HU205740B - Process for producing humifying starter cultures and humus-containing soil complements - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás humifikáló starterkultúrák és humusztartalmú talajkiegészítők előállítására.

Az irodalomból számos eljárás ismert humusztartalmú anyagok előállítására szerves hulladék okból.

Salaktartalmú komposztot állítottak elő több mikroorganizmus, köztük Cellulomonas flavigena és Clostridium butyricum felhasználásával [Jpn. Kokai Tokyo Koho 80 56 086 (C. A., 93., 69946a)].

Aktivált szerves hulladékok kezelésére ugyancsak egyéb mikroorganizmusokkal együttesen alkalmaztak Cellulomonas és Clostridium fajokat [Jpn. Kokai Tokyo Koho 8139 789 (C. A., 95., 67530c)].

Rizsszalma eredetű humusz képzésére a legalkalmasabbnak a Clostridium, Nocardia és Arthrobacter mikroorganizmusokat találták [Izv. Akad. Nauk SSR. Ser. Bioi., 1981. (1), 120-130., (C. A., 94., 101959r)]. Szerves növényi hulladékok fermentálását Clostridium acetobutyricum és C. amylolyticum, valamint Cellulomonas flavigena segítségével végezték [Jpn. Kokai Tokyo Koho 8112 200 (C. A., 95., 102864p)]. Szerves hulladékokat bontottak le szerves tüzelőanyaggá Clostridium cellobioparum és C. acetobutylicum alkalmazásával (4 326 032 számú USA szabadalmi leírás).

Vizsgálatokat végeztek Clostridium tartalmú kevert kultúrák celhilőzbontő hatásával kapcsolatban is [Biochem. Soc., Trans. 1984., 12(6), 1142-4., (C. A., 101., 147553v)].

A Trichoderma sp. 9101 jelű mikroorganizmusról megállapították, hogy cellulózbontó enzimet állít elő [Enzyme Microb. Technoi. 1985., 7(2), 61-65., (C. A., 202., 120441e)]. Növényi sejtekből állő biomassza lebontását Trichoderma viridis, Botrytis és Sporotrichum thermophilae gombákkal végezték [Choson Minjujui Inmun Konghwaguk Kwahagwon Tongbo 1986., (1), 34-36. (C. A., 106., 15605g)].

Komposztálható cellulóztartalmú erdőgazdasági és faipari hulladékokat cellulózbontó baktériumokkal oltottak be, hogy humuszhoz jussanak (T/42 749 számon nyilvánosságra hozott magyar szabadalmi bejelentés).

A találmány alapja az a felismerés, hogy a Clostridium és/vagy Cellulomonas nemzetségbe tartozó, cellulózbontó baktériumtörzsek, valamint a Trichoderma nemzetségbe tartozó cellulózbontó gombatörzsek együttes alkalmazásával nagy aktivitású humifikáló starterkultúrák és ezek alkalmazásával magas humusztartalmú talajkiegészítők állíthatók elő. Különösen jő eredmények érhetők el az általunk spontán flórából izolált Clostridium thermocellum [letéti száma a Mezőgazdasági és Ipari Mikroorganizmusok Nemzeti Gyűjteményében NCAIM Β (P) 001029] és Cellulomonas sp. [letéti száma NCAIM Β (P) 001026] baktériumtörzs, valamint a Trichoderma sp.' [letéti száma NCAIM F (P) 001035] gombatörzs felhasználásával. A találmány szerinti eljárás előnye az is, hogy az alkalmazott mikroflőra hatására 10 °C fölött beindul a humifíkálódás és a felmelegedő kazal a mező-, majd termőül cellulózbontó törzsek optimális hőmérsékletét is eléri.

A találmány értelmében úgy járunk el, hogy a Cellulomonas sp., Clostridium thermocellum és Trichoderma sp. törzset nitrogénforrást, foszforforrást, valamint növényi anyagot mint cellulózforrást és/vagy egyéb szénforrást és adott esetben fehérjeforrást és/vagy aminosavat tartalmazó táptalajon tenyésztjük, ahol a tenyésztést a Cellulomonas sp. és a Trichoderma sp. törzs esetén aerob körülmények között, a Clostridium thermocellum törzs esetén anaerob körülmények között végezzük, majd. a Trichoderma sp. törzs kapott sejtszuszpenzióját a Cellulomonas sp. törzs sejtszuszpenziőjával és/vagy a Clostridium thermocellum törzs sejtszuszpenziójával keverjük össze.

Az így kapott starterkultúrával 6,5-8,0 pH-értékű, 35-70% nedvességtartalmú, felaprított, cellulóztartalmú anyagot oltunk be és a keveréket a külső hőmérséklettől és a keverék össztömegétől függően anaerob vagy mikroaerofil körülmények között a megfelelő humifikálódás eléréséig érleljük, majd kívánt esetben más, talajkomponensként ismert adalékanyaggal, így virágfölddel, perlittel, ásványi anyagokkal, nem toxikus hulladék anyagokkal keverjük össze.

Az említett mikroorganizmusok tenyésztését célszerűen olyan tápoldatban végezzük, amely 1 m? csapvízben az alábbi komponenseket tartalmazza·

0,1-3,0 kg (NÍLhSCL vagy ennek megfelelő menynyiségű egyéb nitrogénforrás,

0,1-3,0 kg NajHPCU vagy ennek megfelelő mennyiségűegyéb foszforforrás,

0,01-10,0 kgD-glükőz, D-xilóz vagy cellobióz vagy megfelelő mennyiségű felaprított, növényi eredetű hulladék és adott esetben

0,5-4,0 kg fehérjehidrolizátum.

A tenyésztést célszerűen 10⁸-10^u sejt/cm³ töménység eléréséig folytatjuk.

Az így kapott sejtszuszpenziókat összekeverve állítjuk elő a starterkultúrát, ezt felaprított cellulóztartalmú anyag, így törköly beoltására, használjuk. A beoltott anyagot a megfelelő humifikálódás eléréséig, általában legalább 20 napig érleljük. Hy módon jó minőségű humusztrágyát kapunk, amelyet további adalékanyagokkal egészíthetünk ki.

A találmány szerinti eljárást az alábbi példákkal szemléltetjük részletesen, általánosságban az alábbiak szerint járunk el.

Az aerob Cellulomonas sp. törzs tenyésztésekor 50500 liter/perc/m³ levegőt adagolunk, a tápoldatot keverjük, a tenyésztés időtartama 5-10%-os beoltás esetén 25-40 °C-on, előnyösen 34-38 °C-ön 5-7 nap.

Az anaerob Clostridium thennocellumot is a fenti tápoldaton szaporítjuk, azonban a sterilezés után nmenként 50-500 g NajS-ot adagolunk a tápoldatba. Keverés csak a kiülepedés megakadályozására szükséges, az anaerob körülmények biztosítására a fermentáció kezdetén célszerű a légtérbe CO2-ot befuvatni, ez azonban nem feltétlenül szükséges. 8-10%-os beoltás esetén a tenyésztés időtartama 45-65 °C-on, célszerűen 50-55 °C-on 10-14 nap.

A Trichoderma sp. tenyésztésekor a tápoldatot célszerűen keverjük és 50-500 liter/m³/őra levegőt adagolunk. 5-10%-os beoltás esetén a tenyésztés időtartama 20-30 °C-on, célszerűen 25-28 °C- on 5-7 nap.

HU 205 740 Β

l.példa

Az eljárásban alkalmazott mikroorganizmusokat peptonvizes (jele: PV-X) tápagaron tartjuk fenn. Összetétele: 0,5% pepton (OXOID), 0,5% D-xilóz, 0,45% NaCl, 2% agar csapvízben oldva. Az aerob törzseket ferde tápagarra, az anaerob törzset mély-szúrt agaros tenyészet formájában oltjuk be.

A tenyésztés menete

3*200 ml PV-X agar nélküli tápoldatot készítünk és 121 °C-on 20 percig sterilezzük.

Lehűlés után az egyikbe NCAIM Β (P) 001026 számon letétbe helyezett Cellulomonas sp. baktériumtörzset, a másikba NCAIM F (P) 001035 számon letétbe helyezett Trichodeima sp. gombatörzset oltunk steril fülke alatt. A két szuszpenziót 4 napon át rázatjuk rázógépen (300/perc), a baktériumszuszpenziót 36 ’Con a gombaszuszpenziót 28 ’C-on termosztálva.

A harmadik lombikba NCAIM Β (P) 001029 számon letétbe helyezett Clostridium thermocellum baktériumtörzset oltunk, majd 1 cm vastag paraffinolaj-iéteggel lezárjuk a tápoldat felszínét és a szuszpenziót 55 ’C-os termosztátban 10 napon át inkubáljuk.

Ezután a tenyészeteket a fenti tápoldaton 1-1 dm³-es térfogatban továbbszaporítjuk.

Ezt követően az aerob tenyészeteket 15-15 liter alábbi összetételű tápoldatban tenyésztjük tovább New Brunswick fermentorokban a fenti hőmérsékleten és időtartamig, 300 fordulat/perc keveréssel és az aerob kultúrák esetén 1 liter/perc/liter levegőbefuvatással. Az anaerob kultúra esetén a beoltás után 24 órán át 0,3 liter/perc/liter CO₂-ot fúvatunk be, majd a bevezetőcsonkot lezárjuk.

Tápoldatösszetétel:

0,2% (NH₄)₂SO₄, 0,2% Na₂HPO₄, 0,15% pepton, 2,5% glükóz, 0,2% D-xilóz, 0,002% L-cisztein csapvízben oldva, ezt az oldatot 20 percen át 121 ’C-on sterilezzük.

Az anaerob törzs esetében ehhez a tápoldathoz literenként 300 mg Na₂S-ot adunk.

A kapott, két körülbelül 15-15 liter mennyiségű aerob tenyészettel 300 liter alábbi összetételű tápoldatot oltunk be:

2,3 kg pétisó (NH^Os-tartalma: 34%, gyártja: Péti Nitrogénművek),

2,3 kg szuperfoszfát (hatóanyag-tartalma: 20%, gyártja: Tiszamenti Vegyiművek),

2,0 kg szárított marhaszérum proteinhidrolizátum (2 kg szárított marhaszérum proteint 5 liter n HCl-oldatban 3 órán át hidrolizálunk, majd 3 n NaOH-oldattal ρΗ-7-re közömbösítjük),

5,0 kg D-glükóz,

0,2 kg D-xilóz,

15,0 kg törköly (35% nedvességtartalom).

A komponenseket 1,0 m³ vízben feloldjuk, illetve szuszpendáljuk, majd 3 órán keresztül 100 ’C-on hőkezeljük.

A fenti szuszpenziót 200 fordulat/perc sebességgel keverjük 7 napon át, óránkét 250 liter/m³ levegőztetés mellett, 28 ’C- on.

Az anaerob baktériumtörzset külön tenyésztjük. 1 m³ tenyészetet 20 liter alábbi összetételű tápoldat sterilezett és 0,03% Na₂S-dal kiegészített szuszpenziójához adunk. A tápoldat összetétele: 0,2% NH1NO3, 0,3% Na₂HPO₄, 0,2% pepton, 0,02% D-xilóz csapvízben oldva, az oldatot 100 ’C-on 3 órán át hőkezeljük. Az oltóanyagot a tápoldat 60 ’C-ra történő lehűtése után adagoljuk be. A fermentáció első napján CO₂ befuvatást alkalmazunk

A fenti lépést megismételjük oly módon, hogy 300 liter, fenti módon készített, 1,5% törköllyel kiegészített tápoldatot a sterilezés és Na₂S beadagolás után 20 liter, előző lépésben kapott baktériumtörzs szuszpenzióval oltunk be. A tápoldatot sterilezés után pH 7-re állítjuk. A visszahűtött tápoldatba adagoljuk be az oltóanyagot

A fermentációkat legalább 5*10® élőcsíra/g szárazanyag sejtszámig folytatjuk.

rész fenti módon készített aerob tenyészetet és 1 rész anaerob tenyészetet összekeverünk, a keverék 7 literét 100 kg törkölyre visszük fel. A keveréket tömörítjük, polietilénfóliával lefedjük, majd a szabadban 36 napig tároljuk.

2. példa

A Clostridium thermocellum, Cellulomonas sp. és Trichoderma sp. törzsek tenyésztését az 1. példában leírt módon végezzük. A kapott sejtszuszpenziókat az alábbi arányban összekeverjük: 2 rész Clostridium thermocellum baktériumszuszpenzió, 1 rész Cellulomonas sp. baktériumszuszpenzió és 10 rész Trichoderma sp. gombatörzsszuszpenzió. A keverék 10 literét 100 kg törkölyre locsoljuk, összekeverjük, tömörítjük, műanyag fóliával lefedjük és szabadban 60 napon át tároljuk.

3. példa

Az 1. vagy 2. példa szerinti módon előállított, humifikálódott anyaggal zöld növényi konyhakerti hulladékot oltunk be oly módon, hogy a keverék 10% oltóanyagot tartalmazzon. Ezután a keveréket földbe ásott gödörbe tesszük, tömörítjük, 20 cm vastag földréteggel lefedjük és 60 napon át érleljük.

4. példa

Al 1. vagy 2. példa szerinti módon előállított, humifikálódott anyaggal 0,05% szuperfoszfát-tartalmú perlitet keverünk el oly módon, hogy a keverék 40% humifikálódott anyagot tartalmazzon.

5. példa

Az 1. vagy 2. példa szerinti módon előállított, humifikálódott anyaggal 0,07% szuperfoszfáttal kiegészített virágfölddel keverünk el oly módon, hogy a keverék 10% humifikálódott anyagot tartalmazzon. így paradicsom vagy tökfélék palántáinak a neveléséhez használható keveréket kapunk.

Claims (3)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás humifikáló starterkultúrák előállítására, azzal jellemezve, hogy Cellulomonas sp., Clostridium thermocellum és Trichodeima sp. törzset nitrogénforrást, foszforforrást, valamint növényi anyagot mint cellu3

   HU 205 740 Β lózfbrrást és/vagy egyéb szénfonást és adott esetben fehérjeforrást és/vagy aminosavat tartalmazó táptalajon tenyésztjük, ahol a tenyésztést a Cellulomonas sp. és a Trichoderma sp. törzs esetén aerob körülmények között, a Clostridium thennocellum törzs esetén anaerob körülmények között végezzük, majd a kapott Trichoderma sp. törzsszuszpenziót a kapott Cellulomonas sp. törzsszuszpenzióval és/vagy a kapott Clostridium thennocellum. törzsszuszpenziőval összekeverjük.
2. 2. Eljárás humusztartalmú talajkiegészítők előállítására, azzal jellemezve, hogy az 1. igénypont szerinti eljárással előállított starterkultúrával 6,5-8,0 pH-értékű, 35-70% nedvességtartalmú cellulóztartalmú anyagot oltunk be és a keveréket anaerob vagy mikroaerofíl körülmények között érleljük, majd kívánt esetben más, talajkomponensként ismert anyaggal keveqük össze.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy Cellulomonas sp. törzsként a Mezőgazdasági és 5 Ipari Mikroorganizmusok Nemzeti Gyűjteményében NCAIM Β (P) 001026 számon letétbe helyezett törzset, Clostridium thennocellum törzsként a Mezőgazdasági és Ipari Mikroorganizmusok Nemzeti Gyűjteményében NCAIM Β (P) 001029 számon letétbe helyezett törzset 10 és Trichoderma sp. törzsként a Mezőgazdasági és Ipari Mikroorganizmusok Nemzeti Gyűjteményében NCAIM F (P) 001035 számon letétbe helyezett törzset alkalmazunk.