CN114410507A - 养殖场动物粪便中微生物的开发工艺及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了开发养殖场动物粪便中微生物并将其应用于实践的一系列研究工艺。具体来说是以动物粪便为原料，应用现代生物技术，对动物粪便中的微生物进行筛选，筛选出降解菌群扩大培养，然后作为发酵菌剂用于畜禽粪便的发酵，发酵产物做生物有机肥料，清除氨氮异味，减少粪便对圈舍和周围环境空气的污染；同时，可筛选健康动物粪便中的菌群作为发酵菌剂对家禽粪便进行发酵，发酵产物做动物有机饲料，提高粪便中有机物的利用率，避免资源浪费；另外，对健康动物粪便中的优势菌群进行富集，可制作出用于调整动物肠道菌群的口服或灌肠益生菌制剂，为动物肠道补充有益菌，即进行健康动物肠道菌群移植，从而提高动物的免疫力，助力无抗健康养殖。

Description

养殖场动物粪便中微生物的开发工艺及其应用

技术领域

本发明属于动物粪便处理技术领域，具体涉及养殖场动物粪便中微生物的开发工艺及其应用。

背景技术

随着我国畜牧业的迅猛发展，规模化舍饲畜禽业的同时也产生了巨量的畜禽粪便，动物畜禽肉味道鲜美，但从畜禽养殖场发出的粪便异味却成为环境公害。绝大多数养殖场对畜禽粪便不加妥善处理，乱堆、乱放，而且在堆放中会产生大量的异味，破坏了自然环境，严重影响了附近居住居民的正常生活。畜禽粪便中含有的N、P、K及有害致病菌等进入地表水和地下水中，导致水质污染和硝态氮超标，对人类健康构成严重威胁。研究发现，圈舍中之所以会“臭气熏天”，正是因为动物粪便被有害的细菌分解后产生氨气等难闻气体。养殖动物排泄物中产生异味的物质主要是氨和硫化氢气体，这些氨和硫化氢气体是动物在消化食物过程中，微生物分解含硫蛋白质等氮化物和硫化物产生的。所有动物在生长过程中需要大量的氨基酸来合成蛋白质，保证生命的延续。但畜禽食用玉米、燕麦等天然饲料后，消化率低，有大量的营养物质不能被机体所消化吸收，体内会积累大量过剩的氨基酸随着粪便排出体外，这些过剩的氨基酸就成为臭气的来源，从而污染舍内和周围环境的空气。在规模养殖生产中，这些有害气体不但严重污染圈舍和周围环境，还常引发畜禽群出现各种呼吸道疾病，也为其他疾病的治疗带来困难，甚至会造成畜禽的大批死亡，使畜禽生产性能下降，导致养殖业生产效益降低。

目前，粪便的加工处理方式多种多样，有物理方法、化学方法、微生物发酵法、多种方式综合法，其洋法与土法、古老与现代并存，各有优劣，应因地制宜。粪便发酵作肥料的传统老办法是，让其自然堆积发酵5~6个月，作饲料也要二十天或一个月左右，这样臭味散发，既污染环境又造成养分大量流失。而用微生物发酵法处理粪便，不仅能加快发酵过程，缩短发酵时间，防止浪费，提高粪便的营养价值；而且能通过发酵产生温度烘干粪便，节省能耗，成本低廉，操作简单，易于推广，因而受到用户欢迎。但现有微生物发酵粪便技术多采用EM菌作为发酵剂，这些微生物对粪便适应性差，进而导致发酵效率低，粪便有机物和矿物质发酵不彻底，而且在发酵中会继续产生大量的异味，进一步破坏了自然环境，对附近居民的正常生活造成困扰，难满足养殖户规模化处理养殖粪便的需要。

畜禽粪便除了含有大量未消化的粗蛋白、粗纤维、粗脂肪和矿物质等，还含有大量的微生物，这些微生物包括动物肠道的健康菌群和部分致病菌。动物胃肠道有益微生物可帮助宿主从饲料中获取养分，并抵御病原微生物感染，其粪便微生物的结构与组成常可用于评估宿主的健康状况。这些微生物随着粪便一起排出体外后，会继续进一步对粪便中的物质进行降解，对这些微生物来说，粪便就是它们的天然生长繁殖基地，它们如果达到一定的数量，将会使粪便降解得更彻底。目前，有关利用粪便微生物来处理动物粪便，对养殖场动物粪便中微生物的开发及其应用还鲜有报道。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了开发养殖场动物粪便中微生物，并将其应用于实践来生产生物有机肥料、动物有机饲料、益生菌制剂的一系列研究工艺。

具体来说本发明是以动物粪便为原料，应用现代生物过程集成化技术，对动物粪便中的微生物进行筛选，筛选出优势降解菌群，进行混合扩大培养，然后作为发酵菌剂用于粪便的发酵，发酵产物做生物有机肥料；同时，可筛选健康动物粪便中的菌群作为发酵菌剂对家禽粪便进行发酵，发酵产物做动物有机饲料，提高粪便中有机物的利用率，避免资源浪费；另外，对健康动物粪便中的优势菌群进行富集，扩大培养可以制作出用于调整动物肠道菌群的口服或灌肠益生菌制剂，即进行健康动物肠道菌群移植，从而提高动物的免疫力，助力无抗健康养殖。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：养殖场动物粪便中微生物的开发工艺及其应用，包括以下步骤：

（1）粪便中微生物的筛选：

a：使用无菌容器，采集畜禽新鲜粪便，在一小时内低温运送到实验室，称重；

b：新鲜粪便中加入2-3倍体积的0.9%无菌生理盐水溶解，同时加入适量玻璃珠（直径0.5 mm），在4℃条件下低速摇床上振荡20min；用离心机3000-5000r/min离心10-15min，收集离心液，去除沉淀；

c：将收集的离心液，依次过1.0µm、0.65µm、0.22µm的滤膜，收集膜上未过滤物；用生理盐水冲洗并合并膜上未过滤物，得到粪便中微生物菌群富集液；

d：在步骤c得到的粪便微生物菌群富集液中按照1：1的体积比例加入甘油，混合，装入瓶中，置于-80℃冰柜保存备用；

（2）粪便有机肥料的制备：

a：菌种活化：按比例取1L蒸馏水121°C灭菌30min，在水中加入红糖0.1kg、食盐1g、尿素3g，而后煮沸5min，冷却到37℃时再加入步骤（1）中得到的冷冻保存的粪便微生物菌群富集液，混匀；将混合好的菌液加入发酵密闭容器，在35-37℃条件下发酵1-3天，从第二天开始可以隔一天松动容器口放气减压一次，打开容器口时闻到有酸甜味即活化成功。

b：复合菌种制备：将步骤a中活化好的液体菌种按1∶10-20的比例加水，同时加入按照等重量比称取的枯草芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌、光合细菌、放线菌、固氮菌、解磷菌和解钾菌菌种，混匀后加入二级密闭发酵罐。按照10%的红糖、0.3%的尿素、0.1%食盐的配方配制二级发酵培养基，在35-37℃条件下发酵1-3天，从第二天开始可以隔一天松动容器口放气减压一次，打开容器口时闻到有刺鼻子的酸甜味即发酵扩培成功，得到复合菌种制剂。

c：粪便预处理：将收集的畜禽粪便采用固液干湿分离设备进行固液分离，去除粪便中部分水分；将分离液体后的粪便转移到能够自动搅拌的粪便发酵装置内；粪便发酵装置内的粪便堆成发酵堆，每个发酵堆的重量为0.5-5吨，每个发酵堆的高度为1-3米。

d：畜禽粪便发酵：每吨粪便添加1%-2%复合菌种制剂，搅拌均匀，每1-2天对发酵垛搅拌翻动一次，10-25天后，即得到一次发酵腐熟的畜禽粪便，将一次发酵腐熟的畜禽粪便送至仓储库房内自然堆置，堆置至畜禽粪便降至常温，即得到二次发酵的畜禽粪便；将二次发酵的畜禽粪便采用粉碎进行粉碎，即得到无害化生物有机肥料，进行分包即可。

（3）粪便发酵有机饲料的制备：

a：使用无菌容器，采集健康家禽新鲜粪便，新鲜粪便中加入2-3倍体积的0.9%无菌生理盐水溶解，中速匀浆5-10 min，0.2-5.0μm过滤，去掉残渣；对滤液进行检测，确定无致病菌，得到合格滤液；

b：按比例取1L蒸馏水121°C灭菌30min，在水中加入红糖0.1kg、食盐1g、尿素3g，而后煮沸5min，冷却到37℃时再加入步骤a中得到的合格滤液中，混匀；将混合好的菌液加入发酵密闭容器，在35-37℃条件下发酵1-3天，得到菌悬液备用；

c：收集家禽的粪便，晒干至含水率10-45％，将晒干的粪便通过5-40目振动筛进行筛选除杂，将除杂完毕的家禽粪便粉碎至40-160目，投入微波杀菌设备中对粪便物料进行微波灭菌，灭菌温度85~110℃，时间3~8min，杀灭有害病菌，备用；

d：在灭菌后的粪便物料中添加水分，使粪便的含水率至35-55％；之后按重量加入5%-15%步骤b得到的菌悬液，搅拌混匀；最后将其装入发酵容器中，在室温下密封发酵3天以上，得到所述粪便发酵有机饲料，可作为猪育肥饲料或者鱼虾类饲料。

（4）肠道微生态制剂的制备：

a：使用无菌容器，采集健康畜禽的新鲜粪便，在一小时内低温运送到实验室，称重；

b：新鲜粪便中加入2-3倍体积的0.9%无菌生理盐水溶解，中速匀浆5-10 min，0.2-5.0μm过滤，去掉残渣；对滤液进行检测，确定无致病菌，得到合格滤液；

c：将合格滤液装入离心管，1000-2000r/min离心10-20min除去沉淀，上清液装入新的离心管中，3000-4000r/min离心5-10min，弃去上清，沉淀物用生理盐水洗涤，再次3000-4000r/min离心5-10min，反复三次，最后得到的液体用20-60μm的滤膜过滤，除去可能的寄生虫卵，得到沉淀，备用；

d：将步骤c最后得到的沉淀称取100g、加入10 mL甘油、90mL脱脂牛奶、0.02g乙酰化二淀粉磷酸酯，混合均匀，在冷冻干燥设备中进行冷冻干燥，即得到该肠道微生态制剂冻干粉，供畜禽改善肠道菌群使用。

本发明的有益效果：

（1）本发明首次以动物粪便为原料，应用现代生物过程集成化技术，对动物粪便中的微生物进行筛选，筛选出优势降解菌群，进行混合扩大培养，作为发酵菌剂发酵畜禽粪，生产生物有机肥料；该技术发酵畜禽粪便效率高，粪便有机物和矿物质发酵更彻底。

（2）同时，本发明在筛选出的优势畜禽粪便降解菌群中加入光合细菌、放线菌、固氮菌等菌种，混合扩大培养后用于畜禽粪便发酵，这些菌种会吸收空气中的氨气、氮气等加以利用，清除异味，减少对圈舍和周围环境空气的污染，给畜禽提供一个良好的生存环境，改善呼吸道疾病；同时增加有机肥料中的氨氮营养元素，可增强有机肥的肥效。

（3）本发明首次开发粪便中的微生物菌群，用于粪便有机饲料的发酵，不仅使粪便中的有机物彻底消化，有利于被动物吸收利用，而且减少了家禽粪便中大量蛋白质等有机物的浪费，保护饲养环境的同时实现了对家禽粪便的废物利用，通过循环利用，形成了绿色养殖链条；同时，可为动物肠道补充有益菌，提高养殖动物健康水平。

（4）本发明对健康畜禽动物粪便中的优势菌群进行富集，制作出用于调整动物肠道菌群的口服或灌肠益生菌制剂，即进行健康动物肠道菌群移植，为动物肠道补充有益菌，可用于调整畜禽肠道菌群平衡，治疗因肠道微生物失调导致的肠道疾病，以及由于肠道微生物失调导致的免疫系统和神经系统疾病，也可用来提高幼崽畜禽的免疫力，助力健康养殖，将为无抗养殖提供新的产品。

（5）本发明发酵技术不仅能加快粪便的发酵过程，缩短发酵时间，而且能防止浪费，提高粪便的营养价值；所生产的生物有机肥肥效强，并且能改良土壤使其疏松透气，提高农产品品质，具有增产增收的作用。

具体实施方式

以下通过具体实施例再对本发明的上述内容做进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅局限于以下的实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段作出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。

实施例1

养殖场动物粪便中微生物的开发工艺及其应用技术中，一种粪便有机肥料的制备包括以下步骤：

（1）粪便中微生物的筛选：

a：使用无菌容器，采集畜禽新鲜粪便，在一小时内低温运送到实验室，称重；

b：新鲜粪便中加入3倍体积的0.9%无菌生理盐水溶解，同时加入适量玻璃珠（直径0.5 mm），在4℃条件下低速摇床上振荡20min；用离心机5000r/min离心15min，收集离心液，去除沉淀；

c：将收集的离心液，依次过1.0µm、0.65µm、0.22µm的滤膜，收集膜上未过滤物；用生理盐水冲洗并合并膜上未过滤物，得到粪便中微生物菌群富集液；

d：在步骤c得到的粪便微生物菌群富集液中按照1：1的体积比例加入甘油，混合，装入瓶中，置于-80℃冰柜保存备用；

（2）粪便有机肥料的制备：

a：菌种活化：按比例取1L蒸馏水121°C灭菌30min，在水中加入红糖0.1kg、食盐1g、尿素3g，而后煮沸5min，冷却到37℃时再加入步骤（1）中得到的冷冻保存的粪便微生物菌群富集液中，混匀；将混合好的菌液加入发酵密闭容器，在37℃条件下发酵3天，从第二天开始可以隔一天松动容器口放气减压一次，打开容器口时闻到有酸甜味即活化成功。

b：复合菌种制备：将步骤a中活化好的液体菌种按1∶20的比例加水，同时加入按照等重量比称取的枯草芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌、光合细菌、放线菌、固氮菌、解磷菌和解钾菌菌种，混匀后加入二级密闭发酵罐。按照10%的红糖、0.3%的尿素、0.1%食盐的配方配制二级发酵培养基，在37℃条件下发酵3天，从第二天开始可以隔一天松动容器口放气减压一次，打开容器口时闻到有刺鼻子的酸甜味即发酵扩培成功，得到复合菌种制剂。

c：粪便预处理：将收集的畜禽粪便采用固液干湿分离设备进行固液分离，去除粪便中部分水分；将分离液体后的粪便转移到能够自动搅拌的粪便发酵装置内；粪便发酵装置内的粪便堆成发酵堆，每个发酵堆的重量为5吨，每个发酵堆的高度为3米。

d：畜禽粪便发酵：每吨粪便添加2%的复合菌种制剂，搅拌均匀，每2天对发酵垛搅拌翻动一次，25天后，即得到一次发酵腐熟的畜禽粪便，将一次发酵腐熟的畜禽粪便送至仓储库房内自然堆置，堆置至畜禽粪便降至常温，即得到二次发酵的畜禽粪便；将二次发酵的畜禽粪便采用粉碎进行粉碎，即得到无害化生物有机肥料，进行分包即可。

实施例2

养殖场动物粪便中微生物的开发工艺及其应用技术中，一种粪便发酵有机饲料的制备包括以下步骤：

a：使用无菌容器，采集健康家禽新鲜粪便，新鲜粪便中加入3倍体积的0.9%无菌生理盐水溶解，中速匀浆10 min，5.0μm过滤，去掉残渣；对滤液进行检测，确定无致病菌，得到合格滤液；

b：按比例取1L蒸馏水121°C灭菌30min，在水中加入红糖0.1kg、食盐1g、尿素3g，而后煮沸5min，冷却到37℃时再加入步骤a中得到的合格滤液，混匀；将混合好的菌液加入发酵密闭容器，在37℃条件下发酵3天，得到菌悬液备用；

c：收集家禽的粪便，晒干至含水率45％，将晒干的粪便通过40目振动筛进行筛选除杂，将除杂完毕的家禽粪便粉碎至160目，投入微波杀菌设备中对粪便物料进行微波灭菌，灭菌温度110℃，时间8min，杀灭有害病菌，备用；

d：在灭菌后的粪便物料中添加水分，使粪便的含水率至55％；之后按重量加入15%步骤b得到的菌悬液，搅拌混匀；最后将其装入发酵容器中，在室温下密封发酵3天以上，得到所述粪便发酵有机饲料，可作为猪育肥饲料或者鱼虾类饲料。

实施例3

养殖场动物粪便中微生物的开发工艺及其应用技术中，一种肠道微生态制剂的制备包括以下步骤：

a：使用无菌容器，采集健康畜禽的新鲜粪便，在一小时内低温运送到实验室，称重；

b：新鲜粪便中加入3倍体积的0.9%无菌生理盐水溶解，中速匀浆10 min，5.0μm过滤，去掉残渣；对滤液进行检测，确定无致病菌，得到合格滤液；

c：将合格滤液装入离心管，2000r/min离心20min除去沉淀，上清液装入新的离心管中，4000r/min离心10min，弃去上清，沉淀物用生理盐水洗涤，再次4000r/min离心10min，反复三次，最后得到的液体用60μm的滤膜过滤，除去可能的寄生虫卵，得到沉淀，备用；

d：将步骤c最后得到的沉淀称取100g、加入10 mL甘油、90mL脱脂牛奶、0.02g乙酰化二淀粉磷酸酯，混合均匀，在冷冻干燥设备中进行冷冻干燥，即得到该肠道微生态制剂冻干粉，供畜禽改善肠道菌群使用。

上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。

Claims (3)

1.养殖场动物粪便中微生物的开发工艺及其应用，其特征在于，一种粪便有机肥料的制备，包括以下步骤：

（1）粪便中微生物的筛选：

a：使用无菌容器，采集畜禽新鲜粪便，在一小时内低温运送到实验室，称重；

b：新鲜粪便中加入2-3倍体积的0.9%无菌生理盐水溶解，同时加入适量直径0.5 mm的玻璃珠，4℃条件下在低速摇床上振荡20min；用离心机3000-5000r/min离心10-15min，收集离心液，去除沉淀；

c：将收集的离心液，依次过1.0µm、0.65µm、0.22µm的滤膜，收集膜上未过滤物；用生理盐水冲洗并合并膜上未过滤物，得到粪便中微生物菌群富集液；

d：在步骤c得到的粪便微生物菌群富集液中按照1：1的体积比例加入甘油，混合，装入瓶中，置于-80℃冰柜保存备用；

（2）粪便有机肥料的制备：

a：菌种活化：按比例取1L蒸馏水121°C灭菌30min，在水中加入红糖0.1kg、食盐1g、尿素3g，而后煮沸5min，冷却到37℃时再加入步骤（1）中得到的冷冻保存的粪便微生物菌群富集液，混匀；将混合好的菌液加入发酵密闭容器，在35-37℃条件下发酵1-3天，从第二天开始可以隔一天松动容器口放气减压一次，打开容器口时闻到有酸甜味即活化成功；

b：复合菌种制备：将步骤a中活化好的液体菌种按1∶10-20的比例加水，同时加入按照等重量比称取的枯草芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌、光合细菌、放线菌、固氮菌、解磷菌和解钾菌菌种，混匀后加入二级密闭发酵罐，按照10%的红糖、0.3%的尿素、0.1%食盐的配方配制二级发酵培养基，在35-37℃条件下发酵1-3天，从第二天开始可以隔一天松动容器口放气减压一次，打开容器口时闻到有刺鼻子的酸甜味即发酵扩培成功，得到复合菌种制剂；

c：粪便预处理：将收集的畜禽粪便采用固液干湿分离设备进行固液分离，去除粪便中部分水分；将分离液体后的粪便转移到能够自动搅拌的粪便发酵装置内；粪便发酵装置内的粪便堆成发酵堆，每个发酵堆的重量为0.5-5吨，每个发酵堆的高度为1-3米；

d：畜禽粪便发酵：每吨粪便添加1%-2%复合菌种制剂，搅拌均匀，每1-2天对发酵垛搅拌翻动一次，10-25天后，即得到一次发酵腐熟的畜禽粪便，将一次发酵腐熟的畜禽粪便送至仓储库房内自然堆置，堆置至畜禽粪便降至常温，即得到二次发酵的畜禽粪便；将二次发酵的畜禽粪便采用粉碎进行粉碎，即得到无害化生物有机肥料，进行分包即可。

2.如权利要求1所述的养殖场动物粪便中微生物的开发工艺及其应用，其特征在于，一种家禽粪便发酵有机饲料的制备，包括以下步骤：

a：使用无菌容器，采集健康家禽新鲜粪便，新鲜粪便中加入2-3倍体积的0.9%无菌生理盐水溶解，中速匀浆5-10 min，0.2-5.0μm过滤，去掉残渣；对滤液进行检测，确定无致病菌，得到合格滤液；

b：按比例取1L蒸馏水121°C灭菌30min，在水中加入红糖0.1kg、食盐1g、尿素3g，而后煮沸5min，冷却到37℃时再加入步骤a中得到的合格滤液中，混匀；将混合好的菌液加入发酵密闭容器，在35-37℃条件下发酵1-3天，得到菌悬液备用；

c：收集家禽的粪便，晒干至含水率10-45％，将晒干的粪便通过5-40目振动筛进行筛选除杂，将除杂完毕的家禽粪便粉碎至40-160目，投入微波杀菌设备中对粪便物料进行微波灭菌，灭菌温度85~110℃，时间3~8min，杀灭有害病菌，备用；

d：在灭菌后的粪便物料中添加水分，使粪便的含水率至35-55％；之后按重量加入5%-15%步骤b得到的菌悬液，搅拌混匀；最后将其装入发酵容器中，在室温下密封发酵3天以上，得到所述粪便发酵有机饲料，可作为猪育肥饲料或者鱼虾类饲料。

3.如权利要求1所述的养殖场动物粪便中微生物的开发工艺及其应用，其特征在于，一种肠道微生态制剂的制备，包括以下步骤：

a：使用无菌容器，采集健康畜禽的新鲜粪便，在一小时内低温运送到实验室，称重；

b：新鲜粪便中加入2-3倍体积的0.9%无菌生理盐水溶解，中速匀浆5-10 min，0.2-5.0μm过滤，去掉残渣；对滤液进行检测，确定无致病菌，得到合格滤液；

c：将合格滤液装入离心管，1000-2000r/min离心10-20min除去沉淀，上清液装入新的离心管中，3000-4000r/min离心5-10min，弃去上清，沉淀物用生理盐水洗涤，再次3000-4000r/min离心5-10min，反复三次，最后得到的液体用20-60μm的滤膜过滤，除去可能的寄生虫卵，得到沉淀，备用；

d：将步骤c最后得到的沉淀称取100g、加入10 mL甘油、90mL脱脂牛奶、0.02g乙酰化二淀粉磷酸酯，混合均匀，在冷冻干燥设备中进行冷冻干燥，即得到该肠道微生态制剂冻干粉，供畜禽改善肠道菌群使用。