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CN106045626A - 利用氨基酸发酵废液和玉米秸秆生产生物菌肥的方法 - Google Patents

利用氨基酸发酵废液和玉米秸秆生产生物菌肥的方法 Download PDF

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CN106045626A CN201610396074.0A CN201610396074A CN106045626A CN 106045626 A CN106045626 A CN 106045626A CN 201610396074 A CN201610396074 A CN 201610396074A CN 106045626 A CN106045626 A CN 106045626A
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Abstract

本发明属于微生物技术领域，公开了利用氨基酸发酵废液和玉米秸秆生产生物菌肥的方法，其包括如下步骤：步骤1）过滤废液，步骤2）水解与中和，步骤3）制备发酵液A，步骤4）制备发酵液B，步骤5）混匀、冷冻干燥。本发明将发酵废液应用于肥料制备中，又利用了农业废弃物，节能环保。

Description

利用氨基酸发酵废液和玉米秸秆生产生物菌肥的方法
技术领域
本发明属于微生物技术领域，具体涉及利用氨基酸发酵废液和玉米秸秆生产生物菌肥的方法。
背景技术
目前，生物发酵企业在发酵生产各种氨基酸过程中，产生大量的废液，由于发酵氨基酸废水中具有COD、SO4 2-和NH3-N含量高及酸性强等特点，此外，废液中还含有大量的菌体蛋白、还原糖、氨氮，如果任意排放不仅造成严重的环境污染，而且浪费了宝贵资源。如果将废液进行处理，投资巨大，也不符合循环经济发展要求。将发酵生产氨基酸废液综合利用起来，对于生物发酵氨基酸企业可持续发展，具有重要的战略意义。将生物发酵生产氨基酸废液加工成有机-无机复混肥料，即解决了废水的处理难，污染环境的问题，又给企业带来显著的经济效益。申请人前期的专利技术“一种利用生物发酵氨基酸废水制备有机-无机复混肥的工艺”将废液应用到肥料制备中，解决了废液处理问题，而且制备了肥料，但是该技术仍然存在一定的缺陷，例如，无法有效利用菌体蛋白，采用浓缩蒸发步骤浪费了能源等。
玉米是北方地区种植的主要粮食作物，玉米秸秆作为农业废弃物，一般简单粉碎处理或者燃烧处理，既不能充分利用，也容易造成环境污染。研究显示，玉米秸秆含有30%以上的碳水化合物、2%-4%的蛋白质和05%-1%的脂肪，既可青贮，也可直接饲喂。就食草动物而言，2kg的玉米秸秆增重净能相当于1kg的玉米籽粒，特别是经青贮、黄贮、氨化及糖化等处理后，可提高利用率，效益将争更可观。据研究分析，玉米秸秆中所含的消化能为2235.8kJ/kg，且营养丰富，总能量与牧草相当。我们需要对玉米秸秆进行精细加工处理，使其具有良好的生态效益和经济效益。
我国肥料的发展和应用历程，是从农家肥到使用无机肥为主要阶段，因农家肥污染源多，运输量大，在操作上费时费力并且效果不是特别明显；而无机肥成份单一，利用率较低，而且往往会造成土壤板结和伴随水土流失污染水源，影响生态环境。目前，市场多采用含氮磷钾的无机复合肥等，该复合肥的肥效全面，但是也存在肥效不持久，容易流失等缺陷；更重要的是，目前复合肥的价格较高，给农民带来较大的负担，如何降低肥料成本，提高农民收入是现代化农业需要解决的技术问题。
发明内容
本发明为解决生物发酵企业生产各种氨基酸过程中产生的废液以及农业废弃物玉米秸秆处理问题，本发明的目的是提供利用氨基酸发酵废液和玉米秸秆生产生物菌肥的方法，其制备的肥料具有肥效持久，具备一定的除草功能，而且环保无污染等优点。
本发明是通过如下技术方案完成的：
利用氨基酸发酵废液和玉米秸秆生产生物菌肥的方法，其包括如下步骤：
步骤1）过滤废液，步骤2）水解与中和，步骤3）制备发酵液A，步骤4）制备发酵液B，步骤5）混匀、冷冻干燥。
具体地，所述方法包括如下步骤：
1）将生物发酵氨基酸产生的氨基酸发酵废液过滤，收集菌体蛋白和废水；
2）将菌体蛋白烘干，粉碎机粉碎成粉末状，然后置于反应罐中, 加入5mol/L的盐酸，以没过原料为准，在60℃温度下搅拌水解24小时，搅拌速度为300转/min，反应终止后用氨水中和残余盐酸，控制溶液的pH为6.8-7.2；
3）将玉米秸秆粉碎成玉米秸秆粉，添加到步骤2）的溶液中，搅拌均匀，静置12小时，然后依次添加菜籽粕、稻壳、贝壳粉、磷酸二氢钾、硅藻土以及葡萄糖，500转/分钟搅拌3分钟，再以5℃/min的升温速度加热至100℃，然后保温30min，自然冷却至室温，按照10%（v/v）的接种量接种复合菌剂A，控制在pH6.8-7.2，温度为28-30℃的条件发酵36小时，得到发酵液A；其中，玉米秸秆粉、步骤2）的溶液、菜籽粕、稻壳、贝壳粉、磷酸二氢钾、硅藻土以及葡萄糖的质量比为15-20:100-150:10-12:8-10:5-7:3-4:1-2:1-2；
4）将玉米秸秆粉碎得到玉米秸秆粉，然后与麦麸、木薯渣以及鱼骨粉混合搅拌均匀得到混合料，加入占混合料两倍质量的步骤1）的废水，浸泡12小时，再煮沸15min，冷却至室温，按照8%（v/v）的接种量种复合菌剂B，在温度为28-30℃的条件发酵36小时，得到发酵液B；其中，玉米秸秆粉、麦麸、木薯渣以及鱼骨粉的质量比为5-9:3-5:3-5:2-3；
5）将发酵液A与发酵液B按照1-2:2-3的体积比混合，搅拌均匀，然后冷冻干燥制备成干粉，即得。
优选地，所述复合菌剂A的制备方法为：将黄绿木霉、铜绿假单胞菌、假丝酵母菌分别培养至浓度为1×107个/ml的菌液，然后按照3:3:2的体积比混合，即得。
优选地，所述复合菌剂B的制备方法为：将节杆菌、巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、圆褐固氮菌分别培养至浓度为1×108个/ml的菌液，然后按照5:3:2:1的体积比混合，即得。
优选地，所述黄绿木霉为ACCC No.32248；铜绿假单胞菌为CGMCC No.5721（可见CN103361284A）；所述假丝酵母菌为ATCC No.22023。
优选地，所述节杆菌为CGMCC No.7779，所述巨大芽孢杆菌为CGMCC No.3770，所述枯草芽孢杆菌为CGMCC No.0954，所述圆褐固氮菌为ATCC4412。
上述菌株均可从保藏中心或者其他商业渠道购买获得。
本发明取得的有益效果包括以下几个方面：
本发明将发酵废液全部应用于肥料制备中，避免了对废液进行蒸发浓缩以及减污处理，减少了能源浪费，提高了利用率，并且制备了肥料，一举两得；
本发明直接水解发酵废液中的菌体蛋白作为发酵原料，提供了丰富的氯化铵以及氨基酸氮源，既可作为微生物发酵养料，也可作为肥料使用；
菌株配伍合理，采用不同菌剂不同发酵处理方式，使得不同菌剂处于最佳的发酵条件，避免部分菌株不能在废水制备的培养液中存活；
本发明通过有效利用自然存在的农作物废弃物，结合微生物技术，使得肥料成本低廉，肥效更加持久；
本发明菌剂经过筛选和合理配伍，使得肥料具备固氮保水，农作物增产增收，还具备一定的除草功能，环保无污染。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
利用氨基酸发酵废液和玉米秸秆生产生物菌肥的方法，其包括如下步骤：
1）将生物发酵氨基酸产生的氨基酸发酵废液（利用生物发酵法制备氨基酸，收集氨基酸后的残留废液，包括菌体蛋白、糖类以及氨氮等物质）过滤，收集菌体蛋白和废水；
2）将菌体蛋白烘干，粉碎机粉碎成粉末状，然后置于反应罐中, 加入5mol/L的盐酸，以没过原料为准，在60℃温度下搅拌水解24小时，搅拌速度为300转/min，反应终止后用氨水中和残余盐酸，控制溶液的pH为6.8-7.2；
3）将玉米秸秆粉碎成玉米秸秆粉，添加到步骤2）的溶液中，搅拌均匀，静置12小时，然后依次添加菜籽粕、稻壳、贝壳粉、磷酸二氢钾、硅藻土以及葡萄糖，500转/分钟搅拌3分钟，再以5℃/min的升温速度加热至100℃，然后保温30min，自然冷却至室温，按照10%（v/v）的接种量接种复合菌剂A，控制在pH6.8-7.2，温度为28-30℃的条件发酵36小时，得到发酵液A；其中，玉米秸秆粉、步骤2）的溶液、菜籽粕、稻壳、贝壳粉、磷酸二氢钾、硅藻土以及葡萄糖的质量比为20:150:12:10:7:4:2:2；
所述复合菌剂A的制备方法为：将黄绿木霉、铜绿假单胞菌、假丝酵母菌分别培养至浓度为1×107个/ml的菌液，然后按照3:3:2的体积比混合，即得；所述黄绿木霉为ACCCNo.32248；铜绿假单胞菌（CN103361284A）为CGMCC No.5721；所述假丝酵母菌为ATCCNo.22023；
4）将玉米秸秆粉碎得到玉米秸秆粉，然后与麦麸、木薯渣以及鱼骨粉混合搅拌均匀得到混合料，加入占混合料两倍质量的步骤1）的废水，浸泡12小时，再煮沸15min，冷却至室温，按照8%（v/v）的接种量种复合菌剂B，在温度为28-30℃的条件发酵36小时，得到发酵液B；其中，玉米秸秆粉、麦麸、木薯渣以及鱼骨粉的质量比为5:3:3:2；
所述复合菌剂B的制备方法为：将节杆菌、巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、圆褐固氮菌分别培养至浓度为1×108个/ml的菌液，然后按照5:3:2:1的体积比混合，即得；所述节杆菌为CGMCC No.7779(CN103333837A)，所述巨大芽孢杆菌为CGMCC No.3770（CN102021118A），所述枯草芽孢杆菌为CGMCC No.0954(CN1554744A)，所述圆褐固氮菌为ATCC4412；
5）将发酵液A与发酵液B按照1:2的体积比混合，搅拌均匀，然后冷冻干燥制备成干粉，即得。
实施例2
利用氨基酸发酵废液和玉米秸秆生产生物菌肥的方法，其包括如下步骤：
1）将生物发酵氨基酸产生的氨基酸发酵废液过滤，收集菌体蛋白和废水；
2）将菌体蛋白烘干，粉碎机粉碎成粉末状，然后置于反应罐中, 加入5mol/L的盐酸，以没过原料为准，在60℃温度下搅拌水解24小时，搅拌速度为300转/min，反应终止后用氨水中和残余盐酸，控制溶液的pH为6.8-7.2；
3）将玉米秸秆粉碎成玉米秸秆粉，添加到步骤2）的溶液中，搅拌均匀，静置12小时，然后依次添加菜籽粕、稻壳、贝壳粉、磷酸二氢钾、硅藻土以及葡萄糖，500转/分钟搅拌3分钟，再以5℃/min的升温速度加热至100℃，然后保温30min，自然冷却至室温，按照10%（v/v）的接种量接种复合菌剂A，控制在pH6.8-7.2，温度为28-30℃的条件发酵36小时，得到发酵液A；其中，玉米秸秆粉、步骤2）的溶液、菜籽粕、稻壳、贝壳粉、磷酸二氢钾、硅藻土以及葡萄糖的质量比为15:100:10:8:5:3:1:1；
所述复合菌剂A的制备方法为：将黄绿木霉、铜绿假单胞菌、假丝酵母菌分别培养至浓度为1×107个/ml的菌液，然后按照3:3:2的体积比混合，即得；所述黄绿木霉为ACCCNo.32248；铜绿假单胞菌为CGMCC No.5721（可见CN103361284A）；所述假丝酵母菌为ATCCNo.22023；
4）将玉米秸秆粉碎得到玉米秸秆粉，然后与麦麸、木薯渣以及鱼骨粉混合搅拌均匀得到混合料，加入占混合料两倍质量的步骤1）的废水，浸泡12小时，再煮沸15min，冷却至室温，按照8%（v/v）的接种量种复合菌剂B，在温度为28-30℃的条件发酵36小时，得到发酵液B；其中，玉米秸秆粉、麦麸、木薯渣以及鱼骨粉的质量比为9:5:5:3；
所述复合菌剂B的制备方法为：将节杆菌、巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、圆褐固氮菌分别培养至浓度为1×108个/ml的菌液，然后按照5:3:2:1的体积比混合，即得；所述节杆菌为CGMCC No.7779(可见CN103333837A)，所述巨大芽孢杆菌为CGMCC No.3770（可见CN102021118A），所述枯草芽孢杆菌为CGMCC No.0954(可见CN1554744A)，所述圆褐固氮菌为ATCC4412；
5）将发酵液A与发酵液B按照2:3的体积比混合，搅拌均匀，然后冷冻干燥制备成干粉，即得。
实施例3
本发明实施例1制备的生物菌肥的田间试验效果：以小麦为例。
对照组：普通复合肥（氮磷钾含量为15∶15∶15）；
试验组：普通复合肥（氮磷钾含量为15∶15∶15）+实施例1制备的生物菌肥。
实验方法：选试验田种植冬小麦，两组肥料分别处理的试验田面积均10亩地。
对照组：普通复合肥使用量为40kg，试验组：普通复合肥使用量为30kg+10kg实施例1制备的生物菌肥；其他种植条件完全相同；同时收获小麦，测定小麦亩产量以及增产率；同时检测小麦穗粒数、千粒重。实验结果：参照表1。
表1
组别 穗粒数 千粒重（g） 亩产量(kg)
对照组 27.3 46.2 359
试验组 33.7 47.8 391
同样的处理条件，第二年复种小麦，实验结果：参照表2。
表2
组别 穗粒数 千粒重（g） 亩产量(kg)
对照组 27.1 45.8 351
试验组 33.9 48.3 407
结论：通过表1比较发现，试验组小麦穗粒数、千粒重以及亩产量明显高于对照组，具备统计学意义；而且第二年的丰产效果更佳，说明菌肥效果更佳持久，菌群在土壤内起到了固氮保水增肥的效果。
除草效果：试验组与对照组相比，施肥1个月后：藜、马齿苋、稗草、马唐、铁苋草等杂草的数量明显减少，其中，马唐、马齿苋均减少了60%以上，稗草减少了70%以上；除草效果好，可代替或减少除草剂的使用。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.利用氨基酸发酵废液和玉米秸秆生产生物菌肥的方法，其包括如下步骤：
步骤1）过滤废液，步骤2）水解与中和，步骤3）制备发酵液A，步骤4）制备发酵液B，步骤5）混匀、冷冻干燥。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
1）将生物发酵氨基酸产生的氨基酸发酵废液过滤，收集菌体蛋白和废水；
2）将菌体蛋白烘干，粉碎机粉碎成粉末状，然后置于反应罐中, 加入5mol/L的盐酸，以没过原料为准，在60℃温度下搅拌水解24小时，搅拌速度为300转/min，反应终止后用氨水中和残余盐酸，控制溶液的pH为6.8-7.2；
3）将玉米秸秆粉碎成玉米秸秆粉，添加到步骤2）的溶液中，搅拌均匀，静置12小时，然后依次添加菜籽粕、稻壳、贝壳粉、磷酸二氢钾、硅藻土以及葡萄糖，500转/分钟搅拌3分钟，再以5℃/min的升温速度加热至100℃，然后保温30min，自然冷却至室温，按照10%（v/v）的接种量接种复合菌剂A，控制在pH6.8-7.2，温度为28-30℃的条件发酵36小时，得到发酵液A；其中，玉米秸秆粉、步骤2）的溶液、菜籽粕、稻壳、贝壳粉、磷酸二氢钾、硅藻土以及葡萄糖的质量比为15-20:100-150:10-12:8-10:5-7:3-4:1-2:1-2；
4）将玉米秸秆粉碎得到玉米秸秆粉，然后与麦麸、木薯渣以及鱼骨粉混合搅拌均匀得到混合料，加入占混合料两倍质量的步骤1）的废水，浸泡12小时，再煮沸15min，冷却至室温，按照8%（v/v）的接种量接种复合菌剂B，在温度为28-30℃的条件发酵36小时，得到发酵液B；其中，玉米秸秆粉、麦麸、木薯渣以及鱼骨粉的质量比为5-9:3-5:3-5:2-3；
5）将发酵液A与发酵液B按照1-2:2-3的体积比混合，搅拌均匀，然后冷冻干燥制备成干粉，即得。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述复合菌剂A的制备方法为：将黄绿木霉、铜绿假单胞菌、假丝酵母菌分别培养至浓度为1×107个/ml的菌液，然后按照3:3:2的体积比混合，即得。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述复合菌剂B的制备方法为：将节杆菌、巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、圆褐固氮菌分别培养至浓度为1×108个/ml的菌液，然后按照5:3:2:1的体积比混合，即得。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述黄绿木霉为ACCC No.32248；铜绿假单胞菌为CGMCC No.5721（可见CN103361284A）；所述假丝酵母菌为ATCC No.22023。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述节杆菌为CGMCC No.7779，所述巨大芽孢杆菌为CGMCC No.3770，所述枯草芽孢杆菌为CGMCC No.0954，所述圆褐固氮菌为ATCC4412。
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