g、磷酸氢二钾1g、刚果红0.4g、水1000 ml、琼脂15g，pH7.0-7.2，配置完成后120℃灭菌20分钟；愈创木酚选择培养基：愈创木酚0.1g、硝酸铵1g（替换为硝酸钾1.26g+硫酸铵0.83g）、酵母膏1g、MgSO4 0.5g、磷酸二氢钾1g、水1000ml、琼脂15g，pH7.0-7.2，配置完成后120℃灭菌20分钟；蛋白选择培养基：脱脂奶粉5g、葡萄糖1g、酵母浸膏1g、磷酸氢二钾1.0g、磷酸二氢钾0.5g、硫酸镁0.1g、琼脂10g、水1000L，pH7.0-7.2，配置完成后115℃灭菌15分钟。将分离得到的耐高温纯菌株分别接种至纤维素刚果红培养基、愈创木酚选择培养基、蛋白选择培养基中，根据观察菌落周围是否出现透明圈选择具有降解该种底物能力的菌株。
步骤3）根据步骤2）实验结果挑选能够分解纤维素、木质素和蛋白质的菌株，将菌株分别接种于改良的牛肉膏蛋白胨固态斜面上，在65℃-70℃下培养24-48h得到丰厚的培养斜面。分别取培养至丰厚的斜面1个，接种至1000ml已经灭菌的改良的牛肉膏蛋白胨液态培养基中，置于恒温摇床上，在65℃-70℃、转速180rpm震荡培养24-48h得到发酵种子液。
步骤4）发酵液的制备：按照10%的接种量将发酵种子液接种至发酵罐中，在罐温30℃、罐压0.02MPa、通气量1:1.5v/v/min、搅拌速度200转/分钟、发酵时间5天，得到发酵液；发酵罐中所用的培养液组成为：按400g/L的浓度将腐熟堆肥（含水率小于30%）溶解在水中，在室温下，100rmp搅拌6小时，然后静置过滤，收集上清液，得到发酵母液，使用时，在发酵母液中加入3%的糖蜜制备成发酵罐培养基。
步骤5）高温发酵菌剂的制备将所得到的发酵液均匀喷洒在含水率40%的厨余堆肥腐熟期堆肥产品上，接种量为8%，然后经烘干、粉碎、过筛，制备成专一高效的高温菌剂成品。该菌剂中含有的活菌含量达到1×109cfu/g以上。
实施例2：一种厨余堆肥专用高温菌剂制备方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1）采集分离：将厨余垃圾高温期堆肥样品稀释为10-1,10-2,10-3,10-4,10-5 5个梯度后涂布于牛肉膏蛋白胨平板上，倒置于70℃培养箱中培养48h，将形态特征不同的菌落挑出在牛肉膏蛋白胨平板上经过5次划线纯化后分离得到耐高温纯菌株。
步骤2）酶活实验：配置改良的纤维素刚果红培养基：CMC-Na 15g、硝酸钾1.26g、硫酸铵0.83g、酵母膏1g、MgSO4 0.5g、磷酸氢二钾1 g、刚果红0.4g、水1000ml、琼脂15g，pH7.0-7.2，配置完成后120℃灭菌20分钟；愈创木酚选择培养基：愈创木酚0.1g、硝酸铵1g（替换为硝酸钾1.26g+硫酸铵0.83g）、酵母膏1g、MgSO4 0.5g、磷酸二氢钾1g、水1000ml、琼脂15g，pH7.0-7.2，配置完成后120℃灭菌20分钟；蛋白选择培养基：脱脂奶粉5g、葡萄糖1g、酵母浸膏1g、磷酸氢二钾1.0g、磷酸二氢钾0.5g、硫酸镁0.1g、琼脂10g、水1000L，pH7.0-7.2，配置完成后115℃灭菌15分钟。将分离得到的耐高温纯菌株分别接种至纤维素刚果红培养基、愈创木酚选择培养基、蛋白选择培养基中，根据观察菌落周围是否出现透明圈选择具有降解该种底物能力的菌株。
步骤3）发酵种子液制备：根据步骤2）实验结果挑选能够分解纤维素、木质素和蛋白质的菌株，将菌株分别接种于改良的牛肉膏蛋白胨固态斜面上，在65℃-70℃下培养24-48h得到丰厚的培养斜面。分别取培养至丰厚的斜面1个，接种至1000ml已经灭菌的改良的牛肉膏蛋白胨液态培养基中，置于恒温摇床上，在65℃-70℃、转速180rpm震荡培养24-48h得到发酵种子液。
步骤4）菌种发酵：按5%-10%的接种量将发酵种子液接种至发酵罐中，在罐温30-35℃、罐压0.02-0.06MPa、通气量1:1.0-1.5v/v/min、搅拌速度200-300转/分钟、发酵时间3-8天，得到发酵液；发酵罐中所用的培养液组成为：按400g/L的浓度将腐熟堆肥（含水率小于30%）溶解在水中，在室温下，100rmp搅拌6小时，然后静置过滤，收集上清液，得到发酵母液，使用时，在发酵母液中加入3%-5%的糖蜜制备成发酵罐培养基。
步骤5）制备固态高温菌剂：将所得到的发酵菌液均匀喷洒在含水率40%、粒径为3mm的园林垃圾腐熟堆肥产品上，接种量约为10%，然后经烘干、粉碎、过筛，制备成高温菌剂成品，高温菌剂中活菌含量达到1×109cfu/g以上。
步骤6）菌剂应用：取100kg制备的固态高温菌剂与1000kg厨余垃圾、200kg木屑充分混合后进行堆置发酵，堆肥时间为30天。
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。
需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。
Claims (7)
1.一种厨余高效堆肥用高温菌剂制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1）采集分离：将厨余堆肥高温期堆肥样品梯度稀释后涂布于牛肉膏蛋白胨培养基平板上，倒置于60~70℃培养箱中培养24-48h，将形态特征不同的菌落挑出经过3-5次划线纯化和高温培养后分离得到耐高温纯菌株；
步骤2）酶活实验：将分离得到的耐高温纯菌株分别接种至纤维素刚果红培养基、愈创木酚选择培养基、蛋白选择培养基中，培养后筛选出分别能够分解纤维素、木质素和蛋白质的专一高效菌株；
步骤3）菌种发酵：根据步骤2）实验结果挑选能够分解纤维素、木质素和蛋白质的菌株，将菌株分别接种于改良的牛肉膏蛋白胨固态斜面上，在65℃-70℃下培养24-48h得到丰厚的培养斜面，分别取培养至丰厚的斜面1个，接种至1000ml已经灭菌的改良的牛肉膏蛋白胨液态培养基中，置于恒温摇床上，在65℃-70℃、转速180rpm震荡培养24-48h得到发酵种子液；
步骤4）菌液复配：将纤维素、木质素、蛋白质分解菌的发酵菌液分别按照1~3:1~2:1~5体积比进行复合配比；
步骤5）制备固态高温菌剂：以有机废弃物产品为载体与菌液混合，干燥、粉碎、筛分得到能够分解纤维素、木质素、蛋白质的堆肥固态高温菌剂。
2.根据权利要求1所述的厨余堆肥专用高温菌剂制备方法，其特征在于，所述有机废弃物产品载体为园林垃圾或绿化垃圾堆肥腐熟期样品产品，粒径在5mm以下，含水率在40%以下。
3.根据权利要求2所述的厨余堆肥专用高温菌剂制备方法，其特征在于，所述菌液与腐熟堆肥的质量比为1~3：20。
4.根据权利要求3所述的厨余堆肥专用高温菌剂制备方法，其特征在于，所述菌剂活菌含量达到1×109cfu/g以上。
5.根据权利要求3或4所述的厨余堆肥专用高温菌剂制备方法，其特征在于，所述菌液活菌含量达到1×1012cfu/mL以上。
6.根据权利要求5所述的厨余堆肥专用高温菌剂制备方法，其特征在于，所述固态高温菌剂与厨余混合的质量比为0.5~2:10。
7.根据权利要求5所述的厨余堆肥专用高温菌剂制备方法，其特征在于，所述改良的牛肉膏蛋白胨配方为：牛肉膏3.0 g，蛋白胨10.0 g，NaCl5.0 g，琼脂10-15g，浸提液1000ml，pH7.4-7.6；
所述浸提液制备方法为：称取100-150g厨余堆肥腐熟期产品，加入300ml蒸馏水,在室温下，180-200rpm震荡10-16小时；取液体在4000rpm下离心10-20min，收集上清液即为浸提液母液，使用时用蒸馏水稀释3-5倍即可；所述改良牛肉膏蛋白胨液态培养基和固态培养基的区别是不含琼脂。
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| CN113652371A (zh) * | 2021-08-17 | 2021-11-16 | 湖南泰洁环保科技有限公司 | 一种超高温餐厨垃圾处理菌剂及其制备方法 |
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