CN1544610A - 降解秸秆的微生物组合物及其制备方法以及降解秸秆的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降解秸秆的微生物组合物及其制备方法以及降解秸秆的方法，微生物组合物包括液体菌种、固体菌种，液体菌种是将植物乳杆菌、粪链球菌、产朊假丝酵母菌在培养基中培养而成，固体菌种是将白腐真菌、糙皮侧耳在培养基中培养而成；用降解秸秆的微生物组合物降解秸秆的方法：将液体菌种与农作物秸秆原料按重量比为1∶15000～25000混合，加入0.9％的氯化钠水溶液，使含水量达到65～70％，在密封容器内25～30℃密封发酵7～10天取出，；加固体菌种混匀，25～30℃发酵，待菌丝长满，即可干燥为成品，本发明模拟了自然界秸秆生物降解的生态模式，充分利用每株菌的独特酶系，达到了对秸秆生物降解的目的。

Description

降解秸秆的微生物组合物及其制备方法以及降解秸秆的方法

                                技术领域

本发明涉及一种微生物组合物及其制备方法以及降解农作物废弃物的方法。

                                背景技术

秸秆纤维素是地球上最丰富的潜在的饲料资源，它具有量大、价廉的特点，如果能将其降解为动物可利用的饲料资源，对于人多地少的发展中国家尤为重要。

农作物秸秆主要成分是纤维素，半纤维素和木质素，这部分约占秸秆干物质重的80％。其中纤维素约占30-35％，它是由β-1，4葡萄糖苷键将葡萄糖分子缩合而成的高分子化合物，包括2000-10000个葡萄糖单位。天然纤维素以直链结构存在，链与链之间有一定的晶状结构和排列次序较差的无定形结构，许多纤维素分子又以定形或无定形方式组合成原纤丝，许多原纤丝集束或微纤丝之间又穿插有填充物质，即半纤维素(约占秸秆的17-27％)和木质素(约占秸秆的10-15％)。

木质素的精确结构尚未确定，现已知其结构是由苯丙烷类似物为单元构成的一大类生物多聚体，是自然界最难降解的生物高聚体。其不仅结构单元和相互结合的方式种类繁多，而且还与纤维素、半纤维素之间用不同化学键方式结合在一起，形成很高的机械强度，直接影响了纤维素和半纤维素的生物降解。

纤维素不溶于水，只能遇水膨胀，也不能为单胃动物的消化液和酶所分解。由于秸秆的三大非营养物质各有特定的酶系和相应的降解机理，因此研究破坏秸秆紧密结构的微生物降解酶系是秸秆纤维素降解的最大技术难点。

微生物中许多细菌、放线菌、微型真菌都能产生纤维素酶，但直到上个世纪40-50年代发现某些细菌和真菌可以裂解木质素的化学键，才使秸秆纤维素降解的研究进入了一个新的阶段。1984日本学者桑原正章在白腐担子菌中发现了一种含锰的木质素过氧化物酶；随后又有人发现一种假单胞菌也能产生木质素降解酶系；英国Aston大学研究人员利用白腐属菌降解秸秆木质素的研究正在进行中试实验，美国科学家把木质素解聚糖酶基因和纤维素酶基因克隆到酵母细胞中，构建含有木质素解聚糖酶基因和纤维素酶基因的酵母工程菌。关于秸秆微生物降解，开辟新的饲料资源的研究虽然很多，但是目前国内尚未有真正可以应用的成熟技术。

                                发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种降解秸杆的微生物组合物；

本发明的另一目的是提供一种降解秸杆的微生物组合物的制备方法；

本发明的第三个目的是提供一种用降解秸杆的微生物组合物降解秸杆的方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种降解秸杆的微生物组合物，它包括液体菌种，固体菌种，所述液体菌种是将：植物乳杆菌Lactobacillus plantarum(Oral-Jensen)Holland(中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心-CGMCC)

粪链球菌Streptococcus faecalis Andrewes et Horder(CGMCC)

产朊假丝酵母菌Candida utilis(Henneberg)Lodder et Kreger-van Rij(CGMCC)

在以下材料：西红柿汁80～150份、酵母膏3～8份、蛋白胨3～8份、糖5～15份、KH₂PO₄ 1～3份，加水至1000份制成的培养基中，30℃培养48小时，使每毫升培养基总菌数达到10⁹以上；

所述固体菌种是将：

白腐真菌White-rot fungi(CGMCC)

糙皮侧耳Pleurotus ostreatus(CGMCC)

在以下材料：秸秆粉71～81份、玉米面或麦麸15～25份、KH₂PO₄ 1～3份、MnSO₄ 0.1～0.3份、MgSO₄·7H₂O 1.1～2.1份、维生素B₁10^-1～10^-4g份、CaCl₂0.01～0.08份，加水，使含水量达到65～70％，25～27℃培养，至菌丝长满。

一种降解秸杆的微生物组合物的制备方法：它包括下列步骤：

(1)液体菌种的制备：

将西红柿汁80～150份、酵母膏3～8份、蛋白胨3～8份、糖5～15份、KH₂PO₄1～3份，加水至1000份制成的培养基，将植物乳杆菌Lactobacillus plantarum(Oral-Jensen)Holland、粪链球菌Streptococcus faecalis Andrewes et Horder、产朊假丝酵母菌Candida utilis(Henneberg)Lodder et Kreger-van Rij接种在培养基中，30℃培养48小时，使每毫升培养基总菌数达到10⁹以上，即成液体菌种；

(2)固体菌种的制备：

将秸秆粉71～81份、玉米面或麦麸15～25份、KH₂PO₄ 1～3份、MnSO₄ 0.1～.3份、MgSO₄·7H₂O 1.1～2.1份、维生素B₁10^-1～10^-4g份、CaCl₂0.01～0.08份，加水，使含水量达到65～70％制成培养基，将白腐真菌White-rot fungi、糙皮侧耳Pleurotus ostreatus接种在培养基上，25～27℃培养，至菌丝长满，即成固体菌种。

在液体菌种所用的培养基的配料中，优选的是：西红柿汁100份、酵母膏5份、蛋白胨5份、糖10份、KH₂PO₄ 2份。

在固体菌种所用的培养基的配料中，优选的是：秸秆粉78份、玉米面或麦麸20份、KH₂PO₄ 2份、MnSO₄ 0.2份、MgSO₄·7H₂O 1.6份、维生素B₁10^-3份、CaCl₂0.05份。

一种用降解秸秆的微生物组合物降解秸秆的方法，包括如下步骤：

(1)将降解秸秆的微生物组合物中的液体菌种与农作物秸秆原料按重量比为1∶15000～25000混合，所述农作物秸秆原料为按重量比7～9∶0.5～2.5∶0.5的秸秆∶玉米面∶麦麸；

(2)加入0.9％的氯化钠水溶液，使含水量达到65～70％；

(3)在密封容器内25～30℃密封发酵7～10天取出；

(4)按1∶80～120的比例将降解秸杆的微生物组合物中的固体菌种加入到步骤(3)所获得的物料中，混匀，铺摊成15～20cm厚，25～30℃发酵，待菌丝长满，即可干燥为成品。

液体菌种与农作物秸秆原料的重量比最好选1∶20000。

农作物秸秆原料为按重量比8∶1.5∶0.5的秸秆∶玉米面∶麦麸。

固体菌种向步骤(3)所获得的物料中的加入比最好是1∶100。

本发明与现有技术相比有以下优点

1.细菌—真菌搭配优化组合：本发明是由2株细菌、1株酵母菌、1株白腐真菌、1株糙皮侧耳组成，该菌种组成模拟了自然界秸秆生物降解的生态模式，充分利用每株菌的独特酶系，达到了对秸秆生物降解的目的。

2.两步发酵法：采用厌氧—好氧两步发酵法。第一步厌氧发酵不仅使秸秆得到初步降解，而且由于产酸，使原料的pH值适当降低为第二步好氧菌发酵创造了适宜的条件。

3.节约能源、降低成本：第一步厌氧发酵，由于隔绝空气并且产酸，在低pH值情况下，抑制和杀灭原料中其它腐败菌，第二步好氧菌接种后，即成为主导的优势菌，得以迅速生长，有效防止污染，从而可以免去常规的原料高温灭菌工序，节约能源、降低成本。处理1吨秸秆饲料只需要少量人工及菌种费，约10元左右，这样处理的秸秆饲料每吨约60-70元，一般混合饲料价格500-700元，如果在养殖业中替代10-15％肉鸡或蛋鸡配合饲料，30-40％猪配合饲料，经济效益会大大增加。

4.配制方法简便实用。

                              具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

1.液体菌种制备：

(1)培养基制备：将西红柿汁100ml、酵母膏5g、蛋白胨5g、糖10g、KH₂PO₄ 2g加水至1000ml制成液体培养基；

(2)菌种制备：将植物乳杆菌、粪链球菌、产朊假丝酵母菌接种于1000ml液体培养基中，30℃培养48小时，每毫升总菌数达到10⁹以上即成为液体菌种。

2.固体菌种制备：

(1)培养基制备：将秸秆粉78g玉米面或麦麸20g，加KH₂PO₄ 2.0g MnSO₄ 0.2gMgSO₄·7H₂O 1.6g  维生素B₁10^-3g  CaCl₂ 0.05g加入水，使含水量达到65～70％，制成固体培养基；

(2)菌种制备：将白腐真菌、糙皮侧耳接种于固体培养基中，25～27℃培养至菌丝长满即成为固体菌种。

实施例2

1.液体菌种制备：

(1)培养基制备：将西红柿汁100ml、酵母膏5g、蛋白胨5g、糖10g、KH₂PO₄ 2g加水至1000ml制成液体培养基；

(2)菌种制备：将植物乳杆菌、粪链球菌、产朊假丝酵母菌接种于1000ml液体培养基中，30℃培养48小时，每毫升总菌数达到10⁹以上即成为液体菌种。

2.固体菌种制备：

(1)培养基制备：将秸秆粉78g玉米面或麦麸20g，加KH₂PO₄ 2.0g MnSO₄ 0.2gMgSO₄·7H₂O 1.6g  维生素B₁10^-3g CaCl₂ 0.05g加入水，使含水量达到65～70％，制成固体培养基；

(2)菌种制备：将白腐真菌、糙皮侧耳接种于固体培养基中，25～27℃培养至菌丝长满即成为固体菌种。

实施例3

1.液体菌种制备：

(1)培养基制备：将西红柿汁80ml、酵母膏3g、蛋白胨8g、糖15g、KH₂PO₄ 1g加水至1000ml制成液体培养基；

(2)菌种制备：将植物乳杆菌、粪链球菌、产朊假丝酵母菌接种于1000ml液体培养基中，30℃培养48小时，每毫升总菌数达到10⁹以上即成为液体菌种。

2.固体菌种制备：

(1)培养基制备：将秸秆粉71g玉米面或麦麸15g，加KH₂PO₄ 1.0g MnSO₄ 0.1gMgSO₄·7H₂O 1.1g维生素B₁10^-4g  CaCl₂ 0.01 g加入水，使含水量达到65～70％，制成固体培养基；

(2)菌种制备：将白腐真菌、糙皮侧耳接种于固体培养基中，25～27℃培养至菌丝长满即成为固体菌种。

实施例4

1.液体菌种制备：

(1)培养基制备：将西红柿汁150ml、酵母膏8g、蛋白胨3g、糖5g、KH₂PO₄ 3g加水至1000ml制成液体培养基；

(2)菌种制备：将植物乳杆菌、粪链球菌、产朊假丝酵母菌接种于1000ml液体培养基中，30℃培养48小时，每毫升总菌数达到10⁹以上即成为液体菌种。

2.固体菌种制备：

(1)培养基制备：将秸秆粉81g玉米面或麦麸25g，加KH₂PO₄ 3.0g MnSO₄ 0.3gMgSO₄·7H₂O 2.1g  维生素B₁10^-1g CaCl₂ 0.08g加入水，使含水量达到65～70％，制成固体培养基；

(2)菌种制备：将白腐真菌、糙皮侧耳接种于固体培养基中，25～27℃培养至菌丝长满即成为固体菌种。

实施例5

用降解秸杆的微生物组合物降解秸杆的方法：将液体菌种50ml加入800公斤粉碎的玉米秸秆粉中，也可以是稻草粉或是麦秸，再加150公斤玉米面，也可以是米糠、50公斤麦麸混匀，加入0.9％的食盐水，使含水量达到65～70％。封入窖中，25～30℃密封发酵10天取出后加入10公斤固体菌种，混匀后摊成15～20cm薄层，25～30℃发酵，待菌丝长满即可干燥为成品，粉碎后即可按规格数量分装成产品，用其10～30％替代鸡或猪的混合饲料。

实施例6

用降解秸杆的微生物组合物降解秸杆的方法：将液体菌种50ml加入525公斤粉碎的玉米秸秆粉中，也可以是稻草粉或是麦秸，再加187.5公斤玉米面，也可以是米糠、37.5公斤麦麸混匀，加入0.9％的食盐水，使含水量达到65～70％。封入窖中，25～30℃密封发酵10天取出后加入8公斤固体菌种，混匀后摊成15～20cm薄层，25～30℃发酵，待菌丝长满即可干燥为成品，粉碎后即可按规格数量分装成产品，用其10～30％替代鸡或猪的混合饲料。

实施例7

用降解秸杆的微生物组合物降解秸杆的方法：将液体菌种50ml加入1125公斤粉碎的玉米秸秆粉中，也可以是稻草粉或是麦秸，再加62.5公斤玉米面，也可以是米糠、62.5公斤麦麸混匀，加入0.9％的食盐水，使含水量达到65～70％。封入窖中，25～30℃密封发酵10天取出后加入12公斤固体菌种，混匀后摊成15～20cm薄层，25～30℃发酵，待菌丝长满即可干燥为成品，粉碎后即可按规格数量分装成产品，用其10～30％替代鸡或猪的混合饲料。

Claims (7)

1.一种降解秸杆的微生物组合物，其特征是它包括液体菌种，固体菌种，所述液体菌种是将：

植物乳杆菌Lactobacillus plantarum(Oral-Jensen)Holland

粪链球菌Streptococcus faecalis Andrewes et Horder

产朊假丝酵母菌Candida utilis(Henneberg)Lodder et Kreger-van Rij

在以下材料：西红柿汁80～150份、酵母膏3～8份、蛋白胨3～8份、糖5～15份、KH₂PO₄ 1～3份，加水至1000份制成的培养基中，30℃培养48小时，使每毫升培养基总菌数达到10⁹以上；

所述固体菌种是将：

白腐真菌White-rot fungi

糙皮侧耳Pleurotus ostreatus

在以下材料：秸秆粉71～81份、玉米面或麦麸15～25份、KH₂PO₄ 1～3份、MnSO₄ 0.1～0.3份、MgSO₄·7H₂O 1.1～2.1份、维生素B₁10^-1～10^-4g份、CaCl₂0.01～0.08份，加水，使含水量达到65～70％，25～27℃培养，至菌丝长满。

2.一种降解秸杆的微生物组合物的制备方法：其特征是它包括下列步骤：

(1)液体菌种的制备：

将西红柿汁80～150份、酵母膏3～8份、蛋白胨3～8份、糖5～15份、KH₂PO₄ 1～3份，加水至1000份制成的培养基，将植物乳杆菌Lactobacillus plantarum(Oral-Jensen)Holland、粪链球菌Streptococcus faecalis Andrewes et Horder、产朊假丝酵母菌Candida utilis(Henneberg)Lodder et Kreger-van Rij接种在培养基中，30℃培养48小时，使每毫升培养基总菌数达到10⁹以上，即成液体菌种；

(2)固体菌种的制备：

将秸秆粉71～81份、玉米面或麦麸15～25份、KH₂PO₄ 1～3份、MnSO₄ 0.1～0.3份、MgSO₄·7H₂O 1.1～2.1份、维生素B₁10^-1～10^-4g份、CaCl₂0.01～0.08份，加水，使含水量达到65～70％制成培养基，将白腐真菌White-rot fungi、糙皮侧耳Pleurotusostreatus接种在培养基上，25～27℃培养，至菌丝长满，即成固体菌种。

3.根据权利要求2所述的一种降解秸杆的微生物组合物的制备方法：其特征是所述的西红柿汁100份、酵母膏5份、蛋白胨5份、糖10份、KH₂PO₄ 2份；所述的秸秆粉78份、玉米面或麦麸20份、KH₂PO₄ 2份、MnSO₄ 0.2份、MgSO₄·7H₂O 1.6份、维生素B₁10^-3份、CaCl₂0.05份。

4.一种用降解秸秆的微生物组合物降解秸秆的方法，其特征是包括如下步骤：

(1)将降解秸秆的微生物组合物中的液体菌种与农作物秸秆原料按重量比为1∶15000～25000混合，所述农作物秸秆原料为按重量比7～9∶0.5～2.5∶0.5的秸秆∶玉米面∶麦麸；

(2)加入0.9％的氯化钠水溶液，使含水量达到65～70％；

(3)在密封容器内25～30℃密封发酵7～10天取出；

(4)按1∶80～120的比例将降解秸杆的微生物组合物中的固体菌种加入到步骤(3)所获得的物料中，混匀，铺摊成15～20cm厚，25～30℃发酵，待菌丝长满，即可干燥为成品。

5.根据权利要求4所述的一种用降解秸秆的微生物组合物降解秸秆的方法，其特征是所述液体菌种与农作物秸秆原料的重量比为1∶20000。

6.根据权利要求4所述的一种用降解秸秆的微生物组合物降解秸秆的方法，其特征是所述农作物秸秆原料为按重量比8∶1.5∶0.5的秸秆∶玉米面∶麦麸。

7.根据权利要求4所述的一种用降解秸秆的微生物组合物降解秸秆的方法，其特征是所述固体菌种向步骤(3)所获得的物料中的加入比为1∶100。