CN1291006C

CN1291006C - 微生物发酵剂

Info

Publication number: CN1291006C
Application number: CN 200410065178
Authority: CN
Inventors: 陈育如; 骆跃军; 李雪梅; 刘媛
Original assignee: Nanjing Normal University
Current assignee: Nanjing University; Nanjing Normal University
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2024-10-29
Also published as: CN1624100A

Abstract

本发明公开了一种微生物发酵剂，该发酵剂由下述9种微生物中至少两种组成，所述9种微生物是：①曲霉属(Aspergillus Micheli ex Fr.)、②侧孢霉属(Sporotrichum)、③毛霉科(Mucoraceae)、④青霉属(Penicillium sp.)、⑤地霉属(Geotriehun sp.)、⑥脉胞霉属(Neurospora)、⑦芽孢杆菌属(Bacillussp.)、⑧酵母菌目(Saccharomyces sp.)、⑨放线菌目(Streptomyces sp.)的微生物。本发明的有益效果是，采用本发明复合菌群，利用定期翻堆等好氧发酵方式，建立常温、中温、高温协同递进、功能互补，酶系互补的高效转化菌群体系，充分发挥各菌株的优势，提高降解效率。使有机废弃物在复合菌群的作用下迅速降解与转化，成为良好的有机肥料或微生物肥生产基质。

Description

微生物发酵剂

技术领域

本发明涉及一种微生物发酵剂，尤其是一种处理生物来源有机物，特别是处理畜禽养殖业废弃物、农作物秸秆等的微生物发酵剂。

背景技术

生态农业、绿色农业、有机农业的实现，与生物技术的发展密切相关，其中微生物的应用是其重点之一。我国每年产生的大量有机废弃物严重制约了农业和畜禽养殖业、食用菌种植业的可持续发展。

发展生态农业与有机农业是现代农业发展的重要途径，有机肥的应用是改善生态，发展现代农业的重要方面。据粗步统计，我国每年产生农作物秸秆约7亿吨，禽畜粪肥17亿吨，还有大量的农产品加工剩余物，这些有机剩余物利用率不高，秸秆和禽畜粪肥的随意弃置既造成生物资源的浪费，也对环境造成了污染。

微生物发酵剂是一类能转化畜禽养殖业废弃物、作物秸秆和其他工农业有机废弃物为有机肥料或基质或饲料的生物技术产品，在有机废弃物的转化利用中具有重要的作用。

目前的有机废弃物大多为畜禽养殖业废弃物(乳牛场、养猪场、养鸡场等的排泄物处理已成为其扩大规模的制约因素)、农作物秸秆剩余物；这些有机废弃物弃之为害，用之为宝。由于缺乏有效的发酵剂，多数未能得到有效利用，大量的有机废弃物造成了严重的环境污染。

传统的有机废弃物处理利用土著微生物降解的方法速度慢，效率低，因此必须外加经选育的优良微生物以加快降解速度，同时提供适宜的温度、湿度等降解条件以提高处理效率。发酵剂的开发对消除有机废弃物的污染与充分利用资源，提高农业与肥料行业的经济效益、环境效益、社会效益都有着重要的意义。

发明内容

为了克服现有微生物发酵剂在物料发酵时效率低的不足，本发明提供一种微生物发酵剂，有效地解决了物料中各种大分子的降解与物料快速升温的问题；在此基础上，还进一步提供了一种对纤维素类物质降解能力强的复合微生物发酵剂，该发酵剂中使用产纤维素酶、半纤维素酶等纤维素类物质降解酶系的菌株，特别是曲霉、青霉、脉孢霉等的使用，更好地解决了纤维类物料的降解问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种微生物发酵剂，该发酵剂由下述9种微生物中至少两种组成，所述9种微生物是：①曲霉属(AspergillusMicheli ex Fr.)、②侧孢霉属(Sporotrichum)、③毛霉科(Mucoraceae)、④青霉属(Penicillium sp.)、⑤地霉属(Geotrichun sp.)、⑥脉孢霉属(Neurospora)、⑦芽孢杆菌属(Bacillus sp.)、⑧酵母菌目(Saccharomyces sp.)、⑨放线菌目(Streptomyces sp.)的微生物。

畜禽养殖业废弃物、农作物秸秆剩余物或农产品加工剩余物，这几大类有机废弃物的共性在于其中多数物料的纤维素类物质含量较多，加入纤维降解菌的复合微生物发酵剂处理即可有效地转化这些物料。本发明优选的技术方案是：所述发酵剂至少有一种选自曲霉属、侧孢霉属、毛霉科、青霉属、地霉属或脉孢霉属的微生物。

本发明的微生物发酵剂推荐使用以下几种组合：

(1)由曲霉属、侧孢霉属、脉孢霉属、酵母菌目组成。

(2)由地霉属、青霉属、放线菌目、芽孢杆菌属组成。

(3)由侧孢霉属、毛霉科、酵母菌目和芽孢杆菌属组成。

(4)由脉孢霉属、酵母菌目组成。

本发明的微生物发酵剂在所选用配比的微生物中，选用芽胞杆菌、放线菌或酵母菌，可使土壤中(包括载体本身)难溶性的磷、钾化合物分解，为作物提供养分，产生促进作物生长、增强抗病的有效成份。

本发明对现有技术的贡献在于不同微生物的搭配，而至于各组分的含量是本领域技术人员所熟知和常用的，且可以根据要处理的有机废弃物的成分和选用的微生物的功能来确定，本发明微生物发酵剂的剂型及制备方法也是常规的。

本发明中所述9种中的任一微生物运用于本发明均可实现本发明的目的，但我们推荐使用以下菌种：

曲霉属(Aspergillus)推荐选用棒曲霉组和萨氏曲霉组，最好是高温曲霉，所说的高温曲霉是生长温度在30℃-50℃之间的菌株；

青霉属(Penicillium)推荐选用常见青霉、草酸青霉，点青霉；

侧孢霉属(Sporotrichum)推荐选用嗜热侧孢霉、玫瑰色侧孢霉、侧孢霉；

毛霉科(Mucoraceae)推荐选用根霉属、毛霉属、最好是黑根霉、大毛霉；

地霉属(Geotrichum Link)推荐选用白地霉、健强地霉；

芽孢杆菌属(Bacillus)推荐选用地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌；

酵母菌目(Endomycetales)推荐选用酵母科、隐球酵母科、掷孢酵母科，最好是热带假丝酵母、产朊假丝酵母、酵酒酵母；

放线菌目(Actinomycetales)推荐选用放线菌科、诺卡氏菌科、链霉菌科、小单孢菌科，最好是链霉菌、诺卡氏菌；

脉孢霉属(Neurospora)推荐选用好食脉孢霉(Neurospora sitophila)、中间脉孢霉(Neurospora intermedia)和粗糙脉孢霉(Neurospora crassa)。

本发明的发酵剂用于处理畜禽养殖业等废弃物、烟草废料、无害工业有机废弃物如精炼油厂含油硅藻土、中药厂废渣、饼粕等作为原料，采用或不采用辅料配比。

本发明所提及的微生物可市购或从有关微生物保藏机构获得。

本发明的有益效果是，采用本发明复合菌群，利用常规发酵方式，建立常温、中温、高温协同递进、功能互补，酶系互补的高效转化菌群体系，充分发挥各菌株的优势，提高降解效率。使有机物或其中的有毒物质在复合菌群的作用下迅速降解与转化，产生的高温杀灭病原菌和杂草草籽，无害化的物料成为良好的有机肥料或微生物肥生产基质域饲料。

以曲霉、脉孢霉、青霉、细菌、酵母菌属、放线菌等多种有益菌群为主要降解菌，将有机物(作物秸秆、禽畜养殖业废弃物、废烟叶、饼粕等)经复合微生物处理，使有机物料加速转化为腐殖质和能供农作物吸收的营养源供生产无公害食品所需肥料使用。在菌剂培养固体培养基分别接种霉菌中的曲霉、木霉和侧孢霉，其中曲霉和木霉在常温(30℃)条件下培养；侧孢霉在高温(45℃)条件下培养。培养结束后，取一定量的酶曲加缓冲液浸提，液固分离后进行纤维素酶、半纤维素酶和CMC酶活力的测定，结果如图1所示。从图1可见，三种霉菌都能产生纤维素酶、CMC酶和木聚糖酶活性。因此，这三种霉菌都可以有效地利用其产生的酶降解物料中的纤维素和半纤维素。

本发明利用微生物发酵剂对牛粪、鸡粪、饼粕和农作物秸秆等进行工厂化处理，在畜禽粪便中添加(也可不加秸秆粉)等辅料，加入曲霉等组合的菌株，使物料快速升温发酵，在进程中通过微生物的作用除臭和利用发酵产热干燥，对发酵过程中有机质、温度、湿度、pH值等指标进行控制；使物料快速降解腐熟，达到无害化处理的目的，使之成为优质有机肥基质或饲料，可以根据需要加入其他养分混合成不同需要的复混肥或饲料。

在所选用配比的微生物中，尽可能使其兼顾有解磷、解钾、抗病等的作用，特别是具有磷酸酶、植酸酶等酶系的对土壤中有机磷能有效分解的菌株。如：芽胞杆菌、放线菌、酵母菌的应用，可使土壤中(包括载体本身)难溶性的磷、钾化合物分解，为作物提供养分，产生促进作物生长、增强抗病的有效成份。

牛粪常有恶臭等气味，除臭是堆肥处理的要求之一，许多研究者对牛粪产生的恶臭成分进行了鉴定，主要包括挥发性脂肪酸、酸类、醇类、酚类、醛类、酮类、酯类、胺类、硫醇类及含氮杂环化合物等90余种物质。在本发明的试验工作中发现，牛粪经选择配方的发酵剂堆肥处理后，已基本无臭味，这说明所选配方中的微生物对于去除牛粪中的臭味起到了有效的作用。

附图说明

图1是不同配方的堆肥在发酵进程中的温度变化曲线图；

图2是不同堆肥发酵后的含水量图；

图3是纤维素分解菌的酶活力比较图。

具体实施方式

实施例1：

原料：奶牛厂的牛粪。培养基：发酵剂中霉菌发酵所用固体培养基：稻草70g，麸皮30g，硫酸铵2g，磷酸二氢钠0.26g，硫酸镁0.51g，200ml水，pH自然。斜面活化培养基：PDA培养基，肉汤培养基；液体扩培用培养基：PDA培养基(培养酵母)，肉汤培养基(培养细菌)，高氏培养基(培养放线菌)。

发酵剂的制备：将斜面菌种接入相应培养基，在不同的条件下进行液体或固体培养，培养结束后按比例制成不同配方的发酵剂成品。

牛粪600kg堆成圆锥形，发酵初期水分控制在60％(湿基)，加入本发明配方的发酵剂600g，混匀。在堆肥进程中，每天记录气温与堆温的变化，根据不同升温情况适当翻堆以维持良好的发酵状态。发酵结束后加工成有机肥或微生物肥。

在牛粪中加入0.1％-1％不同配方的发酵剂配方(由1#[曲霉30份、侧孢霉10份、脉孢霉15份、酵母菌30份]，2#[侧孢霉20份、根霉菌30份、酵母菌20份、芽孢杆菌20份]，3#[地霉10份、青霉20份、放线菌30份、芽孢杆菌20份]，同时另起一堆不加发酵剂的牛粪作为空白对照(CK)。从堆肥的第1天开始，在每天的中午同时测量气温和堆温，结果如图1所示。

从图1可见，各配方中以配方1的堆肥升温最迅速，在发酵的第二天即升温至50C以上，在之后的十余天中，温度一直稳定在55℃左右。配方2的升温也较快，在发酵的第三天也达到55℃，在发酵的第七天高达近70℃，维持几天后才缓慢下降。从升温速度及温度的稳定性考虑，这两个配方较为理想，也说明这两个配方的微生物对环境适应快，因而作为菌剂使用有利于缩短发酵周期，从而加快发酵车间的周转速度。配方3的特点是升温较缓慢，一直到第七天，温度才升至56℃，后期温度比较稳定。

另外，空白对照(CK)也有升温现象，说明其中也有微生物的活动，但温度上升缓慢，最高温度只有51℃。所有配方所达到的最高温度都较高于对比CK的温度，说明其中的菌剂都起了比牛粪中原有微生物更大的作用，配方不同，升温的程度不同，温度维持的时间也不等。

在整个堆制过程中，三个配方中有三个在50℃以上的堆温维持了十余天，中华人民共和国国家标准--粪便无害化卫生标准(国标GB7959-87)中规定，高温堆肥的无害化标准对温度的要求为：最高堆温达50℃～55℃以上，持续5～7天。因此，这三个配方(1#、2#、3#)的堆肥发酵都有效地达到了无害化的目的。

实施例2：堆肥发酵后总养分，有机质和pH值的测定

以上三个配方的堆肥经16天发酵后，按中华人民共和国农业行业标准NY525-2002《有机肥料》标准测定测定其全氮、全磷、全钾、有机质及pH值。结果见表1所示。

表1牛粪经不同配方菌剂处理后氮磷钾和有机质等指标

菌剂	总养分			有机质(％)	pH值
	总养分					全氮(N％)	全磷(P₂O₅％)	全钾(K₂O％)
	配方1	2.70	2.93			全氮(N％)	全磷(P₂O₅％)	全钾(K₂O％)	2.38	53.0	7.8
配方2	配方1	2.70	2.93	2.36	2.34	1.98	41.1	8.0	2.38	53.0	7.8
配方2	配方3	2.67	2.77	2.36	2.34	1.98	41.1	8.0	2.38	48.7	7.7

根据农业部有机肥料行业标准(NY525-2002)，要求有机肥的总养分(氮+五氧化二磷+氧化钾)≥4.0％，有机质含量≥30％，酸碱度pH在5.5～8.0之间。由表1可知，三个配方的堆肥在总养分，有机质和pH值的指标方面均已达标，因此经干燥后可以直接作为有机肥使用。

实施例3：堆肥发酵后含水量的测定

新鲜牛粪的含水量都很高，牛粪中的含水量问题，关系到能否顺利地进行微生物发酵和终产物能否达到有机肥的含水标准(有机肥料的含水标准要求≤20％)。本实验中，经加入部分干牛粪或木屑等其他吸水剂调节其含水量为120％(干基)左右，以堆肥形式发酵16天后，水分已不同程度地减少，发酵结束后物料的水分测定结果如图2所示。

由图2可见，未加菌剂处理的牛粪(CK)，发酵后水分含量虽有所减少，但因温度升高不多，含水量依然较高(71.3％，干基，下同)。而加入不同配方菌剂处理后的牛粪，其含水量有不同程度的降低。其中配方2的发酵效果最好，因此物料含水量最低(33.5％)，已接近有机肥料的含水标准(20％)；配方1所发酵物料的含水量也降至48.5％，因此，这两个配方堆肥所得到的物料只需短时间干燥后，就可作为有机肥料使用或作为有机无机复混肥的原料，从而大大降低干燥的生产成本。配方3所发酵物料的含水量相对较高些，为53.4％，说明其中的菌剂在发酵的同时也起了降低水分的作用。但因其所达到的温度峰值不高，且维持时间也不长，故而不能很有效地降低牛粪物料中的含水量。

实施例4：

原料：纸浆污泥(造纸厂废料)，烟草废料或烟末(来自卷烟厂)。

培养基：斜面活化培养基：真菌用PDA培养基，细菌用肉汤培养基。

液体扩培培养基：真菌在PDA培养液中培养，细菌在肉汤培养基中培养。

混合物料配比为纸浆污泥∶烟草＝4∶1-4(W/W)

将菌剂加入纸浆污泥与烟草废料的混合物料中培养，培养结束后加工成有机肥或微生物肥。

表2纸浆污泥、烟草废料、多菌株发酵不灭菌混合物料(4∶1)的成份(干基)

从表2可见，纸浆污泥中的养分相对较低，在水含量较高的情况下，微生物在其中生长繁殖较为困难，而烟草废料的养分及有机质含量相对丰富，因而两者混合而成的物料在水分和养分方面可以互补。实验结果表明，在不灭菌的条件下，所用多菌株发酵剂能够对混合物料进行有效的处理。

实施例5：

以菜籽饼粕或茶籽饼粕等100kg为原料，加入水及调节碳氮比与改善通风的其他碳氮比较高(如秸秆粉等)辅料，发酵初期水分控制在50-70％(湿基)，最好为60％(湿基)，加入由曲霉、侧孢霉、毛霉、青霉、地霉、脉孢霉、芽孢杆菌、酵母菌和放线菌制成的发酵剂600g(其中含降解硫甙葡萄糖甙或茶皂素的降解菌)混匀。在堆肥进程中，适当翻堆以维持良好的好氧发酵状态(厌氧发酵亦可)。发酵结束后得到物料中硫甙葡萄糖甙、茶皂素等被有效降解、有机质等营养成份含量高的物料，加工成有机肥或微生物肥或饲料。

实施例6：与实施例5基本相同，不同之处在于发酵剂由曲霉、毛霉、青霉、地霉、脉孢霉、芽孢杆菌、酵母菌和放线菌制成。

实施例7：与实施例5基本相同，不同之处在于发酵剂由曲霉、侧孢霉、毛霉、青霉、芽孢杆菌、酵母菌和放线菌制成。

实施例8：与实施例5基本相同，不同之处在于发酵剂由侧孢霉、毛霉、青霉、地霉、脉孢霉、芽孢杆菌和酵母菌制成。

实施例9：与实施例5基本相同，不同之处在于发酵剂由曲霉、青霉、地霉、木霉、酵母菌和放线菌制成。

实施例10：与实施例5基本相同，不同之处在于发酵剂由曲霉、毛霉、地霉、脉孢霉、芽孢杆菌和放线菌制成。

实施例11：与实施例5基本相同，不同之处在于发酵剂由侧孢霉、毛霉、青霉、地霉、脉孢霉制成。

实施例12：与实施例5基本相同，不同之处在于发酵剂由青霉、地霉、脉孢霉、芽孢杆菌和酵母菌制成。

实施例13：与实施例5基本相同，不同之处在于发酵剂由曲霉、毛霉、青霉、地霉、脉孢霉和放线菌制成。

实施例14：与实施例5基本相同，不同之处在于发酵剂由曲霉、侧孢霉、芽孢杆菌和酵母菌制成。

实施例15：与实施例5基本相同，不同之处在于发酵剂由曲霉、侧孢霉、毛霉、青霉和地霉制成。

实施例16：与实施例5基本相同，不同之处在于发酵剂由芽孢杆菌、酵母菌和放线菌制成。

实施例17：与实施例5基本相同，不同之处在于发酵剂由曲霉、毛霉、青霉、地霉和放线菌制成。

实施例18：与实施例5基本相同，不同之处在于发酵剂由曲霉、毛霉、酵母菌和放线菌制成。

实施例19：与实施例5基本相同，不同之处在于发酵剂由地霉、脉孢霉、芽孢杆菌和酵母菌制成。

实施例20：与实施例5基本相同，不同之处在于发酵剂由曲霉、酵母菌和放线菌制成。

实施例21：与实施例5基本相同，不同之处在于发酵剂由青霉和地霉制成。

实施例22：与实施例5基本相同，不同之处在于发酵剂由脉孢霉和放线菌制成。

实施例23：与实施例5基本相同，不同之处在于发酵剂由侧孢霉和酵母菌制成。

实施例24：与实施例5基本相同，不同之处在于发酵剂由曲霉和地霉制成。

实施例25

以中药渣或提取过色素的黄栀子渣等100kg为原料，加入水及调节碳氮比与改善通风的其他碳氮比较高(如秸秆粉、烟草废料等)辅料，发酵初期水分控制在50-70％(湿基)，最好为60％(湿基)，加入由高温曲霉、点青霉和粗糙脉孢霉制成的发酵剂600g(发酵剂加入量0.05％-1％左右均可，最好在0.1％)混匀。在堆肥进程中，适当翻堆以维持良好的好氧发酵状态(厌氧发酵亦可)。发酵结束后得到有机质等营养成份含量高的物料，加工成有机肥或微生物肥。

实施例26

以提取过甜菊糖(甙)的湿(或干)甜菊叶渣100kg为原料，加入水及调节碳氮比与改善通风的其他碳氮比较高(如秸秆粉等)辅料，发酵初期水分控制在50-70％(湿基)，最好为60％(湿基)，加入由嗜热侧孢霉、酵酒酵母、米根霉和地衣芽孢杆菌制成的发酵剂600g混匀。在堆肥进程中，适当翻堆以维持良好的发酵状态(厌氧发酵亦可)。发酵结束后得到堆料中纤维素等被有效降解、有机质等营养成份含量高的物料，加工成有机肥或微生物肥。

实施例27

以中药渣或提取过葛粉或黄酮的葛根渣100kg为原料，加入辅料，发酵初期水分控制在50-70％(湿基)，最好为60％(湿基)，加入由玫瑰色侧孢霉、毛霉、白地霉、中间脉孢霉、巨大芽孢杆菌、热带假丝酵母和诺卡氏菌制成的发酵剂600g混匀。在堆肥进程中，适当翻堆以维持良好的发酵状态(厌氧发酵亦可)。发酵结束后得到堆料中纤维素等被有效降解、有机质等营养成份含量高的物料，加工成有机肥或微生物肥。

实施例28

以中药渣或提取过葛粉或黄酮的葛根渣100kg为原料，加入辅料，发酵初期水分控制在50-70％(湿基)，最好为60％(湿基)，加入由健强地霉、脉孢霉、枯草芽孢杆菌、产朊假丝酵母和链霉菌制成的发酵剂600g混匀。在堆肥进程中，适当翻堆以维持良好的发酵状态(厌氧发酵亦可)。发酵结束后得到堆料中纤维素等被有效降解、有机质等营养成份含量高的物料，加工成有机肥或微生物肥。

实施例29

以中药渣或提取过葛粉或黄酮的葛根渣100kg为原料，加入辅料，发酵初期水分控制在50-70％(湿基)，最好为60％(湿基)，加入由好食脉孢霉和侧孢霉制成的发酵剂600g混匀。在堆肥进程中，适当翻堆以维持良好的发酵状态(厌氧发酵亦可)。发酵结束后得到堆料中纤维素等被有效降解、有机质等营养成份含量高的物料，加工成有机肥或微生物肥。

实施例30

以土豆渣或蔗渣或木薯渣或提取过黄酮的葛根渣100kg为原料，加入辅料，发酵初期水分控制在50-70％(湿基)，最好为60％(湿基)，加入由酵母菌和脉孢霉制成的发酵剂600g混匀。以常规的固体发酵方式堆制。发酵结束后得到营养价值高、畜禽适口性好的物料，加工成优质的饲料。

实施例31：与实施例5基本相同，不同之处在于发酵剂由曲霉、侧孢霉、毛霉、青霉、地霉、脉孢霉、芽孢杆菌和酵母菌制成。

Claims

1、一种用于有机废弃物转化处理的微生物发酵剂，其特征在于，该发酵剂由曲霉30份、侧孢霉10份、脉孢霉15份和酵母菌30份组成。