CN113583895B

CN113583895B - 一株枯草芽孢杆菌、有机肥、生产方法及应用

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Publication number: CN113583895B
Application number: CN202110717377.9A
Authority: CN
Inventors: 王森林; 刘�文; 吴彦; 武红帽
Original assignee: Yangling Weilai Zhongke Environmental Protection Technology Co ltd
Current assignee: Yangling Weilai Zhongke Environmental Protection Technology Co ltd
Priority date: 2021-06-28
Filing date: 2021-06-28
Publication date: 2023-02-17
Anticipated expiration: 2041-06-28
Also published as: CN113583895A

Abstract

本发明公开了一株枯草芽孢杆菌、有机肥、生产方法及应用，枯草芽孢杆菌保藏名称为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)FEP205，于2021年01月25日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏编号为：CGMCC No.21731。含γ‑聚谷氨酸有机肥包括以餐厨垃圾、农业废弃物辅料和油粕为原料进行混合得到混合物料，向混合物料中加入餐厨腐熟菌剂后进行堆肥腐熟，得到生物有机肥，然后向生物有机肥中加入味精粕和生物发酵菌剂，混匀后进行好氧发酵，得到含γ‑聚谷氨酸有机肥。相较于传统有机肥，本发明的有机肥具备缓释养分的作用，可以减少施肥量，减少农作物生产成本、预防土壤板结，有效提高了农作物对于水分和肥料的利用率，减少水分和养分的流失。

Description

一株枯草芽孢杆菌、有机肥、生产方法及应用

技术领域

本发明属于农业肥料制备领域，涉及一株枯草芽孢杆菌、有机肥、生产方法及应用，具体涉及一株枯草芽孢杆菌、利用餐厨垃圾生产的含γ-聚谷氨酸有机肥、生产方法及应用。

背景技术

餐厨垃圾是城市生活垃圾中有机相的主要来源，一般产生于企事业单位、学校、农贸市场、超市以及餐饮服务行业。餐厨垃圾以淀粉类、食物纤维类、动物脂肪类等有机物质为主要成分，具有高水、高脂肪、高盐分以及易腐发臭、易生物降解等特点。如果这些餐厨垃圾不及时处理，将会对环境卫生和人们身体健康带来严重危害。

我国的餐厨垃圾一直未得到有效的资源化利用。仅以北京为例，其每天产生的餐厨垃圾达1600t以上，据上海市废弃物管理处有关人士介绍，上海以近3万家普通餐饮企业和150家左右星级饭店为主，平均每天产生的剩饭剩菜达约1300t，而且春节期间至少增加50％以上。这些垃圾中除部分物质采取回收处理外，绝大多数与城市生活垃圾一起被填埋处理。虽然垃圾暂时得到了处理，但这种处理方式不仅局限了垃圾资源的综合回收利用，而且占用大量土地、污染环境。

目前餐饮业的垃圾则主要由城郊养猪场收购，饲养生猪，但是餐厨垃圾往往含有大量致病菌，若餐厨未经杀菌处理或处理不彻底会存在一定安全隐患。目前我国已有部分城市实行专项立法，对餐厨垃圾的使用采取了强制性规定。

γ-聚谷氨酸(γ-poly glutamic acid，γ-PGA)是由D-谷氨酸或L-谷氨酸通过α-氨基和γ-羧基间的酰胺键结合而成的，是某些芽孢杆菌(Bacillus sp.)合成的一种胞外水溶性的高分子氨基酸聚合物。γ-聚谷氨酸带有大量的亲水基团羧基，带有大量负荷，对土壤中的养分离子，特别是阳离子如NH₄ ⁺、K⁺等具有吸附能力，能够有效减缓基质中SO₄ ^2-、C₂O₄ ^2-、CO₃ ^2-、PO₄ ^3-、HPO₄ ^2-与Ca²⁺、Mg²⁺以及其他微量元素产生沉淀，提高磷、硫和微量元素的有效性。γ-聚谷氨酸不仅可以增加作物的产量，还可以对肥料和水分起到很好的缓释作用，具有显著的保水保肥、增产节肥效果，在农业生产中得到越来越多的应用。

现有技术中，γ-聚谷氨酸有机肥的制备主要是向堆肥发酵好的有机肥中添加成品γ-聚谷氨酸，如王均成等(公开号CN 102533884 A)公开了一种清洁生产谷氨酸、γ-聚谷氨酸及有机肥料的方法，该方法是先利用微生物发酵制备聚谷氨酸，再将聚谷氨酸纯化后加入有机肥中制备含γ-聚谷氨酸的有机肥。该方法由于工序较繁琐，且γ-聚谷氨酸发酵液需分离纯化后使用，增加了企业投入和生产成本，造成推广应用困难。因此需寻求一种低成本、安全无害化生产γ-聚谷氨酸有机肥的工艺。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明为解决目前餐厨垃圾污染环境和γ-聚谷氨酸有机肥生产工艺繁琐、生产成本较高的问题，提供一株枯草芽孢杆菌、有机肥、生产方法及应用。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案包括：

一株枯草芽孢杆菌，所述枯草芽孢杆菌保藏名称为枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)FEP205，于2021年01月25日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏编号为：CGMCC No.21731。

一种含γ-聚谷氨酸有机肥，所述的含γ-聚谷氨酸有机肥包括以餐厨垃圾、农业废弃物辅料和油粕为原料进行混合得到混合物料，向所述的混合物料中加入餐厨腐熟菌剂后进行堆肥腐熟，得到生物有机肥，然后向所述生物有机肥中加入味精粕和生物发酵菌剂，混匀后进行好氧发酵，得到含γ-聚谷氨酸有机肥；

所述的生物发酵菌剂包括将所述的枯草芽孢杆菌接入固体斜面培养基中进行活化，然后将活化后的枯草芽孢杆菌接入液体培养基中，振荡培养，制备得到。

具体的，按重量百分比计，所述混合物料中的餐厨垃圾为40％～60％，农业废弃物辅料为35％～55％，油粕为5～10％；

餐厨腐熟菌剂的添加量为混合物料质量的0.1％～1％，所述混合物料的碳氮比为20:1～25:1。

具体的，所述的味精粕的添加量为所述生物有机肥质量的10％～15％，所述的生物发酵菌剂的添加量为所述生物有机肥质量的0.1％～0.5％。

具体的，所述的餐厨垃圾为脱水除油餐厨垃圾，所述餐厨垃圾的含水率为70％～80％，所述餐厨垃圾的粗脂肪含量为4％～10％；

所述的农业废弃物辅料包括人畜粪便和作物秸秆中的一种或两种的混合物；

所述的餐厨腐熟菌剂与混合物料混合均匀后的含水率为50％～65％。

一种含γ-聚谷氨酸的有机肥的生产方法，该方法用于制备所述的含γ-聚谷氨酸有机肥，包括以下步骤：

步骤1：以餐厨垃圾、农业废弃物辅料和油粕为原料进行混合得到混合物料，按重量百分比计，所述的餐厨垃圾为40％～60％，农业废弃物辅料为35％～55％，油粕为5～10％；

步骤2：向所述的混合物料中加入餐厨腐熟菌剂后进行堆肥腐熟，得到生物有机肥，所述的餐厨腐熟菌剂的添加量为0.1％～1％；

步骤3：后向所述生物有机肥中加入味精粕和生物发酵菌剂，混匀后转移至好氧发酵床，平铺后进行好氧发酵，得到含γ-聚谷氨酸有机肥；

所述的味精粕的添加量为10％～15％，所述的生物发酵菌剂的添加量为0.1％～0.5％。

进一步的，步骤2具体包括：将餐厨腐熟菌剂于水中稀释活化，将活化好的餐厨腐熟菌剂浇洒在步骤1得到的混合物料中，混合均匀后转移至槽式发酵床进行堆肥腐熟，得到生物有机肥。

进一步的，步骤2中堆肥腐熟包括过程中，每天向槽式管路中通入空气，每1～2d翻堆一次，堆肥腐熟时间为20～30天。

进一步的，步骤3中好氧发酵床进行好氧发酵时的发酵温度28～35℃，平铺的物料厚度为30～50cm，发酵时间为3～4d。

本发明所述的含γ-聚谷氨酸有机肥或本发明所述的含γ-聚谷氨酸的有机肥的生产方法生产得到的含γ-聚谷氨酸有机肥应用于马铃薯种植的应用，马铃薯的增产率达到13.65％。

与现有技术相比，其优点与积极效果在于：

1、生产成本低，有利于环境保护。本发明采用的主要原料是餐厨垃圾，由于餐厨垃圾中含水率较高，不利于堆肥调节含水率，故在堆肥前将餐厨垃圾进行脱水除油，将餐厨中的油脂作为生物燃油回收利用；同时在配方中加入农作物秸秆和人畜粪便等废弃物，进一步对废物的资源化利用，同时利用添加的秸秆等辅料对餐厨垃圾进行稀释，以降低钠离子浓度。

2、提高肥料利用率。相较于传统的有机肥，本发明具备缓释养分的作用，可以减少施肥量，减少农作物生产成本、预防土壤板结，有效提高了农作物对于水分和肥料的利用率，减少水分和养分的流失。

3、简化了工艺流程。本发明能利用有机废弃物直接合成γ-聚谷氨酸，不需要添加外源γ-聚谷氨酸，没有γ-聚谷氨酸合成、提取、纯化的过程，大大简化了工业流程，减少了生产设备投入，进一步降低了生产成本。

本发明方法简单、环保安全，生产的γ-聚谷氨酸有机肥易形成商品化，方便运输和保存，具有很好的应用前景。

具体实施方式

本发明中所用的实验试剂均为市售所得，并未做进一步处理，检测仪器设备等均为常用的仪器。其中，如生产γ-聚谷氨酸底物的味精粕，餐厨腐熟菌剂均可联系厂家购买。

以下对本发明所用术语做出解释说明：

餐厨腐熟菌剂一般由降解木质纤维素、蛋白质和油脂的高温细菌、放线菌以及中温细菌、放线菌、真菌多种微生物组成，可以有效解解聚厨余垃圾大分子，实现厨余垃圾的定向快速腐殖化，缩短堆肥腐熟时间，提高堆肥腐熟度。

槽式发酵是由单个或多个发酵槽组成的，单个发酵槽的容积是根据翻抛机的跨度、发酵周期进行设计的，发酵槽宽度为4米，高1.8米，长20～40米。好氧发酵床采用现有的常用的发酵床。

含水率是堆肥的一个重要参数，一般堆肥含水率为50％～70％，如果含水率过低，由于堆肥会经过高温期，会造成堆肥后期水分不足，影响微生物生长；如果初始含水率过高会造成堆肥过程中通气不畅，以及堆肥结束后产品含水率过高，影响产品品质，同时过高的含水率也会造成堆肥高温期升温困难。

本发明的各原料在混料时根据各原料组分碳氮比含量调整其添加量，使混合物料的碳氮摩尔比为20:1～25:1，碳氮比与含水率同样是堆肥的一个重要参数，合适的碳氮比更有利于微生物的生长，一般微生物较优生长碳氮比为15:1～30:1，为更有利于微生物生长，本发明的实施例中调节碳氮比为20:1～25:1。

下面具体提供优选的实施例，以使本领域技术人员更加清楚本发明的技术方案和效果，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

遵从上述技术方案，本实施例给出一株用于生产γ-聚谷氨酸有机肥的菌株，枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)FEP205，于2021年01月25日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏编号为：CGMCCNo.21731；保藏单位地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，邮编：100101。

所述的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)FEP205的分离鉴定方法具体如下：

(1)平板初筛

取杨凌某地土壤样品10g加入90mL无菌水中，放入恒温振荡培养箱中振荡5min，得10^-1样品稀释液，再放入80℃水浴15min进行预处理，后取1mL上清液加入9mL无菌水中，得到10^-2稀释液、如此方法依次得到10^-3、10^-4、10^-5、10^-6梯度稀释液，每个浓度稀释液取0.1mL涂布于分离平板培养基中，一个浓度梯度三个平行，35℃倒置培养24h，然后观察平板上的菌落形态特征。

(2)菌株的分离纯化

挑取在初筛平板中菌落凸起、表面粘稠、能拉丝、生长迅速的单菌落在平板上进行四区划线进行分离培养，在37℃恒温培养48h，反复进行分离纯化，直至获得较为粘稠的单菌落，将得到的单菌进行编号，并转接到斜面培养基上37℃培养24h，并于4℃冰箱保存。

(3)摇瓶初筛

将分离纯化得到的菌株接种于摇瓶发酵培养基中，35℃，240r/min，培养2d，测定发酵液中γ-PGA的产量，选取产量较高的γ-PGA菌株，进行下一步的复筛。

(4)摇瓶复筛

将摇瓶初筛得到的高产γ-PGA的菌株再次接种于摇瓶发酵培养基中，35℃，240r/min，培养3d，测定发酵液中γ-PGA产量，得到稳定高产γ-PGA的枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)FEP205，γ-PGA摇瓶产量为31.2g/L。

其中分离培养基配方为(g/L)：葡萄糖20，柠檬酸10，谷氨酸钠10，(NH₄)₂SO₄ 6，K₂HPO₄ 1，MgSO₄·7H₂O 0.5，FeCl₃·6H₂O 0.02，CaCl₂ 0.2，MnSO₄·H₂O 0.05，琼脂20，pH7.2-7.5，115℃灭菌30min。

发酵培养基配方为(g/L)：柠檬酸5，谷氨酸钠50，硫酸铵10，葡萄糖80，K₂HPO₄ 2，MgSO₄·7H₂O 1，FeCl₃·6H₂O 0.1，MnSO₄·H₂O 0.05，CaCl₂ 0.1，pH 7.0，补水至1000mL。

该菌性状特征如下：

表1.枯草芽孢杆菌FEP205部分生理生化特性

表1的“+”表示反应为阳性，“-”表示反应为阴性。

分子生物学鉴定：提取菌株全基因组DNA，PCR扩增16S rDNA片段，测序，测序结果在NCBI中进行比对，比对结果显示该菌株为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。

餐厨中的盐分主要是日常生活中所用的食盐(氯化钠)，而过高的盐离子浓度会形成高渗透压，对微生物的生长产生抑制，因此，本实施例针对餐厨的高盐分，对所用菌株的盐耐受性进行发酵实验，以确保其能在餐厨的高盐环境中正常生长、发酵；

盐耐受性的发酵检测实验具体包括：1.制备培养基；2.活化菌株、制备种子液；3.发酵；4.制备成品；5.产品检测。

1.制备培养基

a.活化培养基组分：蛋白胨10g，NaCl 10g，酵母浸粉5g，琼脂20g，补水至1000mL，pH 7.0～7.4，121℃灭菌30min。

b.种子培养基组分：蛋白胨10g，NaCl 10g，酵母浸粉5g，补水至1000mL，pH 7.0～7.4，121℃灭菌30min。

c.发酵培养基组分：柠檬酸5g，谷氨酸钠50g，硫酸铵10g，葡萄糖80g，K2HPO4 2g，MgSO4·7H2O 1g，FeCl3·6H2O 0.1g，MnSO4·H2O 0.05g，CaCl2 0.1g，pH 7.0，补水至1000mL。

2.活化菌株、制备种子液：

将低温冻存的枯草芽孢杆菌接种于斜面活化培养基进行活化，37℃培养24h。将活化好的枯草芽孢杆菌接种于种子培养基中，于37℃转150r/min摇床培养24h，得到菌株的种子培养液(有效活菌数＞2×10⁸个/mL)。

3.发酵

将发酵培养基装入8组摇瓶中，摇瓶装液量100mL/500mL，每组设置3个重复，分别向各组中加入0g、0.5g、1g、2g、3g、4g、5g、6g的NaCl固体，使摇瓶中NaCl浓度分别为0g/L、5g/L、10g/L、20g/L、30g/L、40g/L、50g/L、60g/L，115℃灭菌30min，按照10％(v/v)接种量接种后在摇床转速200r/min，在37℃下发酵。发酵48h后结束发酵，取样测定各组γ-聚谷氨酸的产量。

4.制备成品：

a.提取：分别用6mol/L硫酸调节8组发酵液pH至3.0，于8000r/min下离心10min去除菌体。

b.纯化：用6mol/L氢氧化钠调节pH值至中性，然后分别加入3倍体积的预冷无水乙醇，4℃静置过夜，离心得8组γ-聚谷氨酸粗品沉淀。

c.透析除盐：分别用适量的去离子水溶解8组粗品，用透析袋进行脱盐。

d.冷冻干燥：对8组透析液分别进行真空冷冻干燥，得8组γ-聚谷氨酸成品。

5.产品检测：

检测方法：高效液相色谱法

色谱条件：岛津LC-20A高效液相色谱，ODS-C18柱，紫外检测器(200nm)，流动相A为乙腈-水1:1(V/V)；流动相B为浓度0.02mol/L的乙酸钠水溶液,流动相泵比例：30％A，70％B；流速1.0mL/min、柱温30℃；进样量：20μL。

供试品制备：分别将8组γ-聚谷氨酸成品溶于等量去离子水中，各取2.0mL溶解液放入水解管，再加入3.0mL 6mol/L的HCl，110℃真空水解24h，获得8组γ-PGA水解产物作为供试品。

用谷氨酸标准品作为对照，对上述供试品进行衍生化HPLC分析，检测γ-聚谷氨酸产量，检测结果如下表2所示：

表2.不同NaCl浓度胁迫下γ-聚谷氨酸产量

NaCl浓度g/L	0	5	10	20	30	40	50	60
									γ-PGA产量g/L	31.75	34.17	37.20	39.12	37.12	34.11	31.69	28.70

从上表看出随着NaCl浓度逐渐升高，γ-聚谷氨酸产量呈先上升后降低的趋势，这是由于在低浓度时，随着NaCl的添加，降低了发酵液的粘度，增加了发酵液中氧的传质，因而γ-聚谷氨酸产量随着NaCl的添加而增加；当NaCl浓度大于20g/L后高浓度NaCl对菌体有一定的胁迫作用，γ-聚谷氨酸产量随NaCl的增加而降低，在NaCl浓度为60g/L时γ-聚谷氨酸产量为28.7g/L，表明该菌株对高浓度NaCl有一定的耐受性。此外，从发酵培养基可以看出该菌株对葡萄糖、硫酸铵、柠檬酸、谷氨酸钠等均有较好的耐受性。

实施例2：

基于实施例1的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)FEP205，本实施例提供一种含γ-聚谷氨酸有机肥，包括以餐厨垃圾、农业废弃物辅料和油粕为原料进行混合得到混合物料，向混合物料中加入餐厨腐熟菌剂后进行堆肥腐熟，得到生物有机肥，然后向生物有机肥中加入味精粕和生物发酵菌剂，混匀后进行好氧发酵，得到含γ-聚谷氨酸有机肥。其中，生物发酵菌剂包括将实施例1所述的枯草芽孢杆菌接入固体斜面培养基中进行活化，然后将活化后的枯草芽孢杆菌接入液体培养基中，振荡培养，制备得到。

按重量百分比计，所述混合物料中的餐厨垃圾为40％～60％，农业废弃物辅料为35％～55％，油粕为5～10％；

味精粕的添加量为生物有机肥质量的10％～15％，生物发酵菌剂的添加量为生物有机肥质量的0.1％～0.5％；

所述的餐厨垃圾为脱水除油餐厨垃圾，所述餐厨垃圾的含水率为70％～80％，所述餐厨垃圾的粗脂肪含量为4％～10％；

所述的农业废弃物辅料包括人畜粪便和作物秸秆中的一种或两种的混合物。

在本实施例中，可选的，餐厨垃圾40％、秸秆20％、猪粪25％、油粕5％，餐厨腐熟菌剂的添加量为混合物料质量的1％，味精粕的添加量为生物有机肥质量的15％，生物发酵菌剂的添加量为生物有机肥质量的0.1％。

其中，在本实施例中，餐厨腐熟菌剂具体从山东益泰生物科技有限公司购买的(牧田人)有机物料腐熟剂，该有机物料腐熟剂的有效菌种成份：芽孢杆菌，放线菌，乳酸菌，酵母菌，丝状真菌等多种有益微生物及其各种胞外酶类。

实施例3：

本实施例给出一种含γ-聚谷氨酸有机肥的生产方法，包括以下步骤：

步骤1：以餐厨垃圾、农业废弃物辅料和油粕为原料进行混合得到混合物料，按重量百分比计，所述混合物料中的餐厨垃圾为40％～60％，农业废弃物辅料为35％～55％，油粕为5～10％；

步骤2：向所述的混合物料中加入餐厨腐熟菌剂后进行堆肥腐熟，得到生物有机肥，餐厨腐熟菌剂的添加量为混合物料质量的0.1％～1％，所述混合物料的碳氮比为20:1～25:1。

具体包括：将餐厨腐熟菌剂于水中稀释活化，将活化好的餐厨腐熟菌剂浇洒在步骤1得到的混合物料中，向其中喷施自来水调节含水率，混合均匀后转移至槽式发酵床进行堆肥腐熟，得到生物有机肥。餐厨腐熟菌剂与混合物料混合均匀后的含水率为50％～65％。

堆肥腐熟包括过程中，每天向槽式管路中通入空气，每1～2d翻堆一次，堆肥腐熟时间为20～30天。

步骤3：后向所述生物有机肥中加入味精粕和生物发酵菌剂，混匀后转移至好氧发酵床，平铺后进行好氧发酵，得到含γ-聚谷氨酸有机肥。对得到的含γ-聚谷氨酸有机肥进行烘干，后经粉碎、筛选、造粒、装袋后得到γ-聚谷氨酸生物有机肥产品。

所述的味精粕的添加量为所述生物有机肥质量的10％～15％，所述的生物发酵菌剂的添加量为所述生物有机肥质量的0.1％～0.5％；

好氧发酵床进行好氧发酵时的发酵温度28～35℃，平铺的物料厚度为30～50cm，发酵时间为3～4d。

在本实施例中，餐厨垃圾为脱水除油餐厨垃圾，餐厨垃圾的含水率为70％～80％，餐厨垃圾的粗脂肪含量为4％～10％；

农业废弃物辅料包括人畜粪便和作物秸秆中的一种或两种的混合物。

餐厨腐熟菌剂与混合物料混合均匀后的含水率为50％～65％。在本实施例中，餐厨腐熟菌剂购自市售的山东益泰生物科技有限公司购买的(牧田人)有机物料腐熟剂。

作为本实施例的优选方案，步骤1中，将原料按照以下质量百分比：除油餐厨垃圾50％、秸秆30％、猪粪10％、油粕10％放入混合机中混匀，其中餐厨垃圾的粗脂肪含量含水率为75.4％，餐厨垃圾的粗脂肪含量为5.2％。

步骤2中，餐厨腐熟菌剂的添加量为混合物料质量0.2％，餐厨腐熟菌剂与混合物料混合均匀后的含水率为60％。堆肥腐熟包括过程中，每天向槽式管路中通入空气，堆肥2d后堆体温度达到55℃以上，每隔2d进行一次翻堆，25d后完成有机肥腐熟，得到生物有机肥。

步骤3中，味精粕的添加量为生物有机肥质量的10％(所添加的味精粕的含水率28.4％、谷氨酸含量9.8％，含水率对于发酵产品影响较小)，所述的生物发酵菌剂的添加量为生物有机肥质量的0.5％。好氧发酵床进行好氧发酵时的发酵温度35℃，平铺的物料厚度为30cm，发酵时间为3d。得到的含γ-聚谷氨酸有机肥含水率为34％。

对得到的含γ-聚谷氨酸有机肥进行烘干至含水率为15％，后经粉碎、筛选、造粒、装袋后得到γ-聚谷氨酸生物有机肥产品。经HPLC分析后测得肥料中γ-PGA含量为21.21g/Kg。

实施例4：

本实施例与实施例3相同，不同的是，在本实施例中，步骤1中，将原料按照以下质量百分比：餐厨垃圾为40％、秸秆为20％、猪粪为25％、油粕为5％放入混合机中混匀，其中餐厨垃圾的粗脂肪含量含水率为78.6％，餐厨垃圾的粗脂肪含量为8.5％。

步骤2中，餐厨腐熟菌剂的添加量为混合物料质量的1％，餐厨腐熟菌剂与混合物料混合均匀后的含水率为50％。堆肥腐熟包括过程中，每天向槽式管路中通入空气，堆肥2d后堆体温度达到55℃以上，每隔2d进行一次翻堆，25d后完成有机肥腐熟，得到生物有机肥。

步骤3中，味精粕的添加量为生物有机肥质量的15％，所述的生物发酵菌剂的添加量为生物有机肥质量的0.1％。好氧发酵床进行好氧发酵时的发酵温度35℃，平铺的物料厚度为45cm，发酵时间为3d。得到的含γ-聚谷氨酸有机肥含水率为27.4％。

对得到的含γ-聚谷氨酸有机肥进行烘干至含水率为13.2％，后经粉碎、筛选、造粒、装袋后得到γ-聚谷氨酸生物有机肥产品。经HPLC分析后测得肥料中γ-PGA含量为28.7g/Kg。

实施例5：

本实施例与实施例4不同的是，在本实施例中，步骤1中，将原料按照以下质量百分比：餐厨垃圾60％、秸秆15％、猪粪17％、油粕8％放入混合机中混匀，其中餐厨垃圾的粗脂肪含量含水率为70.5％，餐厨垃圾的粗脂肪含量为4.6％。

步骤2中，餐厨腐熟菌剂的添加量为混合物料质量的1％，餐厨腐熟菌剂与混合物料混合均匀后的含水率为65％。堆肥腐熟包括过程中，每天向槽式管路中通入空气，堆肥2d后堆体温度达到55℃以上，每隔2d进行一次翻堆，30d后完成有机肥腐熟，得到生物有机肥。

步骤3中，味精粕的添加量为生物有机肥质量的12％，所述的生物发酵菌剂的添加量为生物有机肥质量的0.1％。好氧发酵床进行好氧发酵时的发酵温度35℃，平铺的物料厚度为50cm，发酵时间为3d。得到的含γ-聚谷氨酸有机肥含水率为35.1％。

对得到的含γ-聚谷氨酸有机肥进行烘干至含水率为14.4％，后经粉碎、筛选、造粒、装袋后得到γ-聚谷氨酸生物有机肥产品。经HPLC分析后测得肥料中γ-PGA含量为25.6g/Kg。

对比例1

本对比例相较于实施例3不同的是，在本实施例中，步骤1中，将原料按照以下质量百分比：餐厨垃圾70％、秸秆17％、猪粪10％、油粕3％放入混合机中混匀，其中餐厨垃圾的粗脂肪含量含水率为85％，餐厨垃圾的粗脂肪含量为12％。

步骤2中，餐厨腐熟菌剂的添加量为混合物料质量的2％，餐厨腐熟菌剂与混合物料混合均匀后的含水率为72％。

步骤3中，味精粕的添加量为生物有机肥质量的5％，所述的生物发酵菌剂的添加量为生物有机肥质量的0.8％。得到的含γ-聚谷氨酸有机肥含水率为40.8％。

对得到的含γ-聚谷氨酸有机肥进行烘干至含水率为18.7％，后经粉碎、筛选、造粒、装袋后得到γ-聚谷氨酸生物有机肥产品。经HPLC分析后测得肥料中γ-PGA含量为8.13g/Kg。

此对比例相较于实施例2，对比例1中添加餐厨量增加，减少了秸秆、猪粪等农业废弃物辅料，由于餐厨垃圾含水率较高，而辅料较少，造成混料不均匀，物料结块等现象，同时在堆肥时候由于含水率较高，物料通气性减弱，虽然增加了腐熟菌剂的添加比例，但堆肥结束产品含水率仍然相对较高；对比例步骤3减少了味精粕的添加量，意味着发酵生产γ-聚谷氨酸底物降低，虽然增加了产聚谷氨酸菌的添加量，但由于受底物谷氨酸浓度限制，最终产品中聚谷氨酸含量较低，为8.13g/Kg。

对比例2

本对比例相较于实施例3不同的是，在本实施例中，步骤1中，将原料按照以下质量百分比：餐厨垃圾18％、秸秆36％、猪粪34％、油粕12％放入混合机中混匀，其中餐厨垃圾的粗脂肪含量含水率为82％，餐厨垃圾的粗脂肪含量为12％。

步骤2中，餐厨腐熟菌剂的添加量为混合物料质量的1.5％，餐厨腐熟菌剂与混合物料混合均匀后调节含水率至75％。

步骤3中，味精粕的添加量为生物有机肥质量的18％，所述的生物发酵菌剂的添加量为生物有机肥质量的0.6％。得到的含γ-聚谷氨酸有机肥含水率为42.6％。

对得到的含γ-聚谷氨酸有机肥进行烘干至含水率为19.6％，后经粉碎、筛选、造粒、装袋后得到γ-聚谷氨酸生物有机肥产品。经HPLC分析后测得肥料中γ-PGA含量为6.52g/Kg。

此对比例相较于实施例2，添加餐厨量减少，增加了秸秆、猪粪等农业废弃物辅料，物料同样产生结块等现象，同时在堆肥时候由于含水率较高，物料通气性减弱，腐熟菌剂的添加比例有所增加，但堆肥结束产品含水率仍然相对较高；步骤3增加了味精粕的添加量，发酵生产γ-聚谷氨酸底物增加，虽然增加了产聚谷氨酸菌的添加量，但由于混合物料中的含水率较高，造成堆肥过程中通气不畅，最终影响产品中聚谷氨酸的含量。

实施例6

本实施例将实施例3生产制得的γ-聚谷氨酸有机肥与市售有机肥进行成分检测分析，检测指标及结果如下表3所示：

表3.γ-聚谷氨酸有机肥及市售有机肥成分分析

通过检测发现本发明采用用餐厨垃圾生产的γ-聚谷氨酸有机肥总养分含量为7.01，略低于市售有机肥的7.48％，但高于有机肥养分标准5％；Na含量为0.31％略高于市售有机肥；有机质含量为78.32％，远高于市售有机肥55.34％；含水率、蛔虫卵死亡率、粪大肠菌群数等测定结果均优于市售有机肥，表明该γ-聚谷氨酸有机肥满足有机肥标准，且某些指标优于传统有机肥。

实施例7

将实施例3中得到的γ-聚谷氨酸有机肥应用于区块马铃薯种植试验，试验设计4组，每组设3个重复，马铃薯区块面积为49m²，调整有机肥的施肥量，分别为：

一、普通有机肥组：有机肥用量为400Kg/亩；

二、含γ-聚谷氨酸有机肥组：有机肥用量为400Kg/亩；

三、本组所用肥料为普通有机肥，用量为320Kg/亩；

四、本组所用肥料为含γ-聚谷氨酸有机肥，用量为320Kg/亩；

结果如下表4所示：

表4.γ-聚谷氨酸有机肥区块试验设计及结果

通过上表数据可以看出，施用本实施例的含γ-聚谷氨酸有机肥后，马铃薯产量较施用相同质量市售有机肥提高了13.65％，在施肥量同等减少的情况下，施用含γ-聚谷氨酸有机肥的马铃薯区块产量为114Kg/亩，施用市售有机肥量的马铃薯区块产量为103Kg/亩，马铃薯产量较第一组市售有机肥组的产量没有明显减少。表明含γ-聚谷氨酸有机肥能提高肥料利用率，减少养分流失，促进植物吸收，具备缓释养分的作用，可以减少施肥量，减少农作物生产成本具有节肥增产的功效。

Claims

1.一株枯草芽孢杆菌，其特征在于，所述枯草芽孢杆菌保藏名称为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) FEP205，于2021年01月25日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏编号为：CGMCCNo.21731。

2.一种含γ-聚谷氨酸有机肥，其特征在于，所述的含γ-聚谷氨酸有机肥包括以餐厨垃圾、农业废弃物辅料和油粕为原料进行混合得到混合物料，向所述的混合物料中加入餐厨腐熟菌剂后进行堆肥腐熟，得到生物有机肥，然后向所述生物有机肥中加入味精粕和生物发酵菌剂，混匀后进行好氧发酵，得到含γ-聚谷氨酸有机肥；

所述的生物发酵菌剂包括将权利要求1所述的枯草芽孢杆菌接入固体斜面培养基中进行活化，然后将活化后的枯草芽孢杆菌接入液体培养基中，振荡培养，制备得到。

3.根据权利要求2所述的含γ-聚谷氨酸有机肥，其特征在于，按重量百分比计，所述混合物料中的餐厨垃圾为40%～60％，农业废弃物辅料为35%～55％，油粕为5～10％；

餐厨腐熟菌剂的添加量为混合物料质量的0.1%～1％，所述混合物料的碳氮比为20:1～25:1。

4.根据权利要求2所述的含γ-聚谷氨酸有机肥，其特征在于，所述的味精粕的添加量为所述生物有机肥质量的10%~15%，所述的生物发酵菌剂的添加量为所述生物有机肥质量的0.1%~0.5%。

5.根据权利要求2所述的含γ-聚谷氨酸有机肥，其特征在于，所述的餐厨垃圾为脱水除油餐厨垃圾，所述餐厨垃圾的含水率为70%～80％，所述餐厨垃圾的粗脂肪含量为4%～10%；

所述的餐厨腐熟菌剂与混合物料混合均匀后的含水率为50%～65％。

6.一种含γ-聚谷氨酸的有机肥的生产方法，其特征在于，该方法用于制备权利要求1~5任一所述的含γ-聚谷氨酸有机肥，包括以下步骤：

步骤1：以餐厨垃圾、农业废弃物辅料和油粕为原料进行混合得到混合物料，按重量百分比计，所述的餐厨垃圾为40%～60％，农业废弃物辅料为35%～55％，油粕为5～10％；

步骤2：向所述的混合物料中加入餐厨腐熟菌剂后进行堆肥腐熟，得到生物有机肥，所述的餐厨腐熟菌剂的添加量为0.1%～1％；

所述的味精粕的添加量为10%~15%，所述的生物发酵菌剂的添加量为0.1%~0.5%。

7.根据权利要求6所述的含γ-聚谷氨酸的有机肥的生产方法，其特征在于，步骤2具体包括：将餐厨腐熟菌剂于水中稀释活化，将活化好的餐厨腐熟菌剂浇洒在步骤1得到的混合物料中，混合均匀后转移至槽式发酵床进行堆肥腐熟，得到生物有机肥。

8.根据权利要求6所述的含γ-聚谷氨酸的有机肥的生产方法，其特征在于，步骤2中堆肥腐熟包括过程中，每天向槽式管路中通入空气，每1~2d翻堆一次，堆肥腐熟时间为20～30天。

9.根据权利要求6所述的含γ-聚谷氨酸的有机肥的生产方法，其特征在于，步骤3中好氧发酵床进行好氧发酵时的发酵温度28～35℃，平铺的物料厚度为30～50cm，发酵时间为3～4d。

10.权利要求2~5任一所述的含γ-聚谷氨酸有机肥或权利要求6~9任一所述的含γ-聚谷氨酸的有机肥的生产方法生产得到的含γ-聚谷氨酸有机肥应用于马铃薯种植的应用，马铃薯的增产率达到13.65%。