CN112876298A - 芝麻渣发酵生产微生物肥料的方法 - Google Patents

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杨武
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Abstract

本发明公开了一种芝麻渣发酵生产微生物肥料的方法，包括以下步骤：1）选取芝麻渣为基础原材料，选取米曲霉菌粉和木曲霉菌粉的混合菌粉，芝麻渣与水按质量料液比（2:1‑1:4）混合形成培养基，培养基中添加10g/L的糖和0.1 g/L的铵盐作为促进微生物生长的碳源和氮源；2）以 1‰‑2‰的接种量将米曲霉菌粉和木曲霉菌粉的混合菌粉接种到培养基中进行发酵，培养时间为3‑30天，发酵温度为（24℃‑40℃）。本项目就地取材，通过使用芝麻油加工业废弃物芝麻渣为原料，优化了各菌粉培养基及发酵工艺，进一步优化微生物菌肥，提取芝麻渣蛋白及天然活性物质生产高价值产品。

Description

芝麻渣发酵生产微生物肥料的方法
技术领域
本发明涉及一种以湿芝麻渣为原料进行发酵生产微生物菌肥的方法，属于微生物肥料领域。
背景技术
水代法小磨芝麻香油是中国特有的一种制备风味芝麻油的方法，已有约两千年的历史。目前国内水代法小磨芝麻香油生产约占芝麻油年加工量的 25%，然而在水代法小磨芝麻香油的生产中，每加工1 吨芝麻就要产生1 吨左右的湿芝麻渣。湿芝麻渣水分含量高，营养成分十分丰富，故特别适合微生物的生长，在气温较高的季节，如果不进行及时的清理，就会霉变发臭，污染环境。但是只有少量湿芝麻渣经过加工后用作饲料，绝大部分的湿芝麻渣被当成废料丢弃，造成资源的严重浪费。针对这种现状，几十年来相关专家学者对湿芝麻渣的利用进行了不断研究，这些研究主要集中于湿芝麻渣中蛋白质和脂肪的利用。然而，所有的这些研究都比较零散，而且湿麻渣也远未得到充分利用。
湿芝麻渣水分含量大，因此，无论是蛋白质的提取还是油脂的回收，当前技术所使用的原料多为干燥后的芝麻渣，然而，对湿芝麻渣进行干燥本身就是一个巨大的技术难题。本项目根据芝麻渣适合微生物生长的特点，直接利用湿芝麻渣进行微生物发酵。以湿芝麻渣为原料进行发酵生产微生物菌肥、提取蛋白、天然活性物质等。
利用微生物发酵芝麻渣生产微生物菌肥和高级动物饲料，既有效利用了食品加工的废弃物，又开辟了一种芝麻渣综合利用利用的新途径。
由于食物资源供需矛盾的日益突出，开发利用新的蛋白质资源已成当务之急，尤其是植物性蛋白质源的开发利用已成为世界各国解决食物资源匮乏的重要突破口。大豆蛋白、花生蛋白的应用已日趋普遍，但对芝麻蛋白的利用还没有引起足够的重视。而且芝麻渣发酵后蛋白质更加适合生物吸收利用。
芝麻渣的油脂中多不饱和脂肪酸含量丰富，并且含有植物活性成分，例如植物胆固醇、生育酚、木质素类如芝麻素、芝麻酚林、芝麻酚等，这些成分对于油脂的抗氧化性具有重要作用。芝麻油与大豆油、玉米油及其他植物油相比具有较强的抗氧化稳定性。因此芝麻油高抗氧化性能为由芝麻中提取天然抗氧化剂提供了依据，并且已有实验显示芝麻提取物抗氧化性能高于苹果、石榴及香蕉提取物。
目前，有关芝麻渣利用的研究均为国内报道，尚未发现国外的相关研究，这一方面可能是由于芝麻是小种油料，产量有限；另一方面可能是由于中西方饮食习惯不同，小磨香油为中国特有的风味食品，在国外很少生产。就国内研究而言， 当前研究报道多集中于对麻渣中某种营养成分的研究，很少能够实现麻渣的综合利用。如研究麻渣中蛋白的利用时，往往忽略对麻渣中油脂的回收。
目前，国内针对芝麻渣蛋白的利用已经开展了大量的研究，并且也取得很多的成果。但是，这些研究往往比较孤立。例如，研究芝麻渣蛋白功能性时，研究者往往只对所得芝麻渣蛋白的功能性进行测定，而并没有对其在加工过程中组成和性质的变化进行考量。同时，从麻渣中获得的芝麻蛋白和从芝麻籽以及冷榨芝麻饼中得到的芝麻蛋白在营养特性方面有无差别也尚未有研究报道。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种通过高效节能发酵装置，利用微生物进行菌肥发酵，构建杀菌杀虫、增产增效、可以增进作物品质和改善土壤品质，实现农药、化肥减施的芝麻渣发酵生产微生物肥料的方法。
其技术方案是：芝麻渣发酵生产微生物肥料的方法包括以下步骤：1）选取芝麻渣为基础原材料，选取米曲霉菌粉和木曲霉菌粉的混合菌粉，芝麻渣与水按质量料液比（2:1-1:4）混合形成培养基，培养基中添加10g/L的糖和0.1 g/L的铵盐作为促进微生物生长的碳源和氮源；2）以1‰-2‰的接种量将米曲霉菌粉和木曲霉菌粉的混合菌粉接种到培养基中进行发酵，培养时间为3-30天，发酵温度为（24℃-40℃）。
本发明与现有技术相比较，具有以下优点：本项目就地取材，通过使用芝麻油加工业废弃物芝麻渣为原料，优化了各菌粉培养基及发酵工艺，进一步优化微生物菌肥，提取芝麻渣蛋白及天然活性物质生产高价值产品。社会效益方面，可解决芝麻渣带来的环境污染问题，臭味等问题，减少工厂的烟尘污染，减少碳排放，净化空气。
附图说明
图1是不同发酵时间下芝麻渣发酵后蛋白质的降解率；
图2是不同温度下芝麻渣中蛋白质的降解率；
图3是不同料液比下芝麻渣中蛋白质的降解率。
具体实施方式
本发明的目的是为了将芝麻渣中的粗纤维及蛋白质降解为低聚糖及小分子肽、氨基酸等以便于植物吸收利用，设定了 3 个影响发酵的单因素，分别是温度、料液比、时间。
设置不同的料液比（2:1，1:1，1:2，1:3，1:4），在1‰、28℃的条件下进行发酵；设置不同的温度（24℃、28℃、32℃、36℃、40℃），在1‰、1:1的条件下进行发酵；设置不同的时间（3天、6天、9天、12天、15天、20天、30天），在1‰、28℃、1:1的条件下进行发酵。
实施案例 1：
将混合菌粉按 1‰的接种量添加到含100mL芝麻渣培养基（含葡萄糖10g/L，(NH4)2SO4）0.1g/L）的500 mL的锥形瓶中，设置不同的料液比（1:1，1:2，1:3，1:4，1:5），在28℃的条件下培养30天，在3、6、9、12、15、20、30天的时候取样，测定蛋白质的降解率。
实施案例 2：
将混合菌粉按1‰的接种量添加到含100mL芝麻渣培养基（含果糖10g/L，(NH4)2SO4 0.1g/L）的500 mL的锥形瓶中，设置不同的发酵温度（24℃、28℃、32℃、36℃、40℃），在料液比为 1:1 的条件下培养30天。在3、6、9、12、15、20、30天的时候取样，测定蛋白质的降解率。
游离氨基酸态氮含量的测定、氨基酸态氮标准曲线的制作：0.1g/L NH3-N标准溶液：准确称取105℃干燥2 h的硫酸铵(分析纯) 0.4720 g于小烧杯中，加水溶解后移至100mL容量瓶内，加水定容至刻度, 摇匀，此溶液每毫升相当于1.0 mg氨氮。用时稀释为100 µg/mL，即取10 mL于100 mL容量瓶。
显色剂：15 mL 37%甲醛与7.8 mL乙酰丙酮混合，加水定容至100 mL,剧烈振荡使其反应完全,室温下放置稳定3 d后使用。
乙酸溶液（1 mol/L）：量取5.8 mL冰乙酸，加水稀释至 100 mL。
乙酸钠溶液（1 mol/L）：称 取41 g无水乙酸钠或68 g乙酸钠(CH3COONa•3H2O)，加水溶解并稀释至500 mL。
pH=4.80缓冲溶液：60 mL l mol/L的NaAc和40 mL1 mol/L的HAc混合。
其余试剂均为分析纯，水为蒸馏水。
试验方法：
吸取NH3-N标准溶液0、0.05、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1 mL（相当于 NH3-N 0、5.0、10.0、20.0、40.0、60.0、80.0、100.0 µg）于10 mL比色管中，加4 mL 缓冲液和4 mL显色剂，加水定容至刻度，混匀，于100℃水浴中加热15 min， 取出用冷水冷却至室温，移入比色皿，以零管为参比,在波长 400nm处测定吸光度。
样品测定:
用移液枪吸取10 mL发酵上清液于100mL 容量瓶中，加水至刻度混匀，再从中吸取5 mL于50 mL容量瓶中，加水至刻度，混匀备用。取备用样品1 mL于10 mL比色管中。加4 mL缓冲溶液及4 mL显色剂，加水稀释至刻度，混匀。置于100℃水浴中加热 15 min。取出用水冷却至室温后，移入1 cm比色杯内， 以零管为参比，于波长400 nm处测量吸光度值，并从标准曲线上查出相应的氮含量，乘以样品在整个过程中的稀释倍数，最后折算成氮含量单位为 g/L。
在 1‰的接种量，料液比为 1:1，发酵温度为 28℃的情况下，发酵结果如图1，利用微生物进行发酵的样本中的蛋白质的降解率均高于对照组。因为12天开始，培养基中散发出因蛋白质过度分解而产生的难闻气味，故认为最佳的发酵时间为 9 天，利用微生物进行发酵的实验组，蛋白质降解率达到 39.12%，而对照组的蛋白质降解率仅为 9.36%。
在 1‰的接种量，料液比为1:1，发酵时间为 9 天的情况下，不同温度的发酵结果如图2，利用微生物进行发酵的样本中的蛋白质的降解率均高于对照组。最佳的发酵温度为28℃，利用微生物进行发酵的实验组，蛋白质降解率达到28.66%，而对照组的蛋白质降解率仅为 8.93%。
在1‰的接种量，发酵温度为28℃，发酵时间为9天的情况下，不同料液比的发酵结果如图3，利用微生物进行发酵的样本中的蛋白质的降解率均高于对照组。最佳的发酵料液比为 1:1，利用微生物进行发酵的实验组，蛋白质降解率达到 38.26%，而对照组的蛋白质降解率仅为 8.63%。
综上所述，在利用此菌粉进行芝麻渣发酵，培养基中添加 10 g/L 的葡萄糖或果糖以及0.1g/L的(NH4)2SO4最佳的发酵条件为料液比 1:1，发酵温度为 28℃，发酵时间为 9天，在此条件下进行发酵时，蛋白质的降解率可以达到 40.1%。

Claims (1)

1.芝麻渣发酵生产微生物肥料的方法，其特征在于：包括以下步骤：1）选取芝麻渣为基础原材料，选取米曲霉菌粉和木曲霉菌粉的混合菌粉，芝麻渣与水按质量料液比（2:1-1:4）混合形成培养基，培养基中添加10g/L的糖和0.1 g/L的铵盐作为促进微生物生长的碳源和氮源；2）以 1‰-2‰的接种量将米曲霉菌粉和木曲霉菌粉的混合菌粉接种到培养基中进行发酵，培养时间为3-30天，发酵温度为（24℃-40℃）。
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