专利名称：腐植酸菌谱富集方法及菌谱接种法生化合成腐植酸生产新工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于生化合成法生产腐植酸技术中所涉及的腐植酸菌种的富集方法及利用富集后腐植酸菌种制取腐植酸的新工艺。
腐植酸以其在农业、林业、畜牧业及医药界的广泛应用和重大效果而引起科技界的高度重视。特别是近年来人们已经发现利用土壤或腐败植物中自然形成的广谱菌种，配制一定量的有机物及含氮、磷、钾的化学物质做发酵基料，借助发酵工艺能够直接实现腐植酸的生化合成(见中国专利92103519.5)，人类可以不再依赖自然界的恩赐而利用工厂大规模制造腐植酸。目前生化合成腐植酸的生产水平仍停留在天然广谱菌种发酵阶段。由于天然菌种包含着不同性质的杂菌，因而在发酵过程中，生成物复杂。大量无益菌种的繁殖不但消耗了基料的养份，而且产生严重的质量损害，例如某些霉菌生成物具特殊味，使腐植酸产品很不易为人所接受。不必要的消耗使得发酵的周期长，产量低。影响产品质量和产量的原因还在于基料中有机物与无机物基料的配比不合理，没有严格按照微生物发酵工程中的生化反应规律做出科学和严格的搭配。因而造成产品技术参数无确定值，对规模化工业生产有很大差距。按生物工程技术的一般发展规律，应当在现有的工艺基础上进行菌种的分离，培育和重新组合，形成专用腐植酸菌种，最终实现接种发酵工艺。然而，分离选育理想菌种目前乃遥遥无期，即使能够成功，因其设备与工艺的复杂性在价格上也很难适应目前市场的需要，特别是农、林牧业上的需要。目前，所急需是寻求一种新的工艺，使其能够使目前的生化腐植酸生产进入真正的工业化规模。
本发明的目的是提供一种适于连续工业化生产过程的生化腐植酸新工艺，及为其配套的腐植酸菌谱富集方法，提高发酵效率，节省基料，缩短周期，实现生产过程中质量的在线控制。
目前，生化腐植酸生产采用存在于土壤和腐败植物中的广谱菌种，大量的天然菌群中只有某些种类的菌种是真正在生物化学合成过程起关键作用的，我们即称这一类菌种为腐植酸菌谱。很大一部分菌种在生产过程没有任何作用，而且还有反作用，白白消耗了基料中养份。如果能去除或者说部分去除这些无益杂菌。使有益腐植酸菌谱富集，那么就能大大有利于发酵生产过程，形成低耗高产。这就是萌发腐植酸菌谱富集的基本出发点。利用富集后的菌谱接种，使有益菌群在基料中起主导作用，就能大大提高发酵生产的效率，生产出高质量，高含量的腐植酸原液，根据以上构思，并经过无数次实验与筛选，发现采取抑制剂可有效控制杂菌的生长，在腐植酸生化合成过程中加入一定量的抑制剂，其结果腐植酸菌谱由于失去杂菌的竞争而大量繁殖起来，如果再加以适当的条件控制就可以在短时间内完成腐植酸菌谱的富集。然后用富集的腐植酸菌谱取代天然菌种，在生产过程发酵工序中接种，其作用和效果应是不言而喻的。
下面结合实施例具体介绍本发明目的是如何实现的腐植酸菌谱的富集方法，主要引入了菌谱抑制剂。目前的发酵是利用土壤或腐败植物中产生的天然广谱菌种，在有机物天然成份与含氮、磷、钾无机物混配的培养基料中发酵，在这个发酵过程中加入菌谱抑制剂亚硫酸钠、四硫磺酸钠、硼酸或硼砂、亚硫酸铋，取其中一种或两种搭配使用均可以有效抑制无效杂菌的繁殖，投入抑制剂后充分搅拌，调整PH值为5.5-7.0，温度26-37℃，保持24-36小时即可获含较少杂菌的腐植酸菌谱富集混合物料。
下面给出抑制剂的投入量实施例(每100份有机物基料加入份额)实施例 亚硫酸钠 四硫磺酸钠 硼砂或硼酸 亚硫酸铋1 0.1 0.052 0.5 0.13 1 1.54 35 0.5 0.0656 1.5 17 2.58 0.5 0.079 2.510 0.1
本发明的关键还在于按着菌谱培养与接种发酵的实际需要，接着生物工程的有关经验计算方法，参照多次小试的实验数据所最后严格调整了的基料的配比。本发明所采用的培养基料由两部分组成，一部分是含有机物天然基料，另一部分是含有氮、磷、钾成份的化学合成基料，两部分混在一起组成，具体配制方法如下a、天然基料，包括锯末、植物秸杆、麦麸、豆饼和豆粕组成，其配比参照以下实施例(重量百分比)实施例 锯末 植物秸杆 麦麸 豆饼 豆粕1 35 40 10 5 102 70 10 5 2 133 65 15 15 54 60 20 10 10b、含氮、磷、钾成份的化学合成基料，主要成份中包括尿素、碳酸氢铵、磷酸二氢钾、磷酸铵、硫酸钙、硫酸镁，是根据腐植腐菌谱发酵过程及后期生化合成的需要而特别选用的必要养料，具体配制的比例见以下实施例(以100份天然基料加配份额)实施例 1 2 3 4尿素 3.5 7 4.5碳酸氢铵 10 5 3磷酸二氢铵 2 1 4 6磷酸铵 5.5 5 6 6.5硫酸钙 1 0.5 1.5 2.5硫酸镁 0.1 0.5 0.2 1
将以上天然基料混配后加入2-4倍(重量比)的水，再将化学合成基料以适量的水溶解后加入搅拌即制得菌谱富集的培养基料，用以上培养基料加入前面所叙的抑制剂即能实现腐植酸菌谱的富集。
用以上的方法获得的腐植酸菌谱，其中已经去除了大部有害杂菌，并且完成了大量有益菌种的培育，所以，如果将富集腐植酸菌谱引种到生产发酵容器中，那么就可大大改善生化腐植酸生产的基本环境条件，提高生产效率和产品质量。本发明正是借此而设计了新的生产工艺。
新工艺仍然以天然有机物和含氮磷钾的化学合成物混配成发酵基料，借助发酵来实现生化合成腐植酸的目的。所不同的是新工艺中采用富集菌谱接种，而取代了已有技术的天然广谱菌种，并且采用多功能发酵罐来实现搅拌发酵，这就大大区别于一般的发酵池发酵或袋发酵，而更易于对发酵过程中工艺条件(温度、湿度、PH值)连续在线调节控制，从而使整个发酵过程更加附合生化合成全过程的工艺条件变化。具体工艺流程为基料配制→菌谱接种→搅拌发酵→压榨过滤→腐植酸原液。
在该新工艺中所采用的发酵基料和前面所述的腐植酸菌谱富集过程的培养基料组份配比基本相同，即由相同的组份天然基料与化学合成基料，在混配时天然基料加水为4-8倍(重量比)，再将化学合成基料水溶液与之混合而即制成发酵基料。
配好的基料在多功能发酵罐中可以通过搅拌器实现充分均匀混合。为了保证基料中的天然杂菌不会在发酵过程中起付作用，充分发挥腐植酸富集菌谱的作用，配料工序在多功能多功能发酵罐内完成混合后可以通入蒸汽灭菌。也可以在搅拌发酵工序中加入菌谱抑制剂(如前述)。具体加入量为菌谱富集时投入量的50%-80%。
在搅拌发酵工序中控制的发酵温度为35-55℃，PH值5.5-7.5，湿度90-95%，常压下发酵时间24-72小时，搅拌速度5-60转/分。在整个发酵过程中可以通过多功能发酵罐的工艺控制结构，实现整个工艺过程的在线调整，并严格保持工艺标准。《多功能发酵罐》参考本发明人所设计的，并已申请专利(实用新型)的有关文献。
按照以上所述的基料配比，菌谱接种后在多功能发酵罐中保持发酵24-72小时后，取样检测腐植酸含量≥0.8%时，加入0.2-1.0%KOH或氨水，测得PH值达到6.5-7时，停止发酵，出料进入压榨、过滤后即得到腐植酸原液。
按以上提供的方法可以得到富集腐植酸菌谱，把富集菌谱接种到发酵罐后，能够大大地缩短发酵周期，并获得每1000kg基料(有机)产出2.0%浓度的生化腐植酸原液300-800L，这就大大提高了生产效率，并且能形成规模化连续生产。按年产500T腐植酸原液可比已有技术减少投资50-80万元，且操作规规范，质量稳定，节约能源，每吨产品节约7-10千瓦，是目前腐植酸生产工业化进程的一次重要改进。
权利要求
1.一种腐植酸菌谱富集方法，利用土壤或腐败植物中产生的天然广谱菌种在有机物与含氮、磷、钾无机物混配的培养基料中发酵过程，其特征在于在发酵过程中加入了菌谱抑制剂a、亚硫酸钠，b、四硫磺酸钠，c、硼酸或硼砂，d、亚硫酸铋，取其中一种或两种搭配使用，加入剂量如下(每100份有机基料加入份额)亚硫酸钠0.1-3份四硫磺酸钠 0.1-2.5份硼砂或硼酸 0.5-2.5份亚硫酸铋0.05-0.1份投入抑制剂后充分搅拌调整PH值5.5-7.0，温度26-37℃，保持24-36小时即可获含腐植富集菌谱的混合物料。
2.根据权利要求1所说的方法，其特征在于该方法所采用的培养基料由含有机物的天然基料和含氮、磷、钾成份的化学合成基料两部分组成，具体配制方法如下a、天然基料(重量百分比)锯末 35-70%植物秸杆 10-60%麦麸 5-20%豆饼 2-15%豆粕 5-13%b、化学合成基料(每100份天然基料中配比份额)尿素 3.5-7份碳酸氢铵 3-10份磷酸二氢钾 1-6份磷酸铵 5.5-6.5份硫酸钙 0.5-2.5份硫酸镁 0.1-1.0份将天然基料混配后加入2-4倍的水(重量比)，再将化学合成基料以适量水溶解后加入即制成培养基料。
3.一种生化合成腐植酸生产工艺，该工艺采取天然有机物和化学合成物混配成的基料，通过发酵制取含腐植酸的产品，其特征在于本工艺采取了权利要求1所述的富集菌谱接种，并在多功能发酵罐内实现搅拌发酵和温度、湿度、PH值的综合工艺条件在线控制，具体工艺过程如下基料配制→菌谱接种→搅拌发酵→压榨过滤→腐植酸原液。
4.根据权利要求3所说的生化合成腐植酸生产工艺，其特征在于所述发酵基料的配比中天然基料与化学合成基料的组份与权利要求2所述相同，天然基料应加水4-8倍(重量比)后与化学合成基料水溶液混合而制得。
5.根据权利要求3所说的生化合成腐植酸生产工艺，其特征在于基料配制工序在多功能发酵罐内完成，混合后通入蒸汽灭菌。
6.根据权利要求3所说的生化合成腐植酸生产工艺，其特征在于在搅拌发酵工序中控制温度为35-55℃，PH值5.5-7.5，湿度90-95%，常压下发酵时间24-72小时，搅拌速度5-60转/分。
7.根据权利要求3所说的生化合成腐植酸生产工艺，其特征在于在搅拌发酵工序中，可加入如权利要求1所述的抑制剂具体加入量为菌谱富集时投入量的50-80%。
全文摘要
本发明涉及一种腐植酸菌谱富集方式及利用菌谱接种法生化合成腐植酸的新工艺。该工艺中采用天然有机物与含氮磷钾化学合成物混配的基料，发酵培养腐植酸菌谱和完成腐植酸的生化合成，关键在于发酵过程中引用了菌谱抑制剂，亚硫酸钠、亚硫磺酸钠、硼砂、或亚硫酸铋，抑制了无益杂菌的生长，使有效腐植酸菌种能大量繁殖并生成高质的腐植酸。工艺中还借助多功能发酵罐实行搅拌发酵，使得生化法合成腐植酸生产真正达到工业化生产，工艺条件严格在线控制的新水平。大大缩短生产周期，提高了产品质量。
文档编号C12P1/00GK1110716SQ94103519
公开日1995年10月25日 申请日期1994年4月20日 优先权日1994年4月20日
发明者杨忠才, 詹益豪, 刘士庆 申请人:杨忠才, 詹益豪, 刘士庆