CN112920982B - 一种类芽孢杆菌喷雾干燥保护剂及使用该保护剂喷雾干燥方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种类芽孢杆菌喷雾干燥保护剂及使用该保护剂喷雾干燥方法，所述类芽孢杆菌喷雾干燥保护剂，通过以羧甲基纤维素钠、豆粕粉、稻壳粉和糖蜜为原料，原料来源广泛价格低，生产成本低，制得的喷雾干燥保护剂用于类芽孢杆菌喷雾干燥时，能够有效减少农用类芽孢杆菌在喷雾干燥过程中的活性损失，提高干燥后的活菌得率；再者，本发明所述喷雾干燥保护剂中的豆粕粉、糖蜜在施入土壤后，发挥出促进类芽孢杆菌在植物根部增殖的功效，同时在使用过程中豆粕粉对土壤具有增强肥力的功效，因此本发明所述的类芽孢杆菌喷雾干燥保护剂极具市场竞争力。
Description
技术领域
本发明属于微生物菌剂技术领域，具体涉及一种类芽孢杆菌喷雾干燥保护剂及使用该保护剂喷雾干燥方法。
背景技术
近年来化肥在农业生产中起着至关重要的作用，但是人们逐渐发现化肥养分流失严重、损耗高，化肥的利用率越来越低。长期施用化肥易给土壤结构及理化性质造成危害：长期施用硝酸铵、磷酸铵、复合肥，可使土壤中As的含量达50-60mg/kg；加速土壤酸化；导致土壤养分失调；破坏了土壤团粒结构，致使土壤严重板结，最严重的甚至丧失了农业耕种价值。
随着资源和环境问题日益突出，人们对生态环境及食品安全问题亦日益关注，微生物肥料作为传统化肥的重要补充，已经在生态农业中取得广泛的应用。
农用类芽孢杆菌(如多粘类芽孢杆菌、固氮类芽孢杆菌、浸麻类芽孢杆菌、灿烂类芽孢杆菌等)是生产微生物肥料的重要菌种，其菌剂已经在农业生产得到广泛的应用。喷雾干燥是将微生物发酵液浓缩制成干燥菌剂的最为经济和方便的方法，但在喷雾干燥过程中微生物要承受高温和干燥的压力，活菌回收率一般偏低。因此，人们一般会使用淀粉、脱脂奶粉、环糊精、海藻糖、氨基酸、聚氨基酸等高分子材料充当微生物喷雾干燥的保护剂，实现减少喷雾干燥过程中微生物活性降低或丧失的目的。专利CN201210190725公开了使用聚天冬氨酸作为喷雾干燥保护剂，虽然提高了活菌回收率，但价格昂贵，不适宜农业生产，因此开发一种高活菌回收率、低成本的喷干保护剂是农业生产所急需。
发明内容
为了解决现有技术存在的以上问题，本发明提供了一种类芽孢杆菌喷雾干燥保护剂及其制备方法。所述喷雾干燥保护剂用于类芽孢杆菌喷雾干燥时，能够有效减少农用类芽孢杆菌在喷雾干燥过程中的活性损失，提高干燥后的活菌得率。
本发明所采用的技术方案为：
一种类芽孢杆菌喷雾干燥保护剂，包括以下组分：羧甲基纤维素钠、豆粕粉、稻壳粉和糖蜜。
进一步优选所述类芽孢杆菌喷雾干燥保护剂各原料的添加质量百分数分别为：羧甲基纤维素钠2-5％、豆粕粉1-10％、稻壳粉0.5-5％、糖蜜0.2-1％。
所述各原料的质量百分数分别为：羧甲基纤维素钠2％、豆粕粉8％、稻壳粉3％、糖蜜0.5％。
所述类芽孢杆菌为农用类芽孢杆菌。
所述农用类芽孢杆菌为多粘类芽孢杆菌、固氮类芽孢杆菌、浸麻类芽孢杆菌、灿烂类芽孢杆菌中的一种或多种。
使用所述的类芽孢杆菌喷雾干燥保护剂的喷雾干燥方法，包括如下步骤：
(1)将类芽孢杆菌进行液体发酵至芽孢形成期，浓缩后，得到类芽孢杆菌的浓缩液；
(2)向步骤(1)所述类芽孢杆菌的浓缩液中，依次加入羧甲基纤维素钠、豆粕粉、稻壳粉和糖蜜，充分搅拌均匀后，进行喷雾干燥。
步骤(1)中，所述液体发酵的培养基配方如下：葡萄糖10g/L、蔗糖15g/L、玉米浆15g/L、酵母粉5g/L、硫酸亚铁20mg/L、硫酸镁5g/L、磷酸二氢钾0.5g/L、磷酸氢二钠2.5g/L。
步骤(1)中，所述液体发酵的具体条件如下：
培养温度为28℃-33℃，初始pH为7.0，通气比为l:0.6，搅拌速度前期为120r/min，后期为220r/min，发酵18h-24h后，待溶氧升至70％以上时，发酵结束。
步骤(1)中，采用陶瓷膜进行浓缩2-5倍后，得到类芽孢杆菌的浓缩液。
步骤(2)中，所述喷雾干燥在喷雾干燥塔进行，进风口温度140-150℃，出风口温度为50-85℃，喷头压力为140-170kPa；
喷雾干燥后含水量低于7％。
本发明的有益效果为：
本发明所述的类芽孢杆菌喷雾干燥保护剂，通过以羧甲基纤维素钠、豆粕粉、稻壳粉和糖蜜为原料，原料来源广泛价格低，生产成本低，制得的喷雾干燥保护剂用于类芽孢杆菌喷雾干燥时，能够有效减少农用类芽孢杆菌在喷雾干燥过程中的活性损失，提高干燥后的活菌得率，数据显示，采用本发明方法生产的农用类芽孢杆菌菌剂活菌得率平均在68％以上，活菌数在2×1010个/g以上，满足生产复合微生物肥料或微生物有机肥的要求。再者，本发明所述喷雾干燥保护剂中的豆粕粉、糖蜜在施入土壤后，发挥出促进类芽孢杆菌在植物根部增殖的功效，同时在使用过程中豆粕粉对土壤具有增强肥力的功效，因此本发明所述的类芽孢杆菌喷雾干燥保护剂极具市场竞争力。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施病例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种固氮类芽孢杆菌喷雾干燥保护剂，以固氮类芽孢杆菌的浓缩液的体积为基准，各原料的添加质量比例为：羧甲基纤维素钠2％(w/v)、豆粕粉2％(w/v)、稻壳粉1％(w/v)、糖蜜0.3％(w/v)。
使用所述的固氮类芽孢杆菌喷雾干燥保护剂的喷雾干燥方法，包括如下步骤：
(1)将固氮类芽孢杆菌进行液体发酵至芽孢形成期，采用100nm的陶瓷膜进行浓缩3倍后，得到固氮类芽孢杆菌的浓缩液；
进行液体发酵的培养基配方如下：葡萄糖10g/L、蔗糖15g/L、玉米浆15g/L、酵母粉5g/L、硫酸亚铁20mg/L、硫酸镁5g/L、磷酸二氢钾0.5g/L、磷酸氢二钠2.5g/L；进行液体发酵的具体条件如下：培养温度为28℃-33℃，初始pH为7.0，通气比为l:0.6，搅拌速度前期为120r/min，后期为220r/min，发酵24h后，待溶氧升至70％以上时，发酵结束；
(2)向步骤(1)所述固氮类芽孢杆菌的浓缩液中，依次加入羧甲基纤维素钠、豆粕粉、稻壳粉和糖蜜，充分搅拌均匀后，在喷雾干燥塔内进行喷雾干燥，进风口温度145℃，出风口温度为70℃，喷头压力为160kPa，喷雾干燥后含水量低于7％。
对比例1
本对比例与实施例1的区别仅在于，喷雾干燥保护剂的原料种类及组成不同，具体为：以固氮类芽孢杆菌的浓缩液的体积为基准，各原料的添加质量比例为：轻质碳酸钙5％(w/v)、聚天冬氨酸3％(w/v)。
实施例2
本实施例提供一种多粘类芽孢杆菌喷雾干燥保护剂，以多粘类芽孢杆菌的浓缩液的体积为基准，各原料的添加质量百分数分别为：羧甲基纤维素钠3％、豆粕粉2％、稻壳粉3％、糖蜜0.3％。
使用所述的多粘类芽孢杆菌喷雾干燥保护剂的喷雾干燥方法，包括如下步骤：
(1)将多粘类芽孢杆菌进行液体发酵至芽孢形成期，采用100nm的陶瓷膜进行浓缩2倍后，得到多粘类芽孢杆菌的浓缩液；
进行液体发酵的培养基配方如下：葡萄糖10g/L、蔗糖15g/L、玉米浆15g/L、酵母粉5g/L、硫酸亚铁20mg/L、硫酸镁5g/L、磷酸二氢钾0.5g/L、磷酸氢二钠2.5g/L；进行液体发酵的具体条件如下：培养温度为28℃-33℃，初始pH为7.0，通气比为l:0.6，搅拌速度前期为120r/min，后期为220r/min，发酵18h后，待溶氧升至70％以上时，发酵结束；
(2)向步骤(1)所述多粘类芽孢杆菌的浓缩液中，依次加入羧甲基纤维素钠、豆粕粉、稻壳粉和糖蜜，充分搅拌均匀后，在喷雾干燥塔内进行喷雾干燥，进风口温度145℃，出风口温度为70℃，喷头压力为160kPa，喷雾干燥后含水量低于7％。
对比例2
本对比例与实施例2的区别仅在于，喷雾干燥保护剂的原料种类及组成不同，具体为：以多粘类芽孢杆菌的浓缩液的体积为基准，各原料的添加质量比例为：轻质碳酸钙5％(w/v)、聚γ谷氨酸3％(w/v)。
实施例3
本实施例提供一种灿烂类芽孢杆菌喷雾干燥保护剂，以灿烂类芽孢杆菌的浓缩液的体积为基准，各原料的添加质量百分数分别为：羧甲基纤维素钠4％、豆粕粉6％、稻壳粉4％、糖蜜1％。
使用所述的灿烂类芽孢杆菌喷雾干燥保护剂的喷雾干燥方法，包括如下步骤：
(1)将灿烂类芽孢杆菌进行液体发酵至芽孢形成期，采用100nm的陶瓷膜进行浓缩5倍后，得到多粘类芽孢杆菌的浓缩液；
进行液体发酵的培养基配方如下：葡萄糖10g/L、蔗糖15g/L、玉米浆15g/L、酵母粉5g/L、硫酸亚铁20mg/L、硫酸镁5g/L、磷酸二氢钾0.5g/L、磷酸氢二钠2.5g/L；进行液体发酵的具体条件如下：培养温度为28℃-33℃，初始pH为7.0，通气比为l:0.6，搅拌速度前期为120r/min，后期为220r/min，发酵20h后，待溶氧升至70％以上时，发酵结束；
(2)向步骤(1)所述灿烂类芽孢杆菌的浓缩液中，依次加入羧甲基纤维素钠、豆粕粉、稻壳粉和糖蜜，充分搅拌均匀后，在喷雾干燥塔内进行喷雾干燥，进风口温度150℃，出风口温度为75℃，喷头压力为160kPa，喷雾干燥后含水量低于7％。
对比例3
本对比例与实施例3的区别仅在于，喷雾干燥保护剂的原料种类及组成不同，具体为：以灿烂类芽孢杆菌的浓缩液的体积为基准，各原料的添加质量比例为：轻质碳酸钙5％(w/v)、聚天冬氨酸5％(w/v)、聚γ谷氨酸3％(w/v)、麦芽糊精3％(w/v)。
实施例4
本实施例提供一种浸麻类芽孢杆菌喷雾干燥保护剂，以浸麻类芽孢杆菌的浓缩液的体积为基准，各原料的添加质量百分数分别为：羧甲基纤维素钠4％、豆粕粉6％、稻壳粉4％、糖蜜1％。
使用所述的浸麻类芽孢杆菌喷雾干燥保护剂的喷雾干燥方法，包括如下步骤：
(1)将浸麻类芽孢杆菌进行液体发酵至芽孢形成期，采用100nm的陶瓷膜进行浓缩2倍后，得到浸麻类芽孢杆菌的浓缩液；
进行液体发酵的培养基配方如下：葡萄糖10g/L、蔗糖15g/L、玉米浆15g/L、酵母粉5g/L、硫酸亚铁20mg/L、硫酸镁5g/L、磷酸二氢钾0.5g/L、磷酸氢二钠2.5g/L；进行液体发酵的具体条件如下：培养温度为28℃-33℃，初始pH为7.0，通气比为l:0.6，搅拌速度前期为120r/min，后期为220r/min，发酵22h后，待溶氧升至70％以上时，发酵结束；
(2)向步骤(1)所述浸麻类芽孢杆菌的浓缩液中，依次加入羧甲基纤维素钠、豆粕粉、稻壳粉和糖蜜，充分搅拌均匀后，在喷雾干燥塔内进行喷雾干燥，进风口温度140℃，出风口温度为60℃，喷头压力为170kPa，喷雾干燥后含水量低于7％。
对比例4
本对比例与实施例4的区别仅在于，喷雾干燥保护剂的原料种类及组成不同，具体为：以浸麻类芽孢杆菌的浓缩液的体积为基准，各原料的添加质量比例为：轻质碳酸钙5％(w/v)、聚天冬氨酸5％(w/v)、聚γ谷氨酸3％(w/v)、麦芽糊精5％(w/v)。
实施例5
本实施例提供一种固氮类芽孢杆菌喷雾干燥保护剂，以固氮类芽孢杆菌的浓缩液的体积为基准，各原料的添加质量比例为：羧甲基纤维素钠5％(w/v)、豆粕粉10％(w/v)、稻壳粉5％(w/v)、糖蜜0.5％(w/v)。
使用所述的固氮类芽孢杆菌喷雾干燥保护剂的喷雾干燥方法，包括如下步骤：
(1)将固氮类芽孢杆菌进行液体发酵至芽孢形成期，采用100nm的陶瓷膜进行浓缩2倍后，得到固氮类芽孢杆菌的浓缩液；
进行液体发酵的培养基配方如下：葡萄糖10g/L、蔗糖15g/L、玉米浆15g/L、酵母粉5g/L、硫酸亚铁20mg/L、硫酸镁5g/L、磷酸二氢钾0.5g/L、磷酸氢二钠2.5g/L；进行液体发酵的具体条件如下：培养温度为28℃-33℃，初始pH为7.0，通气比为l:0.6，搅拌速度前期为120r/min，后期为220r/min，发酵24h后，待溶氧升至70％以上时，发酵结束；
(2)向步骤(1)所述固氮类芽孢杆菌的浓缩液中，依次加入羧甲基纤维素钠、豆粕粉、稻壳粉和糖蜜，充分搅拌均匀后，在喷雾干燥塔内进行喷雾干燥，进风口温度145℃，出风口温度为50℃，喷头压力为160kPa，喷雾干燥后含水量低于7％。
实施例6
本实施例提供一种固氮类芽孢杆菌喷雾干燥保护剂，以固氮类芽孢杆菌的浓缩液的体积为基准，各原料的添加质量比例为：羧甲基纤维素钠5％(w/v)、豆粕粉1％(w/v)、稻壳粉0.5％(w/v)、糖蜜0.2％(w/v)。
使用所述的固氮类芽孢杆菌喷雾干燥保护剂的喷雾干燥方法，包括如下步骤：
(1)将固氮类芽孢杆菌进行液体发酵至芽孢形成期，采用100nm的陶瓷膜进行浓缩2倍后，得到固氮类芽孢杆菌的浓缩液；
进行液体发酵的培养基配方如下：葡萄糖10g/L、蔗糖15g/L、玉米浆15g/L、酵母粉5g/L、硫酸亚铁20mg/L、硫酸镁5g/L、磷酸二氢钾0.5g/L、磷酸氢二钠2.5g/L；进行液体发酵的具体条件如下：培养温度为28℃-33℃，初始pH为7.0，通气比为l:0.6，搅拌速度前期为120r/min，后期为220r/min，发酵18h后，待溶氧升至70％以上时，发酵结束；
(2)向步骤(1)所述固氮类芽孢杆菌的浓缩液中，依次加入羧甲基纤维素钠、豆粕粉、稻壳粉和糖蜜，充分搅拌均匀后，在喷雾干燥塔内进行喷雾干燥，进风口温度145℃，出风口温度为85℃，喷头压力为140kPa，喷雾干燥后含水量低于7％。
实验例
对上述各实施例和对比例进行喷雾干燥后，活菌得率进行检测，结果如表1所示。
表1-不同保护剂进行喷雾干燥后活菌得率
从表1可以看出，用本发明方法生产保护剂用于农用类芽孢杆菌菌剂喷雾干燥时，活菌得率平均在68％以上，活菌数在2×1010个/g以上，满足生产复合微生物肥料或微生物有机肥的要求。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种类芽孢杆菌喷雾干燥保护剂，其特征在于，由羧甲基纤维素钠、豆粕粉、稻壳粉和糖蜜组成；
以类芽孢杆菌的浓缩液的体积为基准，各原料的添加质量百分数分别为：羧甲基纤维素钠2-5％、豆粕粉1-10％、稻壳粉0.5-5％、糖蜜0.2-1％。
2.根据权利要求1所述的类芽孢杆菌喷雾干燥保护剂，其特征在于，所述各原料的质量百分数分别为：羧甲基纤维素钠2％、豆粕粉8％、稻壳粉3％、糖蜜0.5％。
3.根据权利要求1所述的类芽孢杆菌喷雾干燥保护剂，其特征在于，所述类芽孢杆菌为多粘类芽孢杆菌、固氮类芽孢杆菌、浸麻类芽孢杆菌、灿烂类芽孢杆菌中的一种或多种。
4.使用权利要求1-3任一项所述的类芽孢杆菌喷雾干燥保护剂的喷雾干燥方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将类芽孢杆菌进行液体发酵至芽孢形成期，浓缩后，得到类芽孢杆菌的浓缩液；
(2)向步骤(1)所述类芽孢杆菌的浓缩液中，依次加入羧甲基纤维素钠、豆粕粉、稻壳粉和糖蜜，充分搅拌均匀后，进行喷雾干燥。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述液体发酵的培养基配方如下：葡萄糖10g/L、蔗糖15g/L、玉米浆15g/L、酵母粉5g/L、硫酸亚铁20mg/L、硫酸镁5g/L、磷酸二氢钾0.5g/L、磷酸氢二钠2.5g/L。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述液体发酵的具体条件如下：
培养温度为28℃-33℃，初始pH为7.0，通气比为l：0.6，搅拌速度前期为120r/min，后期为220r/min，发酵18h-24h后，待溶氧升至70％以上时，发酵结束。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，采用陶瓷膜进行浓缩2-5倍后，得到类芽孢杆菌的浓缩液。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述喷雾干燥在喷雾干燥塔进行，进风口温度140-150℃，出风口温度为50-85℃，喷头压力为140-170kPa；喷雾干燥后含水量低于7％。
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