专利名称：一种酒糟综合利用生产微生物农药Bt的方法
技术领域：
本发明涉及酒精与农业领域，具体地说是利用发酵酒精工艺产生的酒糟通过细菌发酵生产微生物农药Bt，从而达到综合利用酒糟，降低酒精生产成本，保护环境的目的。
背景技术：
酒精是一种大宗的发酵产品，在国民经济中占有重要的地位。近几年来，由于人们对能源短缺和地球“温室效应”加剧，气温升高，造成的灾难性后果的认识加深和日趋一致，加上许多汽油生产和供应商近年来鼓吹的一些汽油助燃剂如甲基叔丁基醚(MTBE)等因污染地下水等有害健康的原因被禁止使用，利用酒精作为生物能源来部分替代汽油用作液体燃料和汽油助燃剂的呼声也变得更为高涨。发展燃料酒精不但可以消耗大量玉米等含淀粉质原料，促进农业种植业的持续发展；并可以作为清洁燃料替代汽油或作为汽油添加剂减轻汽车尾气的污染，保护环境。同时，也可缓解战略物资原油的进口压力。我国已正式开始实施燃料酒精计划。但是，发酵酒精的传统生产工艺会产生大量液体酒糟，如不进行处理和利用，这些酒糟将会对环境造成严重的污染。目前，在我国酒精厂未经处理排放的酒糟已成为轻工行业第二大污染源。但现有的一些酒糟处理方法分别存在投资大，能耗高为或处理效果差等不足之处。另一方面，燃料酒精技术的关键问题是成本问题，即燃料酒精的生产成本比汽油要高一千元左右。利用酒糟生产具有较高附加值的产品是降低酒精生产成本的有效手段。而利用酒糟生产Bt是可供选择的一种较理想的方法。
为了避免和减轻化学农药所造成的各种危害，积极研究和推广生物防治是十分重要的事情，并且日益深入人心。微生物农药以其具有(1)对脊椎动物和人类无毒害；(2)不污染环境；(3)能保护害虫天敌；(4)对植物无毒害；(5)昆虫不易产生抗性；(6)有自然传播感染能力；(7)易于进行生产，而受到越来越多的重视，许多国家已研制出一系列选择性强、效益高、成本低、不污染环境且对人畜无毒的微生物农药。但同时，降低微生物农药的生产成本也是其面临的重大课题。
在微生物农药中，研究最深入、使用最广泛的首推苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis，简称Bt)。根据《伯杰细菌鉴定手册》第九版，该菌归第二类第十八群、G+的芽孢杆菌属中的一种。该菌在芽孢形成的同时，在细胞的另一端形成对敏感昆虫有毒的伴孢晶体，即δ-内毒素。它是一种天然存在的昆虫病原细菌，广泛用于防治农业害虫、森林和果树害虫以及医学昆虫，取得了显著的经济效益、社会效益和生态效益。
苏云金芽孢杆菌对营养的要求不严，在许多农副产品组成的培养基中，甚至在一些工业废水渣为主的培养基中也能生长得很好。各国学者对不同废料发酵生产Bt进行了研究，但绝大部分研究都停留在实验室阶段。
技术内容本发明的目的是寻求一种酒糟综合利用生产微生物农药Bt的方法，以解决目前酒糟处理方法的不足，将被动的处理变为主动有效的综合利用，从而降低酒精生产成本，保护环境。同时利用廉价原料生产高附加值产品微生物农药苏云金芽孢杆菌，促进农业的发展。
为实现上述目的采取的措施是以酒糟为培养基接入苏云金芽孢杆菌菌种进行通风发酵。这种苏云金芽孢杆菌菌种可在华中农业大学购得。
本发明所述的酒糟既可以是浓醪酒糟亦可以用普通酒糟。所述的浓醪酒糟是指采用专利ZL96117189.8所述的酒精发酵技术以及用ZL96117189.8专利未包含的其它谷物与薯类淀粉质原料采用专利ZL96117189.8所述技术进行酒精发酵所获得的酒糟。所述的普通酒糟是指采用传统酒精发酵(如加水比大于等于3∶1，残总糖小于等于18克/升发酵醪)所产生的酒糟。
本发明所述的菌种为实际生产中普遍使用的苏云金芽孢杆菌菌种。
本发明所述的所有酒精发酵均未包括固态酒精发酵。
本发明的特征是在发酵罐内加入酒糟直接蒸汽灭菌后，在25～38℃下搅拌，搅拌转速300rpm～750rpm，接入苏云金芽孢杆菌菌种，通风发酵，通风比0.5～5.0vvm，起始pH5.5～8.5，发酵时间为16～30小时。
在加入酒糟时，再加入葡萄糖或/和淀粉，其加入量为酒糟加入量的0～2％；或/和淀粉质原料，其加入量以淀粉计为酒糟加入量的0～2％，单位为质量百分数。
也可以在加入酒糟时，再加入氮源，其加入量为浓醪酒糟加入量的0～2.5％，单位为质量百分数。
所述氮源为硫酸铵，加入量为酒糟加入量的0～1％；或/和豆饼粉，加入量为酒糟加入量的0～2.5％，或/和鱼粉，加入量为酒糟加入量的0～2.0％，单位为质量百分数。
在加入酒糟时，再加入玉米浆，加入量为酒糟加入量的0～1.5％，单位为质量百分数。
还在加入酒糟时，再加入无机盐，加入量为酒糟加入量的0～1.0％，单位为质量百分数。
所用的无机盐为磷酸二氢钾，加入量为酒糟加入量的0～0.5％；或/和氯化钠，加入量为酒糟加入量的0～1.0％；或/和碳酸钙，加入量为酒糟加入量的0～0.5％；或/和硫酸镁，加入量为酒糟加入量的0～0.1％。
本发明所述的发酵时间16～30小时，是以发酵液中每毫升苏云金芽孢杆菌数来确定发酵是否结束。一般苏云金芽孢杆菌数达38亿/毫升发酵液发酵就可以基本结束。
所述苏云金芽孢杆菌菌种的接种量一般为培养基的1～5％，单位为质量百分数。
所用的发酵罐为常用机械搅拌深层通风发酵罐，或者用气升式发酵罐，采用气升式发酵罐时其通风比一般在2.5vvm以上。
本发明所述的单位无特殊说明均为质量百分比。本发明所述的rpm为转速单位，即每分钟搅拌的转数；vvm为通风单位，即每分钟单位体积的发酵液通入空气的体积数。
本发明的优点在于①本发明大大提高了酒糟的利用价值，降低发酵酒精的生产成本；②本发明将对酒糟被动的处理变为主动有效的综合利用，可以解决目前酒糟处理方法的不足，促进发酵酒精工业的发展；③本发明中苏云金芽孢杆菌主要依靠酒糟中的可利用物质来维持生长、繁殖所需要营养，其它添加物用量很少，而酒糟十分廉价，因此降低了生产微生物农药苏云金芽孢杆菌生产成本，促进了农业发展；④本发明可以有效降低浓醪酒糟的COD值50％以上，若与酒精发酵的全回流技术相结合基本可以实现酒糟的零排放，有效的保护环境。
具体实施例方式
下面就本发明进行实施例的描述，其中，除酒糟外，其余物质的加入量均指以浓醪酒糟加入量为基础，折算出的质量百分数，酒糟的密度以近似于1千克/升计。如无具体说明，实施例中所用的发酵罐均为常用机械搅拌深层通风发酵罐；实施例中所述酒糟均为普通酒糟。本发明的实施例均是在300L发酵罐中进行，每次发酵加入酒糟量为160L，经直接蒸汽灭菌后发酵液体积为200L，每次获得发酵产品为200L实施例如下实施例1以玉米原料酒精浓醪发酵的酒糟为基础，加入1.0％葡萄糖，1.0％豆饼粉，1.0％玉米浆，0.1％磷酸二氢钾，0.2％碳酸钙，0.03％硫酸镁，接入苏云金芽孢杆菌菌种，起始pH6.8，在28℃下发酵，通风比为1.0vvm，搅拌转速为600rpm，发酵28hr，获得的芽孢数为43亿/毫升发酵液，晶孢比为93％。
实施例2以木薯原料酒精发酵的酒糟为基础加入2.0％葡萄糖，1.0％硫酸铵，1.5％玉米浆，0.2％碳酸钙，0.03％硫酸镁，接入苏云金芽孢杆菌菌种，起始pH5.5，在32℃下发酵，通风比为1.5vvm，搅拌转速为450rpm，发酵25hr，获得的芽孢数为40亿/毫升发酵液，晶孢比为90％。
实施例3以木薯、瓜干混合原料酒精浓醪发酵的酒糟为基础加入0.5％豆饼粉，0.5％玉米浆，0.5％磷酸二氢钾，0.2％碳酸钙，0.05％硫酸镁，接入苏云金芽孢杆菌菌种，起始pH6.0，在28℃下发酵，通风比为0.5vvm，搅拌转速为750rpm，发酵28hr，获得的芽孢数为41亿/毫升发酵液，晶孢比为88％。
实施例4以木薯、瓜干混合原料酒精发酵的酒糟为基础加入1.0％淀粉，2.0％鱼粉，1.0％玉米浆，0.1％磷酸二氢钾，0.2％碳酸钙，0.03％硫酸镁，接入苏云金芽孢杆菌菌种，起始pH8.5，在28℃下发酵，通风比为1.0vvm，搅拌转速为600rpm，发酵25hr，获得的芽孢数为39亿/毫升发酵液，晶孢比为87％。
实施例5以小麦原料酒精发酵的酒糟为基础加入2.0％淀粉质原料，1.5％豆饼粉，1.0％鱼粉，0.5％磷酸二氢钾，1.0％氯化钠，0.2％碳酸钙，0.02％硫酸镁，接入苏云金芽孢杆菌菌种，起始pH6.5，在25℃下发酵，通风比为1.5vvm，搅拌转速为450rpm，发酵30hr，获得的芽孢数为40亿/毫升发酵液，晶孢比为89％。
实施例6以木薯原料酒精发酵的酒糟为基础加入2.0％淀粉，1.0％豆饼粉，0.5％鱼粉，0.5％玉米浆，0.2％氯化钠，0.5％碳酸钙，接入苏云金芽孢杆菌菌种，起始pH6.8，在38℃下发酵，通风比为2.2vvm，搅拌转速为300rpm，发酵16hr，获得的芽孢数为39亿/毫升发酵液，晶孢比为88％。
实施例7以瓜干原料酒精浓醪发酵的酒糟为基础加入0.5％硫酸铵，1.5％鱼粉，1.0％玉米浆，0.1％磷酸二氢钾，0.2％碳酸钙，0.03％硫酸镁，接入苏云金芽孢杆菌菌种，起始pH6.8，在28℃下发酵，通风比为1.0vvm，搅拌转速为600rpm，发酵28hr，获得的芽孢数为42亿/毫升发酵液，晶孢比为91％。
实施例8以马铃薯原料酒精发酵的酒糟为基础加入0.5％葡萄糖，0.5％淀粉，0.5％淀粉质原料，0.1％磷酸二氢钾，0.2％碳酸钙，0.1％硫酸镁，接入苏云金芽孢杆菌菌种，起始pH7.2，在32℃下发酵，通风比为2.0vvm，搅拌转速为350rpm，发酵22hr，获得的芽孢数为40亿/毫升发酵液，晶孢比为92％。
实施例9以玉米原料酒精发酵的酒糟为基础加入1.0％葡萄糖，0.5％淀粉，1.5％豆饼粉，0.75％鱼粉，1.5％玉米浆，接入苏云金芽孢杆菌菌种，起始pH6.5，在34℃下发酵，采用气升式发酵罐，通风比为5.0vvm，发酵20hr，获得的芽孢数为42亿/毫升发酵液，晶孢比为90％。
实施例10以玉米原料酒精浓醪发酵的酒糟为基础接入苏云金芽孢杆菌菌种，起始pH6.5，在28℃下发酵，采用气升式发酵罐，通风比为4.0vvm，发酵28hr，获得的芽孢数为40亿/毫升发酵液，晶孢比为90％。
实施例11以玉米原料酒精浓醪发酵的酒糟为基础接入苏云金芽孢杆菌菌种，起始pH6.8，在28℃下发酵，通风比为1.0vvm，搅拌转速为600rpm，发酵28hr，获得的芽孢数为41亿/毫升发酵液，晶孢比为92％。
实施例12以玉米原料酒精发酵的酒糟为基础加入1.0％葡萄糖，0.75％淀粉，0.75％淀粉质原料，0.75％硫酸铵，1.0％豆饼粉，0.75％鱼粉，0.5％玉米浆，0.2％氯化钠，0.3％磷酸二氢钾，0.25％碳酸钙，0.05％硫酸镁，接入苏云金芽孢杆菌菌种，起始pH6.5，在34℃下发酵，采用气升式发酵罐，通风比为3.0vvm，发酵26hr，获得的芽孢数为42亿/毫升发酵液，晶孢比为88％。
权利要求
1.一种酒糟综合利用生产微生物农药Bt的方法，其特征是在发酵罐内加入酒糟直接蒸汽灭菌后，在25～38℃下搅拌，搅拌转速300rpm～750rpm，接入苏云金芽孢杆菌菌种，通风发酵，通风比0.5～5.0vvm，起始pH5.5～8.5，发酵时间为16～30小时。
2.按权利要求1所述的方法，其特征是在加入酒糟时，再加入葡萄糖或/和淀粉，其加入量为酒糟加入量的0～2％；或/和淀粉质原料，其加入量以淀粉计为酒糟加入量的0～2％；单位为质量百分数。
3.按权利要求1所述的方法，其特征是在在加入酒糟时，再加入氮源，其加入量为酒糟加入量的0～2.5％，单位为质量百分数。
4.按权利要求3所述的方法，其特征是所述氮源为硫酸铵，加入量为酒糟加入量的0～1％；或/和豆饼粉，加入量为酒糟加入量的0～2.5％；或/和鱼粉，加入量为酒糟加入量的0～2.0％，单位为质量百分数。
5.按权利要求1所述的方法，其特征是在加入酒糟时，再加入玉米浆，其加入量为酒糟加入量的0～1.0％，单位为质量百分数。
6.按权利要求1所述的方法，其特征是在加入酒糟时，再加入无机盐，加入量为酒糟加入量的0～1.0％，单位为质量百分数。
7.按权利要求6所述的方法，其特征是所用的无机盐为磷酸二氢钾，加入量为酒糟加入量的0～0.5％；或/和氯化钠，加入量为酒糟加入量的0～1.0％；或/和碳酸钙，加入量为酒糟加入量的0～0.5％；或/和硫酸镁，加入量为酒糟加入量的0～0.1％，单位为质量百分数。
8.按权利要求1所述的方法，其特征是所用的发酵罐为常用机械搅拌深层通风发酵罐，或者气升式发酵罐。
全文摘要
本发明介绍了一种综合利用酒糟生产微生物农药Bt的方法。其主要特征是在发酵罐内加入酒糟灭菌后，在25～38℃下搅拌，搅拌转速300rpm～750rpm，接入苏云金芽孢杆菌菌种，通风发酵，通风比0.5～5.0vvm，起始pH5.5～8.5，发酵时间为16～30小时。本发明的优点在于提高了酒糟的利用价值，将对酒糟被动的处理变为主动有效的综合利用，可以解决目前酒糟处理方法的不足，降低发酵酒精的生产成本；利用廉价的酒糟作原料，降低了生产微生物农药苏云金芽孢杆菌生产成本，促进了农业发展；同时本发明可以有效降低酒糟的COD值50％以上，若与酒精发酵的全回流技术相结合基本可以实现酒糟的零排放，有效地保护环境。
文档编号A01N63/02GK1481688SQ0311267
公开日2004年3月17日 申请日期2003年1月10日 优先权日2003年1月10日
发明者章克昌, 丁重阳, 王玉红, 石贵阳, 徐柔 申请人:章克昌