以生物质电厂灰为载体生产微生物制剂的固体发酵方法

摘要

一种利用生物质电厂灰固体发酵生产微生物肥料的方法，以解决、提高生物质电厂灰综合利用。该方法的具体措施包括：用酸度调节剂将生物质电厂灰调pH值至6.0-8.0，按比例与经过高温灭菌的富含碳源、氮源的营养液混合均匀；将培养成熟的微生物菌种一种或几种接种，发酵温度控制在25℃-40℃，湿度≥70％；发酵36h-72h，发酵物经平板或显微镜检测，生产菌种进入稳定期或静止期，或芽孢杆菌芽孢率达80％以上时结束发酵；生产菌种进入稳定期或芽孢杆菌80％以上变为芽孢时结束发酵；经干燥、复配后分装即可。

说明书

技术领域

本发明属于微生物发酵技术领域，涉及利用生物质电厂灰为载体制作低成本、高密度微生物制剂及其生产方法。

背景技术

作为替代能源之一，近年来生物质发电项目在国内发展迅速，随之而来的生物质电厂灰的量也迅速增加，目前电厂灰的利用途径还十分有限，对于一些生物质电厂而言，电厂灰的积压问题甚至影响到了正常生产，因此，急需扩大电厂灰的利用方向，以解决生物质电厂的灰分积压和增值利用问题。

固体发酵是我国传统发酵方式，其在生物饲料、生物农药、酶制剂、传统食品等领域应用广泛。目前常用发酵原料为农业加工副产物如麸皮、豆粕、谷壳等，虽然营养全面，但由于既提供营养，又是固体发酵的载体，在发酵中后期因营养消耗致使载体基质成块，通透性及传质传热变差，影响发酵生物量的进一步提高。发酵原料中杂菌严重超标，原料灭菌有成本高及不能规模化生产等问题；惰性载体如海泡石、海绵、改性沸石等虽然固体发酵理想，但无任何营养功能，而且成本比较高，现仅用于高端发酵，但也有原料灭菌等问题。

生物质电厂灰经过高温煅烧后，没有杂菌，富含磷、钾、钙及其它微量元素，颗粒结构稳定，作为固体发酵载体，既能提供大量丰富的营养元素，又能提供稳定的固体发酵载体，是一种理想的营养型稳定的固体发酵载体，但生物质电厂灰碱性大，PH值一般在10-12之间，不经过处理微生物不适宜在其内生存，通过检索目前还没有相关生物质电厂灰或草木灰生产微生物制剂的产品和文献报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用生物质电厂灰固体发酵生产微生物肥料的方法，以解决、提高生物质电厂灰综合利用。该方法的具体措施包括：用酸度调节剂将生物质电厂灰调PH值至6.0-8.0，按比例与经过高温灭菌的富含碳源、氮源的营养液混合均匀；将培养成熟的微生物菌种一种或几种接种，发酵温度控制在25℃-40℃，湿度≥70％；发酵36h-72h，发酵物经平板或显微镜检测，生产菌种进入稳定期或静止期，或芽孢杆菌芽孢率达80％以上时结束发酵；生产菌种进入稳定期或芽孢杆菌80％以上变为芽孢时结束发酵；经干燥、复配后分装即可。

该方法具体措施包括：

1)种子培养：将准备生产用菌种，如固氮菌、解磷解钾细菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和酵母等真菌，其一种或几种接种至LB液体培养基，25℃-37℃培养，培养至对数生长中后期即可；

2)固体发酵培养基配制：固体发酵培养基按质量百分比由以下组成：生物质电厂灰60-100％，填充物料为麸皮、豆粕、谷壳0-40％，碳源包括玉米粉、淀粉、葡萄糖一种或几种1-10％；氮源包括豆饼粉、酵母膏、蛋白胨、硫酸铵、玉米浆一种或几种0.25-2％；营养盐由磷酸二氢钾0.1-0.3％、柠檬酸氨0.001-0.005％、碳酸钙0.1-0.5％等组成，含水量在50-60％。用酸度调节剂将生物质电厂灰调PH值至6.0-8.0，填充物料、碳源、氮源、营养盐和水需121℃灭菌20分钟-40分钟。

3)固体发酵：将步骤(1)所培养种子按0.5-5％接种量接种至固体发酵培养基中，混合均匀，进入已紫外灭菌或药物灭菌的固体发酵环境固体发酵；发酵温度控制在25℃-40℃(根据菌种生长温度而定)，湿度≥70％；发酵36h-72h(根据菌种生长时间而定)，发酵物经平板或显微镜计数法检测，生产菌种进入稳定期或静止期结束发酵。

4)将发酵原料干燥后，制成各类产品。

通过以上具体措施，能够有效的避免生物质电厂灰对环境的污染，降低固体发酵生产成本，解决固体发酵过程中的营养需求、通透性和杂菌污染问题，适用于微生物肥料的工业化生产。

具体实施方式

通过以下实施对本发明予以进一步说明，但并不是对本发明技术的限定。

实施例1巨大芽孢杆菌固体发酵

方法1：

①称取生物质电厂灰900kg；

②称取浓硫酸45kg加入350kg水中稀释，稀释液加入①中搅拌均匀；

③称取麸皮100kg、葡萄糖30kg、蛋白胨10kg、部分微量元素溶液100ml，加水1000kg混匀，121℃高压灭菌0.5-1h。

④将LB培养基培养18h的巨大芽孢杆菌按无菌操作接种至步骤③所述混合液中；

⑤将步骤④产物加入步骤②中混合搅拌均匀，于28℃-30℃培养发酵48h。发酵过程中控制定期搅拌使温度不超过45℃，空气湿度控制在70％-90％。镜检芽孢率达到80％以上发酵结束，小于60℃烘干、分装，可做微生物肥料及有机肥料发酵剂使用。

方法2：

分别称取生物质电厂灰900kg、麸皮100kg、葡萄糖30kg、蛋白胨10kg、部分微量元素溶液100ml、玉米浆100kg，加水1400kg搅拌均匀，用生物质电厂烟气熏蒸1-2h。将LB培养基培养18h的巨大芽孢杆菌接种至上述发酵培养基，于28℃培养48h。发酵过程中控制温度不超过45℃，空气湿度在70％以上。镜检芽孢率达到80％以上发酵结束，小于60℃烘干、分装，可做微生物肥料及有机肥料发酵剂使用。

实施例2：枯草芽孢杆菌固体发酵

分别称取麸皮300kg、葡萄糖15kg、蛋白胨5kg、部分微量元素溶液50ml、玉米浆70kg，加水1500kg搅拌均匀，于121℃高压灭菌1-2h，与生物质电厂灰700kg混合均匀。将LB培养基培养20h的枯草芽孢杆菌接种至上述发酵培养基，于30℃培养48-60h。发酵过程中控制温度不超过45℃，空气湿度在65％以上。镜检芽孢率达到80％以上发酵结束，小于60℃烘干分装，可做微生物肥料环境改良剂及有机肥料发酵剂使用。

实施例3：苏云金芽孢杆菌固体发酵

分别称取麸皮400kg、葡萄糖10kg、蛋白胨2.5kg、部分微量元素溶液50ml、玉米浆60kg，加水1500kg搅拌均匀，于121℃高压灭菌1-2h，与600kg生物质电厂灰混合均匀，将LB培养基培养16h的苏云金芽孢杆菌接种至上述发酵培养基，于30℃培养48h。发酵过程中控制温度不超过45℃，空气湿度在65％以上。镜检芽孢率达到80％以上发酵结束，小于60℃烘干分装，可做微生物农药使用。

实施例4：复合微生物肥料固体发酵

方法1：

分别称取麸皮400kg、葡萄糖20kg、蛋白胨5kg、部分微量元素溶液50ml、玉米浆60kg，加水1500kg搅拌均匀，于121℃高压灭菌1-2h，与600kg生物质电厂灰混合均匀。将LB培养基分别培养12-16h的褐球固氮菌、巨大芽孢杆菌、胶质样芽孢杆菌接种至上述发酵培养基，于30℃发酵培养48h。发酵过程中控制温度不超过45℃，空气湿度在65％以上。褐球固氮菌生长达到静止期、芽孢杆菌镜检芽孢率达到80％以上发酵结束，分装，可做微生物肥料使用。

方法2：

①称取生物质电厂灰600kg；

②称取浓硫酸45kg加入250kg水中稀释，稀释液加入①中搅拌均匀；

③称取麸皮400kg、葡萄糖20kg、蛋白胨5kg、部分微量元素溶液50ml，加水1200kg混匀，于121℃高压灭菌0.5-1h。

④将LB培养基培养12-16h的褐球固氮菌、巨大芽孢杆菌、胶质样芽孢杆菌按无菌操作接种至步骤③所述混合液中；

⑤将步骤④的产物加入到步骤②的产物，然后混合搅拌均匀，于30℃发酵培养48h。发酵过程中控制定期搅拌使温度不超过45℃，空气湿度65％以上。褐球固氮菌生长达到静止期、芽孢杆菌镜检芽孢率达到80％以上发酵结束，分装，可做微生物肥料使用。

实施例5：复合微生物环境改良剂固体发酵

分别称取葡萄糖20kg、淀粉20kg、蛋白胨15kg、硫酸铵5kg、部分微量元素溶液200ml、玉米浆100kg，加水加水1500kg搅拌均匀，于121℃高压灭菌1-2h。与1000kg生物质电厂灰混合均匀，将LB培养基分别培养12-16h的褐球固氮菌、巨大芽孢杆菌、胶质样芽孢杆菌接种至上述发酵培养基，于30℃培养48h。发酵过程中控制温度不超过45℃，空气湿度在65％以上。褐球固氮菌生长达到静止期、芽孢杆菌镜检芽孢率达到80％以上发酵结束，分装，可做微生物环境改良剂等使用。