专利名称：一种利用餐厨垃圾生产微生态制剂的方法
技术领域：
本发明属于生物技术领域，特别是提供了一种利用餐厨垃圾生产由芽孢杆菌、酵 母菌、乳酸菌、光合细菌和霉菌组成的微生态制剂的方法，在解决餐厨垃圾处理难题和工业 化生产微生态制剂方面具有非常重要的应用价值和前景。
背景技术：
餐厨垃圾主要分为餐饮垃圾和厨余垃圾，是居民在生活消费过程中形成的生活废 物，极易腐烂变质，散发恶臭，传播细菌和病毒，污染环境。据报道，北京市每天产生餐厨垃 圾大约有1680吨，而现在的日处理能力仅在600吨左右。餐厨垃圾主要成分包括米和面粉 类食物残余、蔬菜、动植物油、肉骨等，从化学组成上分析包含了有淀粉、纤维素、蛋白质、脂 类和无机盐等。餐厨垃圾的主要特点是有机物含量丰富，因此易腐烂并产生臭味，对环境卫 生造成恶劣影响，且容易滋长病原微生物并产生毒素。目前，采用餐厨垃圾主要的处理方法有生物和物理方法，物理方法主要是将餐厨 垃圾直接填埋处理，但必然会造成地下水的严重污染。生物处理方法包括采用餐厨垃圾生 产乙醇、沼气、微生物饲料蛋白和微生物肥料等，但均因采用比较单一的微生物菌种进行处 理，使餐厨垃圾中的营养成分没有得到充分利用，例如生产乙醇和沼气只利用了餐厨垃圾 中的有机碳化合物，而对其中的蛋白等却没有得到充分利用，因此导致产率低且成本高。从 国外餐厨垃圾处理的发展态势来看，通过生物技术推进餐厨垃圾的资源化回收利用是主要 的发展趋势。由于餐厨垃圾中含有丰富的营养成分，直接制备蛋白饲料是具有潜力的资源 化利用方式，但存在饲料同源性等问题。因此通过多种微生物将餐厨垃圾中的主要成分进 行分解转化，生产出由各种不同益生微生物组成的微生态制剂，是高效处理餐厨垃圾并使 其充分资源化的一条有效途径。目前，国内外在此研究领域尚未见有研究报道。动物微生态制剂指运用微生态原理将从动物体内分离的益生菌，经特殊工艺培养 成的活菌制剂。益生菌(probiotics) —词最早用以描述“由一种微生物分泌的能刺激另一 种微生物生长的物质”。1989年益生菌被定义为“通过改善肠道菌群平衡而有益于动物宿 主的活菌饲料添加剂”。2002年欧洲食品与饲料协会给出了益生菌的最新定义为“益生菌 是活的微生物，通过摄入可对宿主产生一种或多种特殊且经论证功能性健康益处”。因为微 生态制剂能够促进动物生长，提高肉、蛋和奶品质并有望取代抗生素，已经成为国内外研究 与应用的热点和前沿。目前，国内外对于餐厨垃圾的处理及资源化主要集中于三个领域，一是堆肥生产 肥料；二是转化乙醇或沼气作为能源；三是生产微生物饲料蛋白。从餐厨垃圾富含蛋白、淀 粉和脂肪(油)等高价值营养成分的利用角度分析，如果只作为肥料虽然也进行了垃圾的 资源化利用，但生产出的有机肥料并非属于高价值的产品。虽然利用酵母菌和八叠球菌等 可以将餐厨垃圾中的有机碳化合物转化为乙醇和沼气等生物能源，但只充分利用了餐厨垃 圾中的淀粉和糖等化合物，而对其中的蛋白等利用的程度却很少，因此导致乙醇或沼气的 产率不高。直接采用餐厨垃圾制备饲料，虽然蛋白等营养成分的含量较高，但存在动物饲料同源性问题而不能使用。如果采用酵母菌等比较单一的微生物菌种可以将餐厨垃圾的有机 成分转化为微生物菌体蛋白饲料，但只利用了餐厨垃圾中的淀粉和糖，而对于纤维素等却 不能进行有效利用。本专利申请的主要创新点是采用多种益生菌对餐厨垃圾进行发酵，在 餐厨垃圾中的主要营养成分如纤维素、淀粉、糖、油和蛋白等均得到充分分解利用的同时， 一方面高效全面处理了餐厨垃圾，另一方面可培养生产出由多种益生菌组成的高价值微生 态制剂。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于采用多种益生菌对餐厨垃圾中的不同营养 成分进行发酵和转化，使餐厨垃圾中的不同营养成分得到充分的资源化利用，以达到高效 处理餐厨垃圾和培养生产微生态制剂的目的。本发明的技术方案一种利用餐厨垃圾生产微生态制剂的方法，具体包括以下工 艺步骤首先，将收集的餐厨垃圾通过粉碎机粉碎，然后在温度为68-100°C，保持20-40分 钟；进行高温灭菌；其次，待温度降低到30_50°C后，加入餐厨垃圾重量10% -300%重量的载体和餐 厨垃圾重量10% -50%重量的益生菌混合菌剂，经进行充分混合后，在固体发酵罐内进行 厌氧固体发酵，发酵培养结束时，将发酵后的餐厨垃圾和载体晾晒干燥后，可生产出活菌细 胞含量达到500亿/g以上的高价值微生态制剂。其中，所述发酵条件温度为25-40°C，每 天搅拌3次，培养时间1-3天。所述载体为淀粉、米糠、稻壳、麦麸、柑渣和/或秸秆。所述益生菌混合菌剂包含芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌、光合细菌和霉菌。本发明的优点在于根据餐厨垃圾的组成和营养成分，采用不同益生菌对餐厨垃 圾中的主要营养成分进行充分发酵和转化，使餐厨垃圾中的不同营养成分得到充分的资源 化利用，不仅高效生物处理了餐厨垃圾，而且生产出了由多种益生菌组成的高价值微生态 制剂。另外，在利用餐厨垃圾生产微生态制剂的整个过程，餐厨垃圾全部得到充分的资源化 利用，不再产生其他任何需要进一步处理的污染物。
图1是本发明的具体实施例1的制备过程中的各类益生菌的生长曲线图。图2是本发明的具体实施例2的制备过程中的各类益生菌的生长曲线图。图3是本发明的具体实施例3的制备过程中的各类益生菌的生长曲线图。
具体实施例方式下面结合具体的实施例对本发明的技术方案做进一步说明。本发明的原理是首先根据餐厨垃圾中主要包括米、面、蔬菜、动植物油和肉骨等 物质，从化学组成上看含有纤维素、淀粉、糖类、蛋白质、动植物油和无机盐等成分，采用各 种不同益生菌(如枯草芽孢杆菌利用纤维素、酵母菌利用动植物油脂，根霉和酵母菌利用 淀粉，乳酸菌和其他芽孢杆菌利用糖类，所有益生菌均利用蛋白)对餐厨垃圾的主要营养成分进行全面的资源化利用，同时培养出了由不同益生菌组成的高活菌含量达到500亿/g 以上微生态制剂。实施例1首先将从食堂收集的包含有米、面、肉、蛋、水果和蔬菜的餐厨垃圾500g通过粉碎 机粉碎，然后将粉碎后的餐厨垃圾装入玻璃容器中经100°c高温灭菌20分钟，待温度降低 到30°C时，加入50g粉碎后的稻壳作为载体，同时加入50ml由9种益生菌包括3种芽孢杆 菌(纳豆芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌)、1种光合细菌(沼泽红假单胞菌)、2种 酵母菌(酿酒酵母、假丝酵母)、2种乳酸菌(乳酸菌、嗜酸乳杆菌)和1种霉菌(根霉)组 成的混合益生菌剂，经充分搅拌均勻后放入密闭的不锈钢容器内进行厌氧发酵培养。培养 条件是温度25°C，每天搅拌3次，每天取样检测不同益生菌的活菌含量。在为期3天的餐厨 垃圾厌氧发酵培养过程中，各种不同益生菌活菌数均呈现迅猛的生长趋势(附图1)，益生 菌活菌总数从实验初始的M亿/g增加到第3天的5 亿/g，活菌数量增加了近10倍，如 附图1所示，说明采用餐厨垃圾确实能够高效培养出由9种益生菌组成的高价值微生态制 剂。将厌氧发酵培养后的餐厨垃圾经晾晒干燥后，就可生产出高价值固体微生态制剂，可以 广泛应用于畜禽和水产养殖行业，达到促进动物生长和提高的肉、蛋和奶品质的功效。实施例2首先将从食堂收集的包含有米、面、肉、蛋、水果和蔬菜的餐厨垃圾500g通过粉碎 机粉碎，然后将粉碎后的餐厨垃圾装入玻璃容器中经68°C高温灭菌30分钟，待温度降低到 40°C时，加入150g粉碎后的麦麸作为载体，同时加入IOOml由9种益生菌包括3种芽孢杆 菌(纳豆芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌)、1种光合细菌(沼泽红假单胞菌)、2种 酵母菌(酿酒酵母、假丝酵母)、2种乳酸菌(乳酸菌、嗜酸乳杆菌)和1种霉菌(根霉)组 成的混合益生菌剂，经充分搅拌均勻后放入密闭的不锈钢容器内进行厌氧发酵培养。培养 条件是温度35°C，每天搅拌3次，每天取样检测不同益生菌的活菌含量。在为期2天的餐厨 垃圾厌氧发酵培养过程中，各种不同益生菌活菌数均呈现迅猛的生长趋势，活菌含量从初 始的92亿/g增加到培养2天的520亿/g，如附图2所示。固体发酵后的餐厨垃圾经晾晒 干燥后，也可生产出高价值的固体微生态制剂。实施例3首先将从食堂收集的包含有米、面、肉、蛋、水果和蔬菜的餐厨垃圾500g通过粉碎 机粉碎，然后将粉碎后的餐厨垃圾装入玻璃容器中经82°C高温灭菌20分钟，待温度降低到 40°C时，加入1500g粉碎后的淀粉、米糠、稻壳、和麦麸混合物作为载体，同时加入250ml由 9种益生菌包括3种芽孢杆菌(纳豆芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌)、1种光合细 菌(沼泽红假单胞菌)、2种酵母菌(酿酒酵母、假丝酵母)、2种乳酸菌(乳酸菌、嗜酸乳杆 菌)和1种霉菌(根霉)组成的混合益生菌剂，经充分搅拌均勻后放入密闭的玻璃容器内 进行厌氧发酵培养。培养条件是温度40°C，每天搅拌3次，每天取样检测不同益生菌的活菌 含量。在为期1天的厌氧发酵，可生产出活菌含量达到523亿/g的高价值固体微生态制剂 如附图3所示。
权利要求
1.一种利用餐厨垃圾生产微生态制剂的方法，其特征在于，具体包括以下工艺步骤 首先，将收集的餐厨垃圾通过粉碎机粉碎，然后在温度为68-100°C，保持20-40分钟；进行高温灭菌；其次，待温度降低到30-50°C后，加入餐厨垃圾重量10% -300%重量的载体和餐厨垃 圾重量10% -50%重量的益生菌混合菌剂，经充分混合后，在固体发酵罐内进行厌氧固体 发酵，发酵培养结束时，将发酵后的餐厨垃圾和载体晾晒干燥后，可生产出活菌细胞含量达 到500亿/g以上的高价值微生态制剂；其中，所述发酵条件温度为25-40°C，每天搅拌3 次，培养时间1-3天。
2.根据权利要求1所述的利用餐厨垃圾生产微生态制剂的方法，其特征在于，所述载 体为淀粉、米糠、稻壳、麦麸、柑渣和/或秸秆。
3.根据权利要求1所述的利用餐厨垃圾生产微生态制剂的方法，其特征在于，所述益 生菌混合菌剂包含芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌、光合细菌和霉菌。
全文摘要
本发明属于生物技术领域，涉及一种利用餐厨垃圾生产由芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌、光合细菌和霉菌组成的微生态制剂的方法。该方法首先，将包含有米、面、蔬菜、动植物油、水果和肉骨等的餐厨垃圾粉碎并经过高温灭菌后；然后与载体和由多种益生菌组成的菌剂充分混合，在温度为25～40℃，进行厌氧固体发酵1-3天，晾干后可以获得活菌含量达到500亿/g以上的高价值微生态制剂。本发明的优点在于使餐厨垃圾中的不同营养成分得到充分资源化利用，不仅高效生物处理了餐厨垃圾，而且生产出了由多种益生菌组成的高价值微生态制剂。另外，在利用餐厨垃圾生产微生态制剂的整个过程，餐厨垃圾得到充分的资源化利用，不再产生其他任何需要进一步处理的污染物。
文档编号C12N1/16GK102051335SQ20101053053
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年10月29日
发明者刘晓璐, 吕乐, 尹春华, 山奇米克, 张可毅, 张鑫, 许倩倩, 闫海 申请人:北京科技大学