一种作物秸秆废弃物发酵剂及其制备方法和应用与流程

文档序号:16103131发布日期:2018-11-28 00:22阅读:358来源:国知局

本发明属于农业技术领域,具体涉及一种作物秸秆废弃物发酵剂及其制备方法和应用。



背景技术:

秸秆是一种生物质能资源,是当今世界上仅次于煤炭、石油和天然气的第四大能源,也是唯一可再生的能源。但是我国秸秆资源大多以燃料形式烧掉,只有很少一部分通过过腹还田或直接还田。而秸秆直接焚烧不仅污染环境,而且还会造成资源浪费。

动物直接食用秸秆是饲料化的优良途径,但秸秆直接食用,会存在如秸秆利用率低,不易消化,影响生长等问题。而利用微生物发酵则可降解秸秆原料中大部分有毒有害物质,将不易被动物消化吸收的蛋白质、纤维素、淀粉等复杂大分子降解为易于消化吸收的氨基酸、多肽、有机酸、寡糖等小分子,并形成容易被利用的菌体蛋白,从而大幅提高秸秆的营养价值和利用效率。同时,通过发酵产生的芳香物质能改善饲料的适口性,促进动物采食,大量增殖的有益微生物及其所产有机酸、酶、未知生长因子等生物活性物质可以促进动物体内有益微生物苗群的生长及营养物质的消化利用,抑制有害菌,从而维护动物健康,减少疫病发生和药物使用

但目前,利用微生物发酵同样存在各种具体问题和不足,例如技术不成熟,效率不高,菌种不优良等。现有作物秸秆废弃物发酵剂的技术原理只是根据作物秸秆废弃物中如淀粉、蛋白、纤维素、半纤维素、木质素等成分,筛选出产淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶、木质素酶等的微生物菌株,进行微生物复配,使它们有效的复合在一起。然而,现有所生产的发酵剂产品中,大多数发酵剂产品都是针对堆置条件下而研发生产的菌剂产品,存在着产品菌数含量低、酶活数量过小的缺点,难以满足市场应用的实际需要,同时发酵剂产品选用的菌种和菌种组配不尽合理,没能充分考虑菌种自身的产酶能力以及菌种之间的相互具有共生、互生、拮抗作用对产品的影响,尤其是真菌种类少,使用中作物秸秆废弃物的发酵效果稳定性较差。

因此,为了提供秸秆消化率,发展循环经济,实现可持续发展,必须研制一种高效优良的微生物菌剂。



技术实现要素:

有鉴于此,本发明的目的之一在于提供一种作物秸秆废弃物发酵剂;目的之二在于提供一种作物秸秆废弃物发酵剂的制备方法;目的之三在于提供作物秸秆废弃物发酵剂在制备生物饲料中的应用。

为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:

1、一种作物秸秆废弃物发酵剂,所述发酵剂由侧孢短芽孢杆菌菌粉、酿酒酵母菌粉、嗜热性侧孢霉菌粉和白地霉菌粉组成,所述发酵剂中各菌的菌浓度为107-109Cfu/g;所述白地霉菌粉由以下方法制得:将白地霉孢子粉与山药粉混匀后,接种到固体培养基上,然后将接种后的固体培养基进行曲盘发酵,所述曲盘发酵结束后,经干燥粉碎获得白地霉菌粉。

优选的,所述白地霉孢子粉、山药粉和固体培养基的重量比为0.01-0.02:1-2:1-2。

优选的,所述山药粉的颗粒大小为60-200目。

优选的,所述固体培养基由以下方法制备:将麸皮、豆粕粉和玉米粉按质量比为 50-70:15-20:15-25混合,然后加入相当于混合物重量0.3-0.5%的七水硫酸镁、2-3.5%的硫酸铁和0.1-0.2%的磷酸二氢钾,最后加水至水分质量百分比为50-60%,即可。

2、所述的一种作物秸秆废弃物发酵剂的制备方法,所述方法包括如下步骤:

(1)将侧孢短芽孢杆菌接种至含有培养基的发酵罐中进行发酵培养,所述发酵培养结束后,首先将发酵液进行浓缩,获得浓缩发酵液,然后向所述浓缩发酵液中加入轻质碳酸钙,搅匀后经喷雾干燥,获得侧孢短芽孢杆菌菌粉;

(2)将酿酒酵母接种至含有培养基的发酵罐中进行发酵培养,所述发酵培养结束后,首先将发酵液进行浓缩,获得浓缩发酵液,然后向所述浓缩发酵液中加入轻质碳酸钙,搅匀后经喷雾干燥,获得酿酒酵母菌粉;

(3)将嗜热性侧孢霉孢子粉与面粉混匀后,接种到固体培养基上,然后将接种后的固体培养基进行曲盘发酵,所述曲盘发酵结束后,经干燥粉碎获得嗜热性侧孢霉菌粉;

(4)将白地霉孢子粉与山药粉混匀后,接种到固体培养基上,然后将接种后的固体培养基进行曲盘发酵,所述曲盘发酵结束后,经干燥粉碎获得白地霉菌粉;

(5)将步骤(1)-(4)中各菌粉混合均匀后,制得作物秸秆废弃物发酵剂。

优选的,步骤(1)中,按1-5%的接种量将侧孢短芽孢杆菌接种至含有培养基的发酵罐中。

优选的,步骤(1)中,所述培养基按质量百分比计,由如下组分组成:葡萄糖0.01-0.1%,牛肉膏0.01-0.1%,蛋白胨0.01-0.1%,氯化钠0.01-0.1%,余量为水,pH=6-7.5。

优选的,步骤(1)中,所述培养基按质量百分比计,由如下组分组成:葡萄糖0.05%,牛肉膏0.05%,蛋白胨0.05%,氯化钠0.05%,余量为水,pH=6-7.5。

优选的,步骤(1)中,所述发酵培养具体为,在30-37℃条件下,通入无菌空气,培养 8小时后,开始取样镜检,培养时间在8至24小时范围内,每4小时取样检查次,培养时间在24至36小时范围内,每2小时检查一次,确保无杂菌,当侧孢短芽孢杆菌芽孢形成率达到90-95%时,发酵培养完成。

优选的,步骤(2)中,按1-5%的接种量将酿酒酵母接种至含有培养基的发酵罐中。

优选的,步骤(2)中,所述培养基按质量百分比计,由如下组分组成:葡萄糖0.01-1.0%,酵母膏0.01-1.0%,蛋白胨0.01-1.0%,豆粕粉0.01-1.0%,磷酸二氢钾0.01-1.0%,余量为水, pH=6-7.5。

优选的,步骤(2)中,所述培养基按质量百分比计,由如下组分组成:葡萄糖0.5%,酵母膏0.2%,蛋白胨0.1%,豆粕粉0.5%,磷酸二氢钾0.05%,余量为水,pH=6-7.5。

优选的,步骤(2)中,所述发酵培养具体为,在30-37℃条件下,通入无菌空气,培养 8小时后,开始取样镜检,培养时间在8至24小时范围内,每4小时取样检查次,培养时间在24至48小时范围内,每2小时检查一次,确保无杂菌,当酿酒酵母出芽稳定后,发酵培养完成。

优选的,步骤(1)和步骤(2)中,所述浓缩具体为浓缩5-10倍。

优选的,步骤(1)和步骤(2)中,所述轻质碳酸钙的加入量为所述浓缩发酵液重量的 20-40%。

优选的,步骤(1)和步骤(2)中,所述喷雾干燥时,进风口温度为195-200℃,出风口温度为75-80℃,进料流量为5-20mL/min。

优选的,步骤(3)中,所述嗜热性侧孢霉孢子粉、面粉和固体培养基的重量比为 1:10-50:10-50。

优选的,步骤(3)和步骤(4)中,所述固体培养基由以下方法制备:将麸皮、豆粕粉和玉米粉按质量比为50-70:15-20:15-25混合,然后加入相当于混合物重量0.3-0.5%的七水硫酸镁、2-3.5%的硫酸铁和0.1-0.2%的磷酸二氢钾,最后加水至水分质量百分比为50-60%,即可。

优选的,步骤(3)和步骤(4)中,所述曲盘发酵具体为,将接种后的固体培养基放到无菌发酵室内的曲盘上,按铺设厚度为6-10cm进行铺盘,在通风的条件下,保持接种后的固体培养基的温度为30℃,发酵35-50小时。

3、所述的一种作物秸秆废弃物发酵剂在制备生物饲料中的应用。

本发明的有益效果在于:本发明提供了一种作物秸秆废弃物发酵剂及其制备方法和应用,该发酵剂由侧孢短芽孢杆菌菌粉、酿酒酵母菌粉、嗜热性侧孢霉菌粉和白地霉菌粉组成,具有复合结构性质稳定、拮抗作用小、产酶能力强、功能菌群作用带有明确的方向性等特点,该发酵剂能够充分发挥功能菌的独特作用和菌群间的协同联合作用,最终达到快速彻底发酵作物秸秆废弃物的功效。将本发明中的发酵剂用于作物秸秆废弃物发酵,可以使秸秆完全发酵成熟的时间提前49-54天,并且作物秸秆废弃物经本发明中发酵剂发酵后,可显著增加牛、羊等动物的采食量和消化率。另外,由于作物秸秆废弃物中含有丰富的N、P、K等无机养分和丰富的有机质,将其通过本发明中发酵剂发酵后得到生物饲料,该生物饲料中含有大量的营养物质和益生菌,其养分比例更加协调,以该生物饲料饲养动物,不但能够减少其它饲料的使用量,还可以提高动物产品产量及品质,进而增加农民收入,使用本发明的发酵剂能够达到节本、降耗、增收的经济效益。最后,作物秸秆废弃物通过本发明中的发酵剂在转化成的生物饲料的同时还能避免直排引起的环境污染,本发明中的发酵剂能够使农业“三废”得到更好地循环利用,进而起到改善生态保护环境,节约资源的作用,有力地促进了农业的可持续发展。

该发酵剂中白地霉菌粉的制备过程中,以山药粉为其培养基组分之一对其进行培养,可有效增强该菌的发酵与分解能力、在畜禽肠道内的适应能力及稳定性遗传繁殖能力,其中,山药所含纤维素酶、淀粉酶复合物等物质在发酵过程中能够提高白地霉对秸秆纤维的发酵能力,使其转化为淀粉,再在淀粉酶的作用下,转化为葡萄糖供动物利用;山药中的蛋白质、淀粉、淀粉酶、麦芽糖等可提高白地霉的繁殖生长能力和在作物秸秆中保持其生物活性的能力;山药所含胆碱、粘液汁酶及薯蓣皂苷等物质能够在白地霉发酵中防止菌的非遗传性变异,使其具有稳定性遗传繁殖能力,并且能够降低白地霉代谢产物的毒副作用。相应的,山药经白地霉发酵后,山药中的蛋白质、碳水化合物、粘液汁、鞣质、氨基酸、多糖类等物质能够转化为利于畜禽吸收的活性有机物,其中,粘液汁、鞣质等物质发酵后,能够使山药中的有效成分的吸附能力和活性增强,并且白地霉在发酵过程中产生的酸性物质能够改善作物秸秆的酸碱平衡,使其能够在发酵过程中保持较高的活性,起到促进发酵,快速高效分解纤维素的作用。

具体实施方式

下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。

本发明中使用的菌种中侧孢短芽孢杆菌(Brevibacillus laterosporu,ATCC 10249),购于美国菌种保藏中心;酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae,ATCC 26603),购于美国菌种保藏中心;嗜热性侧孢霉(Sporotrichum thermophile,ACCC 30346),购于中国农业微生物保藏中心;白地霉(Cryytococcus neoformans,ATCC 10663),购于美国菌种保藏中心。

实施例1

制备一种作物秸秆废弃物发酵剂

(1)制备侧孢短芽孢杆菌菌粉

将冻干的侧孢短芽孢杆菌菌种在无菌环境中转接到试管斜面上,温度控制在30℃,培养 40小时后再转入带有培养基的茄型瓶中培养32小时,茄型瓶中培养基按质量百分比计,由如下组分组成:胰蛋白胨1%,酵母提取物0.5%,氯化钠0.5%,余量为水,pH=7.2。

向发酵罐内通入蒸气,开启搅拌,待发酵罐内培养基温度达到121℃时保温30分钟,灭菌完成后关闭蒸气,开启冷却系统使培养基的温度降至32℃,发酵罐内培养基按质量百分比计,由如下组分组成:葡萄糖0.05%,牛肉膏0.05%,蛋白胨0.05%,氯化钠0.05%,余量为水,pH=7.2。

按5%的接种量将侧孢短芽孢杆菌接种至含有培养基的发酵罐中,在32℃条件下,通入无菌空气,培养8小时后,开始取样镜检,培养时间在8至24小时范围内,每4小时取样检查次,培养时间在24至36小时范围内,每2小时检查一次,确保无杂菌,当侧孢短芽孢杆菌芽孢形成率达到95%时,发酵培养完成。

首先将发酵液通过离心分离机进行8倍浓缩,获得浓缩发酵液,然后向该浓缩发酵液中加入浓缩发酵液重量32%的轻质碳酸钙,搅匀后在进风口温度为196℃,出风口温度为80℃,进料流量为12mL/min的条件下进行喷雾干燥,获得侧孢短芽孢杆菌菌粉,该菌粉中菌含量均为109Cfu/g。

(1)制备酿酒酵母菌粉

将冻干的酿酒酵母菌种在无菌环境中转接到试管斜面上,温度控制在32℃,培养40小时后再转入带有培养基的茄型瓶中培养34小时,茄型瓶中培养基按质量百分比计,由如下组分组成:胰蛋白胨1%,酵母提取物0.5%,氯化钠0.5%,余量为水,pH=7.2。

向发酵罐内通入蒸气,开启搅拌,待发酵罐内培养基温度达到121℃时保温30分钟,灭菌完成后关闭蒸气,开启冷却系统使培养基的温度降至34℃,发酵罐内培养基按质量百分比计,由如下组分组成:葡萄糖0.5%,酵母膏0.2%,蛋白胨0.1%,豆粕粉0.5%,磷酸二氢钾 0.05%,余量为水,pH=7.2。

按5%的接种量将酿酒酵母接种至含有培养基的发酵罐中,在35℃条件下,通入无菌空气,培养8小时后,开始取样镜检,培养时间在8至24小时范围内,每4小时取样检查次,培养时间在24至48小时范围内,每2小时检查一次,确保无杂菌,当酿酒酵母出芽稳定后,发酵培养完成。

首先将发酵液通过离心分离机进行8倍浓缩,获得浓缩发酵液,然后向该浓缩发酵液中加入浓缩发酵液重量32%的轻质碳酸钙,搅匀后在进风口温度为196℃,出风口温度为80℃,进料流量为12mL/min的条件下进行喷雾干燥,获得酿酒酵母菌粉,该菌粉中菌含量均为 109Cfu/g。

(3)制备嗜热性侧孢霉菌粉

将嗜热性侧孢霉孢子粉与面粉混匀后,接种到固体培养基上,此时,嗜热性侧孢霉孢子粉、面粉和固体培养基的重量比为1:50:30,然后将接种后的固体培养基放到无菌发酵室内直径为1.2米的曲盘上,按铺设厚度为6cm进行铺盘,在通风的条件下,保持接种后的固体培养基的温度为30℃,发酵45小时,待曲盘发酵结束后,经干燥粉碎获得嗜热性侧孢霉菌粉,该菌粉中菌含量均为109Cfu/g。其中,固体培养基由以下方法制备:将麸皮、豆粕粉和玉米粉按质量比为60:15:25混合,然后加入相当于混合物重量0.4%的七水硫酸镁、3.5%的硫酸铁和0.15%的磷酸二氢钾,最后加水至水分质量百分比为60%,即可。

(4)制备白地霉菌粉

将白地霉孢子粉与100目的山药粉混匀后,接种到固体培养基上,此时,白地霉孢子粉、山药粉和固体培养基的重量比为0.015:1.5:2,然后将接种后的固体培养基放到无菌发酵室内直径为1.2米的曲盘上,按铺设厚度为6cm进行铺盘,在通风的条件下,保持接种后的固体培养基的温度为30℃,发酵45小时,待曲盘发酵结束后,经干燥粉碎获得白地霉菌粉,该菌粉中菌含量均为109Cfu/g。其中,固体培养基由以下方法制备:将麸皮、豆粕粉和玉米粉按质量比为70:15:15混合,然后加入相当于混合物重量0.4%的七水硫酸镁、3.5%的硫酸铁和 0.15%的磷酸二氢钾,最后加水至水分质量百分比为60%,即可。

(5)将步骤(1)-(4)中各菌粉混合均匀后,制得作物秸秆废弃物发酵剂。

实施例2

制备一种作物秸秆废弃物发酵剂

(1)制备侧孢短芽孢杆菌菌粉

将冻干的侧孢短芽孢杆菌菌种在无菌环境中转接到试管斜面上,温度控制在32℃,培养 36小时后再转入带有培养基的茄型瓶中培养34小时,茄型瓶中培养基按质量百分比计,由如下组分组成:胰蛋白胨1%,酵母提取物0.5%,氯化钠0.5%,余量为水,pH=7.5。

向发酵罐内通入蒸气,开启搅拌,待发酵罐内培养基温度达到121℃时保温30分钟,灭菌完成后关闭蒸气,开启冷却系统使培养基的温度降至35℃,发酵罐内培养基按质量百分比计,由如下组分组成:葡萄糖0.01%,牛肉膏0.07%,蛋白胨0.1%,氯化钠0.01%,余量为水,pH=7.5。

按4%的接种量将侧孢短芽孢杆菌接种至含有培养基的发酵罐中,在35℃条件下,通入无菌空气,培养8小时后,开始取样镜检,培养时间在8至24小时范围内,每4小时取样检查次,培养时间在24至36小时范围内,每2小时检查一次,确保无杂菌,当侧孢短芽孢杆菌芽孢形成率达到90%时,发酵培养完成。

首先将发酵液通过离心分离机进行7倍浓缩,获得浓缩发酵液,然后向该浓缩发酵液中加入浓缩发酵液重量26%的轻质碳酸钙,搅匀后在进风口温度为198℃,出风口温度为75℃,进料流量为20mL/min的条件下进行喷雾干燥,获得侧孢短芽孢杆菌菌粉,该菌粉中菌含量均为109Cfu/g。

(1)制备酿酒酵母菌粉

将冻干的酿酒酵母菌种在无菌环境中转接到试管斜面上,温度控制在35℃,培养45小时后再转入带有培养基的茄型瓶中培养32小时,茄型瓶中培养基按质量百分比计,由如下组分组成:胰蛋白胨1%,酵母提取物0.5%,氯化钠0.5%,余量为水,pH=7.5。

向发酵罐内通入蒸气,开启搅拌,待发酵罐内培养基温度达到121℃时保温30分钟,灭菌完成后关闭蒸气,开启冷却系统使培养基的温度降至33℃,发酵罐内培养基按质量百分比计,由如下组分组成:葡萄糖0.01%,酵母膏0.10%,蛋白胨0.5%,豆粕粉0.01%,磷酸二氢钾0.5%,余量为水,pH=7.5。

按3%的接种量将酿酒酵母接种至含有培养基的发酵罐中,在32℃条件下,通入无菌空气,培养8小时后,开始取样镜检,培养时间在8至24小时范围内,每4小时取样检查次,培养时间在24至48小时范围内,每2小时检查一次,确保无杂菌,当酿酒酵母出芽稳定后,发酵培养完成。

首先将发酵液通过离心分离机进行7倍浓缩,获得浓缩发酵液,然后向该浓缩发酵液中加入浓缩发酵液重量26%的轻质碳酸钙,搅匀后在进风口温度为198℃,出风口温度为75℃,进料流量为20mL/min的条件下进行喷雾干燥,获得酿酒酵母菌粉,该菌粉中菌含量均为 107Cfu/g。

(3)制备嗜热性侧孢霉菌粉

将嗜热性侧孢霉孢子粉与面粉混匀后,接种到固体培养基上,此时,嗜热性侧孢霉孢子粉、面粉和固体培养基的重量比为1:30:10,然后将接种后的固体培养基放到无菌发酵室内直径为1.2米的曲盘上,按铺设厚度为8cm进行铺盘,在通风的条件下,保持接种后的固体培养基的温度为30℃,发酵35小时,待曲盘发酵结束后,经干燥粉碎获得嗜热性侧孢霉菌粉,该菌粉中菌含量均为108Cfu/g。其中,固体培养基由以下方法制备:将麸皮、豆粕粉和玉米粉按质量比为70:15:15混合,然后加入相当于混合物重量0.5%的七水硫酸镁、2%的硫酸铁和0.2%的磷酸二氢钾,最后加水至水分质量百分比为50%,即可。

(4)制备白地霉菌粉

将白地霉孢子粉与150目的山药粉混匀后,接种到固体培养基上,此时,白地霉孢子粉、山药粉和固体培养基的重量比为0.02:1:1,然后将接种后的固体培养基放到无菌发酵室内直径为1.2米的曲盘上,按铺设厚度为8cm进行铺盘,在通风的条件下,保持接种后的固体培养基的温度为30℃,发酵35小时,待曲盘发酵结束后,经干燥粉碎获得白地霉菌粉,该菌粉中菌含量均为107Cfu/g。其中,固体培养基由以下方法制备:将麸皮、豆粕粉和玉米粉按质量比为60:15:25混合,然后加入相当于混合物重量0.5%的七水硫酸镁、2%的硫酸铁和0.2%的磷酸二氢钾,最后加水至水分质量百分比为50%,即可。

(5)将步骤(1)-(4)中各菌粉混合均匀后,制得作物秸秆废弃物发酵剂。

实施例3

制备一种作物秸秆废弃物发酵剂

(1)制备侧孢短芽孢杆菌菌粉

将冻干的侧孢短芽孢杆菌菌种在无菌环境中转接到试管斜面上,温度控制在37℃,培养 24小时后再转入带有培养基的茄型瓶中培养36小时,茄型瓶中培养基按质量百分比计,由如下组分组成:胰蛋白胨1%,酵母提取物0.5%,氯化钠0.5%,余量为水,pH=7。

向发酵罐内通入蒸气,开启搅拌,待发酵罐内培养基温度达到121℃时保温30分钟,灭菌完成后关闭蒸气,开启冷却系统使培养基的温度降至30℃,发酵罐内培养基按质量百分比计,由如下组分组成:葡萄糖0.07%,牛肉膏0.01%,蛋白胨0.01%,氯化钠0.1%,余量为水,pH=7。

按3%的接种量将侧孢短芽孢杆菌接种至含有培养基的发酵罐中,在30℃条件下,通入无菌空气,培养8小时后,开始取样镜检,培养时间在8至24小时范围内,每4小时取样检查次,培养时间在24至36小时范围内,每2小时检查一次,确保无杂菌,当侧孢短芽孢杆菌芽孢形成率达到92%时,发酵培养完成。

首先将发酵液通过离心分离机进行5倍浓缩,获得浓缩发酵液,然后向该浓缩发酵液中加入浓缩发酵液重量20%的轻质碳酸钙,搅匀后在进风口温度为200℃,出风口温度为76℃,进料流量为8mL/min的条件下进行喷雾干燥,获得侧孢短芽孢杆菌菌粉,该菌粉中菌含量均为108Cfu/g。

(1)制备酿酒酵母菌粉

将冻干的酿酒酵母菌种在无菌环境中转接到试管斜面上,温度控制在32℃,培养48小时后再转入带有培养基的茄型瓶中培养36小时,茄型瓶中培养基按质量百分比计,由如下组分组成:胰蛋白胨1%,酵母提取物0.5%,氯化钠0.5%,余量为水,pH=7。

向发酵罐内通入蒸气,开启搅拌,待发酵罐内培养基温度达到121℃时保温30分钟,灭菌完成后关闭蒸气,开启冷却系统使培养基的温度降至35℃,发酵罐内培养基按质量百分比计,由如下组分组成:葡萄糖0.1%,酵母膏1.0%,蛋白胨0.01%,豆粕粉0.05%,磷酸二氢钾1.0%,余量为水,pH=7。

按2%的接种量将酿酒酵母接种至含有培养基的发酵罐中,在30℃条件下,通入无菌空气,培养8小时后,开始取样镜检,培养时间在8至24小时范围内,每4小时取样检查次,培养时间在24至48小时范围内,每2小时检查一次,确保无杂菌,当酿酒酵母出芽稳定后,发酵培养完成。

首先将发酵液通过离心分离机进行5倍浓缩,获得浓缩发酵液,然后向该浓缩发酵液中加入浓缩发酵液重量20%的轻质碳酸钙,搅匀后在进风口温度为200℃,出风口温度为76℃,进料流量为8mL/min的条件下进行喷雾干燥,获得酿酒酵母菌粉,该菌粉中菌含量均为 108Cfu/g。

(3)制备嗜热性侧孢霉菌粉

将嗜热性侧孢霉孢子粉与面粉混匀后,接种到固体培养基上,此时,嗜热性侧孢霉孢子粉、面粉和固体培养基的重量比为1:20:50,然后将接种后的固体培养基放到无菌发酵室内直径为1.2米的曲盘上,按铺设厚度为7cm进行铺盘,在通风的条件下,保持接种后的固体培养基的温度为30℃,发酵50小时,待曲盘发酵结束后,经干燥粉碎获得嗜热性侧孢霉菌粉,该菌粉中菌含量均为107Cfu/g。其中,固体培养基由以下方法制备:将麸皮、豆粕粉和玉米粉按质量比为50:18:25混合,然后加入相当于混合物重量0.3%的七水硫酸镁、2.5%的硫酸铁和0.1%的磷酸二氢钾,最后加水至水分质量百分比为55%,即可。

(4)制备白地霉菌粉

将白地霉孢子粉与60目的山药粉混匀后,接种到固体培养基上,此时,白地霉孢子粉、山药粉和固体培养基的重量比为0.015:2:1.5,然后将接种后的固体培养基放到无菌发酵室内直径为1.2米的曲盘上,按铺设厚度为7cm进行铺盘,在通风的条件下,保持接种后的固体培养基的温度为30℃,发酵50小时,待曲盘发酵结束后,经干燥粉碎获得白地霉菌粉,该菌粉中菌含量均为108Cfu/g。其中,固体培养基由以下方法制备:将麸皮、豆粕粉和玉米粉按质量比为50:18:25混合,然后加入相当于混合物重量0.3%的七水硫酸镁、2.5%的硫酸铁和 0.1%的磷酸二氢钾,最后加水至水分质量百分比为55%,即可。

(5)将步骤(1)-(4)中各菌粉混合均匀后,制得作物秸秆废弃物发酵剂。

实施例4

制备一种作物秸秆废弃物发酵剂

(1)制备侧孢短芽孢杆菌菌粉

将冻干的侧孢短芽孢杆菌菌种在无菌环境中转接到试管斜面上,温度控制在35℃,培养 30小时后再转入带有培养基的茄型瓶中培养30小时,茄型瓶中培养基按质量百分比计,由如下组分组成:胰蛋白胨1%,酵母提取物0.5%,氯化钠0.5%,余量为水,pH=6。

向发酵罐内通入蒸气,开启搅拌,待发酵罐内培养基温度达到121℃时保温30分钟,灭菌完成后关闭蒸气,开启冷却系统使培养基的温度降至30℃,发酵罐内培养基按质量百分比计,由如下组分组成:葡萄糖0.1%,牛肉膏0.1%,蛋白胨0.07%,氯化钠0.07%,余量为水, pH=6。

按1%的接种量将侧孢短芽孢杆菌接种至含有培养基的发酵罐中,在37℃条件下,通入无菌空气,培养8小时后,开始取样镜检,培养时间在8至24小时范围内,每4小时取样检查次,培养时间在24至36小时范围内,每2小时检查一次,确保无杂菌,当侧孢短芽孢杆菌芽孢形成率达到94%时,发酵培养完成。

首先将发酵液通过离心分离机进行10倍浓缩,获得浓缩发酵液,然后向该浓缩发酵液中加入浓缩发酵液重量40%的轻质碳酸钙,搅匀后在进风口温度为195℃,出风口温度为78℃,进料流量为5mL/min的条件下进行喷雾干燥,获得侧孢短芽孢杆菌菌粉,该菌粉中菌含量均为107Cfu/g。

(1)制备酿酒酵母菌粉

将冻干的酿酒酵母菌种在无菌环境中转接到试管斜面上,温度控制在30℃,培养36小时后再转入带有培养基的茄型瓶中培养30小时,茄型瓶中培养基按质量百分比计,由如下组分组成:胰蛋白胨1%,酵母提取物0.5%,氯化钠0.5%,余量为水,pH=6。

向发酵罐内通入蒸气,开启搅拌,待发酵罐内培养基温度达到121℃时保温30分钟,灭菌完成后关闭蒸气,开启冷却系统使培养基的温度降至32℃,发酵罐内培养基按质量百分比计,由如下组分组成:葡萄糖1.0%,酵母膏0.01%,蛋白胨1.0%,豆粕粉1.0%,磷酸二氢钾0.01%,余量为水,pH=6。

按1%的接种量将酿酒酵母接种至含有培养基的发酵罐中,在37℃条件下,通入无菌空气,培养8小时后,开始取样镜检,培养时间在8至24小时范围内,每4小时取样检查次,培养时间在24至48小时范围内,每2小时检查一次,确保无杂菌,当酿酒酵母出芽稳定后,发酵培养完成。

首先将发酵液通过离心分离机进行10倍浓缩,获得浓缩发酵液,然后向该浓缩发酵液中加入浓缩发酵液重量40%的轻质碳酸钙,搅匀后在进风口温度为195℃,出风口温度为78℃,进料流量为5mL/min的条件下进行喷雾干燥,获得酿酒酵母菌粉,该菌粉中菌含量均为 107Cfu/g。

(3)制备嗜热性侧孢霉菌粉

将嗜热性侧孢霉孢子粉与面粉混匀后,接种到固体培养基上,此时,嗜热性侧孢霉孢子粉、面粉和固体培养基的重量比为1:10:20,然后将接种后的固体培养基放到无菌发酵室内直径为1.2米的曲盘上,按铺设厚度为10cm进行铺盘,在通风的条件下,保持接种后的固体培养基的温度为30℃,发酵40小时,待曲盘发酵结束后,经干燥粉碎获得嗜热性侧孢霉菌粉,该菌粉中菌含量均为108Cfu/g。其中,固体培养基由以下方法制备:将麸皮、豆粕粉和玉米粉按质量比为50:20:25混合,然后加入相当于混合物重量0.3%的七水硫酸镁、3%的硫酸铁和0.1%的磷酸二氢钾,最后加水至水分质量百分比为55%,即可。

(4)制备白地霉菌粉

将白地霉孢子粉与200目的山药粉混匀后,接种到固体培养基上,此时,白地霉孢子粉、山药粉和固体培养基的重量比为0.01:2:2,然后将接种后的固体培养基放到无菌发酵室内直径为1.2米的曲盘上,按铺设厚度为10cm进行铺盘,在通风的条件下,保持接种后的固体培养基的温度为30℃,发酵40小时,待曲盘发酵结束后,经干燥粉碎获得白地霉菌粉,该菌粉中菌含量均为108Cfu/g。其中,固体培养基由以下方法制备:将麸皮、豆粕粉和玉米粉按质量比为50:20:25混合,然后加入相当于混合物重量0.3%的七水硫酸镁、3%的硫酸铁和0.1%的磷酸二氢钾,最后加水至水分质量百分比为55%,即可。

(5)将步骤(1)-(4)中各菌粉混合均匀后,制得作物秸秆废弃物发酵剂。

分别将实施例1至实施例4中制备的发酵剂用于作物秸秆废弃物发酵,验证上述4中发酵剂对作物秸秆废弃物的发酵效果,其中以不加发酵剂作为对照,结果见表1。

由表1可知,未使用本发明中发酵剂的对照组开始有酒香味时间为第49天,完全发酵成熟的时间为第69天,发酵结束后有机酸含量为7.21%,而使用了本发明中发酵剂后开始有酒香味时间提前了36-41天,完全发酵成熟的时间提前了49-54天,发酵结束后有机酸含量提高了4.45-10.02%,足以证明本发明中发酵剂对作物秸秆废弃物具有优异的发酵效果,不但有效地缩短了发酵时间,还使最终得到的发酵产物中的养分比例更加协调。

最后说明的是,以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述,但本领域技术人员应当理解,可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变,而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

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