专利名称:用于秸秆发酵的微生物组合菌和用其生产蛋白饲料的方法
技术领域：
本发明涉及用微生物发酵生产蛋白饲料的方法，具体属于一种用于秸秆发酵的微生物组合菌和用其生产蛋白饲料的方法。
背景技术：
大量的农作物秸秆类物质是一种战略性后备可再生资源，据联合国环境规划署(UNEP)报道，世界上种植的各种谷物每年可提供秸秆1.7×109t，我国的各类农作物秸秆资源十分丰富，每年产量高达7.0×108t。但是我国秸秆物质利用率却很低，绝大部分地区都是采取焚烧的办法处理大量秸秆，产生的滚滚浓烟排放出大量的有害气体，不仅污染了大气环境，影响气候变化和生态变化，而且也是对可再生资源的严重浪费，因此探索对秸秆的有效利用是一项具有战略意义的研究课题。目前用秸秆类物质生产饲料主要采用物理法、化学法和生物法，这些方法的主要目的是提高其适口性和消化利用率。但是单纯的物理法和化学法没有解决秸秆营养物含量少的根本问题。生物法具有污染少、效率高、利于工业化生产等特点，但秸秆这种天然纤维性材料是复杂的立体结构，特别是木质素的屏障作用，使微生物很难将其快速转化。因此单用物理法或化学法或生物法其产品蛋白含量都很低，如公告号为CN 1057337C、名称为“微生物发酵复合菌及其用于生产家畜秸秆饲料的方法”的发明专利，公开号为CN 1391823A、名称为“菌体蛋白饲料的综合加工方法”的发明专利，公开号为CN 1435113A、名称为“利用多菌种联合厌氧发酵生产秸秆蛋白饲料的方法”的发明专利，公开号为CN 1376403A、名称为“一种农作物秸秆复合发酵饲料的生产方法”的发明专利，其产品蛋白含量都低于20％。
发明内容
本发明的目的在于改进已有技术的不足，提供一种新的微生物组合菌，同时以秸秆为原料，通过微生物发酵生产蛋白饲料的方法，而且该方法生产的产品真蛋白含量高，工艺简单，成本低廉，易于推广。
本发明是在多年来研究秸秆类纤维素物质综合利用的基础上，不断摸索而完成的。本发明首先分离筛选到高效组合菌株，然后对玉米秸秆粉进行氨化处理，再用分离筛选到的高效组合菌株进行发酵处理，其发酵底物为纯秸秆粉，无需添加其他有机营养物如麸皮和玉米面等，并且在自然pH条件下发酵，不需要调pH。
本发明提供的一种用于秸秆发酵的微生物组合菌，它由能分解纤维素的青霉(Penicillium sp.)和能分解木质素的葱色串孢(Torula allii)CGMCC3.3753组成，其所述的青霉和葱色串孢的配比为1∶(0.5-2)。
所述的青霉(Penicillium sp.)菌株是发明人分离至山西临汾冀城县土壤中，分离该菌株的文章“天然秸秆纤维素分解菌的分离选育”发表在《上海环境科学》2002年第1期第8-11页。该菌株对滤纸的分解能力较强，不到12h全成糊状，羧甲基纤维素(CMC)酶活为2.494mg/mL·30min，天然纤维素酶活为118.60mg/mL·d，并且其酶活力随着培养基中纤维素含量的增加而提高。该菌株可从山西大学环境与资源学院获得，地址山西省太原市坞城路36号，邮编030006。
所述的葱色串孢(Torula allii)购于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，菌株编号为3.3753。该菌株对滤纸的分解能力较强，羧甲基纤维素(CMC)酶活为2.144mg/mL·30min，天然纤维素酶活为60.15mg/mL·d，并且其酶活力随着培养基中纤维素含量的增加而提高，并且该菌株还能分解木质素。
两菌株组合的优点用组合菌株发酵秸秆时菌株之间既有协同作用，也有拮抗作用，在进行菌株组合时，应充分考虑到不同菌株间有无协同作用，如菌株间有协同作用，组合菌株发酵秸秆提高蛋白质含量的程度必定高于单菌株发酵和有拮抗作用的组合菌株发酵，这是因为菌株间的协同作用更能充分利用秸秆的碳源和氮源使蛋白质含量明显提高。本发明提供的微生物组合菌是由能分解纤维素的青霉(Penicillium sp.)和能分解木质素的葱色串孢(Torula allii)组成，用它们发酵秸秆时两菌株之间就有协同作用，所以其产品蛋白质含量就高。
上述两菌株菌液的制备过程，均为斜面菌种→液体菌种→发酵罐或大缸液体培养。液体培养基均采用马铃薯培养基加1％的秸秆粉。具体的制备步骤先将保藏的斜面菌种接种一环到250ml装有液体培养基的三角瓶中，在25-30℃振荡(135r/min)培养24-48小时，再根据生产规模的大小将液体菌种接种到装有液体培养基的发酵罐或大缸中，在25-30℃搅拌培养24-48小时，备用。使用时按比例加入。
用上述微生物组合菌生产蛋白饲料的方法，是先将秸秆粉碎至40-100目；加入秸秆重量50-65％的水，混均，然后放入氨化窖中压实密封，注入秸秆重量16-20％的氨水，在3545℃氨化9-15天；将氨化后的秸秆粉取出，干燥，加入秸秆重量5-20％的组合菌株、3-4％的尿素、1.7-3.4％的无机盐、400-450％的水，混均，在25-30℃好氧发酵4-6天，干燥后得成品蛋白饲料。
所述的无机盐的基本组成为FeSO4、ZnSO4、MnSO4、MgSO4、KH2PO4。
所述的无机盐的优选组分和含量为FeSO412.5-22.5％、ZnSO410.4-20.4％、MnSO41.1-2.1％、MgSO425.7-40.7％、KH2PO425.3-33.3％。
所述的秸秆为玉米秸秆、高粱秸秆、麦秸、稻秸等。
与已有技术相比，本发明的微生物组合菌株简单有效，生产方法科学合理，发酵转化效率高，产品真蛋白含量达25-30％，粗蛋白含量达30-35％，所得产品是一种优质的蛋白饲料，不仅可用于饲养反雏动物，还可用于饲养家禽家畜。该生产方法工艺简单，容易操作，成本低，易于推广。本发明对提高秸秆类资源的有效利用，降低环境污染，具有重要意义和实用价值。
具体实施方式
实施例1，将粉碎至80目的100公斤干玉米秸秆粉加水58公斤混均放入氨化窖中压实密封，从窖底注入20公斤的氨水，在40℃氨化12天，取出干燥。干后加入3公斤的尿素、3.4公斤的无机盐、20公斤的组合菌株、425公斤的水混均放入发酵室，25℃好氧发酵5天，干燥后得成品蛋白饲料。依据GB/T 6432-94测其粗蛋白含量为34.8％；取成品1g(干重)加30ml75％的乙醇提取1h，充分搅拌后，于4000rmp下离心10min，弃去上清液，沉淀于60℃下干燥至恒重，而后依据GB/T 6432-94测其真蛋白含量为29.4％。
实施例2，将粉碎至70目的100公斤干玉米秸秆粉加水65公斤混均放入氨化窖中压实密封，从窖底注入16公斤的氨水，在35℃氨化15天，取出干燥。干后加入4公斤的尿素、1.7公斤的无机盐、5公斤的组合菌株、450公斤的水混均放入发酵室，28℃好氧发酵6天，干燥后得成品蛋白饲料。按照实施例1的方法测其蛋白含量，真蛋白含量为25.2％，粗蛋白含量为30.4％。
实施例3，将粉碎至60目的100公斤干玉米秸秆粉加水60公斤混均放入氨化窖中压实密封，从窖底注入18公斤的氨水，在45℃氨化9天，取出干燥。干后加入3.5公斤的尿素、2.3公斤的无机盐、10公斤的组合菌株、400公斤的水混均放入发酵室，30℃好氧发酵4天，干燥后得成品蛋白饲料。按照实施例1的方法测其蛋白含量，真蛋白含量为25.8％，粗蛋白含量为31.8％。
实施例4，将粉碎至40目的100公斤干玉米秸秆粉加水50公斤混均放入氨化窖中压实密封，从窖底注入20公斤的氨水，在40℃氨化12天，取出干燥。干后加入3.5公斤的尿素、2.3公斤的无机盐、15公斤的组合菌株、450公斤的水混均放入发酵室，28℃好氧发酵5天，干燥后得成品蛋白饲料。按照实施例1的方法测其蛋白含量，真蛋白含量为25.5％，粗蛋白含量为30.8％。
实施例5，将粉碎至50目的100公斤干玉米秸秆粉加水57公斤混均放入氨化窖中压实密封，从窖底注入20公斤的氨水，在40℃氨化12天，取出干燥。干后加入3.5公斤的尿素、2.3公斤的无机盐、15公斤的组合菌株、450公斤的水混均放入发酵室，25℃好氧发酵5天，干燥后得成品蛋白饲料。按照实施例1的方法测其蛋白含量，真蛋白含量为26.8％，粗蛋白含量为32.8％。
实施例6，将粉碎至70目的100公斤干高粱秸秆粉加水57公斤混均放入氨化窖中压实密封，从窖底注入20公斤的氨水，在40℃氨化12天，取出干燥。干后加入3公斤的尿素、3.4公斤的无机盐、15公斤的组合菌株、425公斤的水混均放入发酵室，25℃好氧发酵5天，干燥后得成品蛋白饲料。按照实施例1的方法测其蛋白含量，真蛋白含量为26.4％，粗蛋白含量为32.2％。
实施例7，将粉碎至60目的100公斤干麦秸粉加水57公斤混均放入氨化窖中压实密封，从窖底注入20公斤的氨水，在40℃氨化12天，取出干燥。干后加入3公斤的尿素、3.4公斤的无机盐、15公斤的组合菌株、425公斤的水混均放入发酵室，25℃好氧发酵5天，干燥后得成品蛋白饲料。按照实施例1的方法测其蛋白含量，真蛋白含量为26.2％，粗蛋白含量为31.8％。
实施例8，将粉碎至60目的100公斤干稻秸粉加水57公斤混均放入氨化窖中压实密封，从窖底注入20公斤的氨水，在40℃氨化12天，取出干燥。干后加入3公斤的尿素、3.4公斤的无机盐、15公斤的组合菌株、425公斤的水混均放入发酵室，25℃好氧发酵5天，干燥后得成品蛋白饲料。按照实施例1的方法测其蛋白含量，真蛋白含量为25.4％，粗蛋白含量为30.8％。
权利要求
1.一种用于秸秆发酵的微生物组合菌，其特征在于该组合菌由能分解纤维素的青霉(Penicillium sp.)和能分解木质素的葱色串孢(Torula allii)CGMCC3.3753组成。
2.根据权利要求
1所述的用于秸秆发酵的微生物组合菌，其特征在于所述青霉和葱色串孢的配比为1∶(0.5-2)。
3.用权利要求
1所述的用于秸秆发酵的微生物组合菌生产蛋白饲料的方法，其特征在于先将秸秆粉碎至40-100目；加入秸秆重量50-65％的水，混均，然后放入氨化窖中压实密封，注入秸秆重量16-20％的氨水，在35-45℃氨化9-15天；将氨化后的秸秆粉取出，干燥，加入秸秆重量5-20％的组合菌株、3-4％的尿素、1.7-3.4％的无机盐、400-450％的水，混均，在25-30℃好氧发酵4-6天，干燥后得成品蛋白饲料。
4.根据权利要求
3所述的蛋白饲料的生产方法，其特征在于所述的无机盐基本组成为FeSO4、ZnSO4、MnSO4、MgSO4、KH2PO4。
5.根据权利要求
4所述的蛋白饲料的生产方法，其特征在于所述的无机盐的优选组分和含量为FeSO412.5-22.5％、ZnSO410.4-20.4％、MnSO41.1-2.1％、MgSO425.7-40.7％、KH2PO425.3-33.3％。
6.根据权利要求
3所述的蛋白饲料的生产方法，其特征在于所述的秸秆为玉米秸秆、高粱秸秆、麦秸、稻秸。
专利摘要
一种用于秸秆发酵的微生物组合菌和用其生产蛋白饲料的方法，其特点是组合菌由能分解纤维素的青霉(Penicillium sp.)和能分解木质素的葱色串孢(Torula allii)组成；并且发酵是以纯秸秆为原料，先将粉碎的秸秆用氨水进行氨化处理，使其富集大量的可发酵性碳源和氮源，再将氨化后的秸秆粉用组合菌株进行发酵处理，干燥后得成品蛋白饲料，其真蛋白含量达25－30％，粗蛋白含量达3035％，是一种优质的蛋白饲料。该生产方法工艺简单，容易操作，成本低，易于推广。
文档编号C12N1/14GKCN1597920SQ200410012480
公开日2005年3月23日 申请日期2004年8月10日
发明者李日强 申请人:山西大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan