中药渣发酵菌剂筛选及发酵工艺优化效果研究

试验旨在筛选中药渣的适宜发酵菌剂并建立最佳发酵工艺,用来提高发酵中药渣中营养成分和生物活性成分含量。试验包含三个部分。试验一:采用单因素试验设计,利用植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum,Lp)、酵母菌(Saccharomyces cerevisiae,Sc)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis,Bs)对中药渣进行单一菌剂、等比例两两复合和三者复合发酵,通过常规养分含量测定对其发酵效果进行营养价值评价,并筛选出适宜的发酵菌剂及复合类型。试验二:采用双因素试验设计,筛选发酵菌剂的最优添加比例。试验三:采用正交设计试验,分析初始水分含量(45%、50%、55%)、发酵温度(35、37、40℃)及发酵时间(24、48、72 h)对最优发酵剂处理后药渣内营养成分和生物活性成分含量变化的影响,优化工艺参数。结果表明:最优菌制剂为植物乳杆菌与枯草芽孢杆菌等比例组合,其最优添加比例为1∶1;最佳发酵工艺条件为初始水分含量为55%,发酵温度为37℃,发酵时间为72 h。黄曲霉毒素B1(Aflatoxin B1,AFB1)和呕吐毒素(Deoxynivalenol,DON)均符合中国饲料卫生标准。在此发酵工艺条件下有利于提升中药渣的发酵效果。

四川泡菜乳酸发酵菌剂的研究

以四川新繁的老泡菜水为原料,以青菜代表叶菜类泡菜、辣椒和豇豆代表茄果类、白萝卜代表块茎类,提取这3种代表四川大宗泡菜类别的泡菜液,比较其批次发酵泡制风味和微生物类群与传统家庭泡制型泡菜的微生物差异,以感官评定、生长速率、产酸速率、共培养特性、亚硝酸盐降低能力和泡制风味等做参考指标选取菌种筛选和检验四川泡菜发酵功能乳酸菌。结果表明:四川泡菜茄果类泡菜的发酵剂为Bacillus coagulans、Leuconostoc mesenteroides XF03、Lactobacillus plantarum XF02、Lactobacillus brevis XF04和Pediococcus acidilactici XF02按菌落总数之比为2:5:5:5:5混合;块茎、叶菜类泡菜专用乳酸菌制剂由Leuconostoc mesenteroides XF03、Lactobacillus plantarum XF02、Lactobacillus brevis XF04和Pediococcus acidilactici XF02按按菌落总数之比为1:1:1:1混合;其发酵的茄果类、块茎类和叶菜类泡菜可再现传统泡菜的风味。

牛粪和玉米秸秆混合堆肥好氧发酵菌剂筛选

为筛选出适合牛粪和秸秆混合物料快速发酵的微生物菌剂,采用槽式堆肥方法,通过设置不接菌种、接种菌剂M1、M2、M3共4个处理,以发酵温度、pH值、发芽指数、有机质、氮、磷、钾等为评价指标,研究菌剂M1、M2、M3对堆肥发酵过程的影响。结果表明:接种菌剂处理达到50℃时间比不接种处理提前4d,高温维持时间延长10~12d,接种菌剂处理堆温在50℃以上时间持续了24d,达到了GB/T7959-2012标准;发酵过程中接种处理的pH值低于对照,pH值呈现下降、上升、下降、平稳的趋势;接种M1、M2处理的油菜发芽指数达到100%;C/N逐渐下降,30d时接种处理由最初的27.75∶1下降到14.47∶1~17.27∶1,而对照仅下降到20.55∶1;堆肥结束时,菌剂处理的有机质、N+P2O5+K2O含量与NY525-2012标准接近,发酵产物适合做生产商品有机肥的原料。综合各项指标,菌剂1和菌剂2的发酵效果优于菌剂3,菌剂1和菌剂2更适合牛粪和秸秆混合物料发酵。

微生物发酵菌剂对猪粪堆肥腐熟的影响

研究了添加微生物发酵菌剂对猪粪堆肥腐熟的影响。结果表明,添加微生物发酵菌剂堆肥温度第6d达到50℃,50℃以上持续时间达7d,符合粪便无害化卫生标准要求,C/N第20d下降为19.7∶1,第25d NH4+-N含量减少至72.6mg/kg,水溶性碳降低至4.7g/kg,种子发芽指数达到81.4%,上述指标均达到腐熟要求;对照堆肥温度第12d达到50℃,50℃以上持续时间为3.5d,第25d C/N为22.8∶1,NH4+-N含量为973.4mg/kg,水溶性碳含量为12.8g/kg,种子发芽指数为47.5%,均未达到腐熟要求;此外,添加菌剂处理堆肥物理性状明显改善,臭味明显减少。说明接种微生物发酵菌剂能明显加速堆肥的腐熟进程。

发酵菌剂对鸡粪好氧发酵过程的影响

为筛选出适合鸡粪发酵的微生物菌剂,提高发酵效果,本试验采用槽式好氧发酵法,以不接种菌剂处理为对照,设置两种发酵菌剂接种处理,以发酵过程温度、种子发芽指数、有机碳等指标为考核依据,评价两种菌剂的发酵效果。结果表明:(1)接种菌剂处理达到50℃的时间比不接种提前3 d;两种菌剂处理维持50℃高温的时间达到45 d以上,符合GB/T 7959—2012的要求;高于55℃的时间维持25 d以上,符合NY/T 3442—2019的标准。(2)小麦发芽指数结果显示,接种菌剂促进鸡粪发酵,37 d时可以达到基本无害程度,47 d时达到完全无毒;不接种菌剂处理47 d时才达到基本无毒害程度。(3)菌剂1处理发酵12 d时C/N值约稳定在16,菌剂2和不接种处理21 d始约稳定在16。(4)发酵鸡粪大肠菌群数、蛔虫卵和砷、汞、铅、镉、铬指标达到NY 525—2012和NY 884—2012中规定的各项标准,土霉素、四环素、金霉素与强力霉素未检出。(5)接种菌剂处理发酵12 d后氮磷钾养分总量(N+P_(2)O_(5)+K_(2)O)在4.3%以上;12~47 d的pH值在6.8~7.1;有机碳含量达到27%以上;接种菌剂显著增加了发酵物料的总腐植酸含量。综合各项指标,两种发酵菌剂均能提高鸡粪发酵速度,发酵时间缩短10 d,菌剂1的发酵效果优于菌剂2,菌剂1更适合本试验配方下的鸡粪发酵。堆肥有效时间应该控制在37 d以上,保障发酵产物均在安全范围内,从而实现无害化。

蔗渣发酵菌剂培养基的筛选及发酵条件的优化

采用单因素和正交试验研究了蔗渣高效发酵菌剂(芽孢杆菌B-A、曲霉菌F-A、链霉菌A-B)的摇瓶发酵最佳工艺条件。结果表明:芽孢杆菌B-A的最佳培养基配方:牛肉膏0.3%、蛋白胨1%、葡萄糖1%、NaCl0.5%、可溶性淀粉0.5%、3.08%浓度的MnSO4溶液0.1;最适发酵条件为pH7、装液量100ml(250ml三角瓶)、36℃培养27h。曲霉F-A的最佳培养基配方:葡萄糖3%、豆饼粉3%、蛋白胨1.2%、酵母膏0.3%、K2HPO40.05%、KH2PO40.05%、CaCl20.08%、MgSO40.04%、MnSO40.04%、ZnSO40.02%;最适发酵条件为pH6、装液量50ml、30℃培养3d。链霉菌A-B的最佳培养基配方:可溶性淀粉4.5%、蔗糖1%、豆饼粉3%、NaNO30.2%、ZnSO40.01%、KH2PO40.001%;最适发酵条件为pH7、装液量50ml、30℃培养3d。

添加麦秸与发酵菌剂对废垫料堆肥再发酵过程的影响

设置4种麦秸与废垫料比例(0∶10、2∶8、4∶6、6∶4)与2种发酵菌剂添加方式(不接种菌剂、接种菌剂),研究了麦秸与废垫料比例以及发酵菌剂对畜禽养殖废垫料堆肥再发酵过程的影响。结果表明:添加麦秸对废垫料堆肥再发酵过程存在显著性影响,能增加发酵温度和腐殖酸含量,相对增加全N含量,部分增加全磷、全钾含量,降低物料EC值,提高有机质含量,并能快速影响C/N的变化,以4∶6水平下的效果最为明显;接种发酵菌剂对堆肥再发酵有一定的促进作用,能在一定程度上提高发酵温度,提高物料中腐殖酸含量,并在一定程度上降低C/N和EC;上述2个因素结合应用的效果优于单独接种发酵菌剂的效果。综上所述,麦秸与废垫料比例为4∶6与接种发酵菌剂的处理组合是最合适的废垫料再发酵模式。

发酵菌剂对牛粪好氧发酵过程及抗盐碱菌剂的影响

为评价本课题组筛选的发酵菌剂对牛粪发酵过程及抗盐碱菌剂活性的影响,采用槽式好氧堆肥方法,通过设置牛粪+辅料(T1)、牛粪+辅料+发酵菌剂Ⅰ+功能菌剂(T2)、牛粪+辅料+发酵菌剂Ⅱ+功能菌剂(T3)三个处理,以发酵温度、发芽指数等为无害化评价指标,研究发酵过程中有机碳、腐植酸、氮磷钾等的变化规律及抗盐碱菌剂存活率。结果表明:(1)接种发酵菌剂Ⅰ和发酵菌剂Ⅱ达到50℃的时间比不接种菌剂提前4 d,50℃以上高温维持时间延长6 d,高温持续期为21 d,最高温度提高12.63℃~13.6℃;(2)发酵22 d时接种发酵菌剂处理的发芽指数均高于85%;(3)接种发酵菌剂处理的总腐植酸含量高于不接种菌剂处理;(4)从保存有机碳、腐植酸、氮磷钾养分含量方面考虑,发酵时间最长为27d;(5)T2和T3处理的抗盐碱菌剂的有效活菌数在48 d达到0.4×10^(8)/g以上,符合NY884-2012生物有机肥中的标准。综上所述,两种发酵菌剂均能提高牛粪发酵速度,有利于堆肥腐熟及无害化。发酵菌剂未影响抗盐碱菌剂的繁殖生长,发酵产物适合作为生产生物有机肥的原料。

添加不同发酵菌剂的完全混合发酵日粮对延边黄牛瘤胃微生物体外发酵特性的影响

试验主要研究添加不同发酵菌剂的完全混合发酵日粮(total mixed fermentation,TMF)对延边黄牛瘤胃微生物体外发酵特性的影响。试验分为CON组(对照组)、T1组(添加NFK)、T2组(添加RJ)和T3组(添加CT-10),每组3个重复。各试验组以TMR为发酵底物,分别接种对应发酵菌种,装入发酵袋内,在室温条件下密封发酵一周后开袋,尼龙袋法测定瘤胃干物质消失率,产气量法检测瘤胃发酵特性。结果显示,随着发酵时间的延长,不同的发酵菌剂可在不同程度上影响瘤胃干物质消失率、pH、产气量、气体成分、挥发性脂肪酸和微生物蛋白含量。在8h时,T1和T3组瘤胃干物质消失率显著高于对照组(P<0.05),而其他时间段差异不显著(P>0.05);随着培养时间的延长,各组培养液pH逐渐下降,体外培养1h,T2组pH显著低于对照组(P<0.05);各组挥发性脂肪酸(VFAs)含量随着培养时间的增加呈现上升趋势;体外培养12h时,T3组氨态氮(NH3-N)含量最高,为5.79mg/dL,而T2组最低,与对照组差异不显著(P>0.05);微生物菌体蛋白(MCP)呈先升高再降低再升高趋势,培养1、3、12h时,试验组MCP含量均显著低于对照组(P<0.05),而培养6和9h,各组间无显著性差异(P>0.05);在培养1h时,不同的发酵菌剂对产气量没有显著影响(P>0.05);在培养9和12h时,对照组产气量最高,且显著高于试验组(P<0.05);各组H2产量变化趋势一致,都是呈现上下波动状态;CH4和CO2含量随着培养时间的延长而呈现上升的趋势,且不同发酵菌剂对其影响显著(P<0.05)。综上所述,T3组(添加CT-10)延边黄牛瘤胃干物质降解效果较好,CT-10菌发酵效果与T2组(添加RJ)发酵效果相当,且可有效改善延边黄牛的瘤胃发酵特性,因此CT-10菌可应用于延边黄牛TMF的调制中。

牛粪高温好氧堆肥中发酵菌剂筛选研究

为研究外源菌剂添加条件下对牛粪好氧堆肥的影响,以不添加菌剂的牛粪为空白对照,设置7个不同发酵菌剂处理,对堆肥过程中的温度、养分、微生物数量和发芽指数4个腐熟指标进行跟踪测定。结果表明:添加发酵菌剂A仅用2d时间堆肥温度就升至50℃以上、高温阶段能持续9d,12d便能完成发酵;其处理后堆肥有机质含量为51.17%,比处理前增加0.86%;全氮含量为1.9%,比处理前仅损失2.6%;其青霉属真菌数量很少,种子发芽指数达到79.0%,堆肥完全腐熟。发酵菌剂F也达到很好的腐熟效果,这两种发酵菌剂均能达到很好的堆肥生产要求,建议推广使用。

高效发酵菌剂的培制及对秸秆饲用转化研究

通过秸秆发酵菌剂的研制和饲料转化试验,对菌活性与营养成分等指标进行检测,优选出最佳微生物菌株组合,培制出可用于秸秆发酵饲料的高活性复合菌剂,探明了其应用效果,并提出了秸秆复合原料经短期处理转化为优质生物饲料的发酵技术。

发酵菌剂处理麦秸的试验研究

研究了3种发酵菌剂处理麦秸在碳素物质转化及腐植酸含量的变化。结果表明,3种菌剂均表现出快速提高堆温;随堆温时间的延长有机质含量、CN/值下降;腐植酸占有机质的百分率呈增加的趋势。其微生物分解有机物的能力,TM1、TM2优于美国利克普康菌剂。

有机肥料发酵菌剂的筛选

对不同菌种组合的4组有机肥料发酵菌剂进行筛选的结果表明,筛选出的4号菌剂接种于农业废弃物与对照相比,堆肥初期达到高温期的时间缩短4d,堆肥发酵周期缩短38d,成品有机肥的微生物群体数量增加6.55亿个/g,同时成品肥中N、P、K养分含量比其它菌剂处理的成品肥平均提高11.33%,3.11%,16.12%。

发酵菌剂与秸秆生物反应堆复配对越冬番茄生长特性的影响

为探讨适宜宁夏越冬番茄高效安全生产的发酵菌剂,以宁夏市场上广泛销售的5种秸秆菌剂为处理,研究玉米秸秆反应堆复配发酵菌剂对番茄植株生长和叶绿素荧光特性的影响。结果表明,YD(秸秆反应堆+远东秸秆生物发酵菌剂)、HN(秸秆反应堆+河南沃德秸秆生物发酵菌剂)、SD(秸秆反应堆+山东秸秸灵发酵复合菌剂)显著促进番茄植株生长,SD降低非光化学猝灭系数、表观光合电子传递速率和实际光化学量子产量,除BJ(秸秆反应堆+北京京圃园有机废料发酵菌剂)外其他菌剂均显著增加番茄产量,NX(秸秆反应堆+宁夏诺德曼发酵复合菌剂)和SD有利于宁夏越冬番茄高效安全生产。

以酒糟为基质的高温型生物有机肥复合发酵菌剂的制备

以从高温酒糟中分离得到的DX[地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)]、XX[空气芽孢杆菌(Bacillus aerius)]、DF[产色高温单孢菌(Thermomonospora chromogena)]、M1[微小根毛霉(Rhizomucor pusillus)]、M4[嗜热篮状菌(Talaromyces thermophilus)]、M5[黑曲霉(Aspergillus niger)]以及M6[肿梗根毛霉(Rhizomucor tauricus)]为菌种,首先对菌株做拮抗性试验,然后分别制备各菌株的单菌剂,以Plackett-Burman试验设计方案,以堆肥腐熟的各项指标为响应值来确定高温发酵菌剂的最优配比。复配后以一定的接种比例接种到酒糟中进行小规模试验。结果表明:菌株之间无拮抗作用,最优复合菌剂J7组的复配比例为:m(DX)∶m(XX)∶m(M1)∶m(M4)∶m(M5)∶m(M6)∶m(DF)=1. 0∶2. 0∶3. 0∶3. 0∶0. 5∶2. 0∶6. 0,其有效活菌数为8. 532×109CFU/g,种子发芽指数(GI)为86%。该菌剂在堆肥的有效活菌数以及种子发芽指数方面优于市售高温菌剂J13和J14。高温酒糟经过复合菌剂堆积发酵之后,可以作为生物有机肥,这对充分利用酒糟资源,改善环境污染有着积极的作用。

定植前施用3种发酵菌剂对番茄生长的影响

为了明确腐菌酵素、人元RW功能菌剂和神采生物发酵剂3种发酵菌剂对番茄生长的影响,采用定植前施用3种发酵菌剂的方法,研究了其对番茄主枝直径、节间长度和产量的影响。结果表明:3种发酵菌剂对番茄的主枝直径、节间长度、单果重、坐果数和产量均有不同程度的影响。其中,腐菌酵素处理效果较好,定植后35 d番茄主枝直径达1.29 cm,定植后50 d单果重达200 g、平均坐果数3.60个/株,最终产量达97200 kg/hm2。

发酵菌剂对玉米芯与菇渣混合物堆肥发酵的影响

【目的】为研制开发适合无土育苗和栽培的优质、价廉的本土化有机基质提供技术支持。【方法】试验利用玉米芯和菇渣的混合材料,以不加微生物菌剂为对照,研究粗纤维高效降解菌剂和酵素菌对玉米芯和菇渣混合物的堆肥发酵腐熟效果,以及对发酵过程中理化性质动态变化的影响。【结果】添加2种发酵菌剂对基质发酵腐熟的时间无影响,EM酵素菌可提高发酵中后期堆体温度;发酵结束时3个处理下的基质容重、总孔隙度,通气孔隙、大小孔隙比均符合栽培基质要求,但基质容重偏轻、pH偏高和EC值高于理想值。3个处理中以粗纤维降解菌处理的基质理化性质和GI值优于对照和EM菌处理。【结论】发酵基质使用时应与其它基质复配,可形成理化性质均良好的基质;2种发酵菌剂中以粗纤维降解菌剂处理下玉米芯和菇渣混合物堆肥发酵效果优于酵素菌处理和CK。

不同商品发酵菌剂对牛粪堆肥微生物群落的影响

为探究不同市售发酵菌剂对堆肥微生物群落结构的影响,以牛粪为堆肥原料,采用传统堆肥方法和高通量测序技术,添加4种不同商品发酵菌剂进行高温发酵,分析堆肥过程中温度的变化规律和堆肥结束后真菌、细菌、放线菌群落的结构特征。结果表明,添加4种发酵菌剂均可以有效提高堆肥温度,其中菌剂C处理组的堆肥温度增速最快且高温持续时间最长,在堆肥3 d时,堆肥温度达到54℃,整个堆肥过程的平均温度较对照组增加了6.33℃,明显促进了牛粪发酵的进程。通过α多样性、样本层级聚类分析和距离热图分析发现,牛粪堆肥的真菌群落中子囊菌门占主导地位,相对丰度达59.36%;曲霉菌属、毕赤酵母属、马拉色霉菌属、链格孢菌属、镰刀菌属为优势属;与对照组相比,添加4种发酵菌剂均显著降低了堆肥中节担菌属的相对丰度,也在一定程度上降低了堆肥的细菌、放线菌群落中厚壁菌门、拟杆菌门的相对丰度,以菌剂C的效果最佳,其相对丰度约显著下降了14百分点,有效降低了堆肥过程中甲烷排放的风险。

生物有机肥发酵菌剂的制备工艺优化

利用复合功能菌发酵多元辅料研制出一种水分散性生物有机肥发酵菌剂.采用单因素和正交实验法进行优化,确定了复合功能菌发酵基质最佳质量比为麦麸∶稻糠∶豆粕=18∶7∶25,发酵条件为初始pH 7.0、培养温度30℃、培养时间7 d、接种量5%、含水率40%.在发酵前添加3%PEG6000和5%吐温80、烘干前添加5%多聚磷酸钠和5%(NH_(4))_(2)SO_(4)时,较发酵后添加4种助剂,水分散性更好、酶活水平更高.利用5 L发酵罐放大制备生物有机肥发酵菌剂,其纤维素(CMC)酶的酶活力为1247.3 U/g、中性蛋白酶的酶活力为216.5 U/g、α-淀粉酶的酶活力为21.9 U/g、H_(2)S去除率为58.7%、NH_(3)去除率为63.1%、有效活菌数为7.86×10^(9)g^(-1)、润湿时间为105.2 s、悬浮率为40.7%、分散次数为7.3次,水分散用量为0.99%,室温保存1个月,菌剂有效成分损失不显著.以豆粕堆肥评价该菌剂腐熟效果,使用该菌剂堆肥,腐熟更为彻底,各指标均符合农业行业标准《有机肥料》(NY/T 525-2021)技术指标要求.研制成的生物有机肥发酵菌剂符合且优于我国国家标准《农用微生物菌剂》(GB 20287-2006)中的要求,水分散性好、成品保存期长,可规模化处理固体废物制备生物有机肥,应用前景广阔.

翻耙频率和发酵菌剂对猪舍外发酵床垫料微生物群落的影响

锯末和稻壳以5∶1体积混合为发酵床垫料,自动翻耙,研究两种翻耙频率和三种发酵菌剂添加量对猪舍外发酵床垫料微生物群落的影响。结果表明,发酵菌剂添加量一致时,增加垫料日翻耙次数能显著提高垫料总菌、芽孢杆菌的数量和脲酶活性(P<0.05);翻耙频率一致时,增加发酵菌剂添加量能显著增加垫料总菌、芽孢杆菌数量,提高细菌结构多样性和过氧化氢酶、脲酶活性(P<0.05),但翻耙频率与发酵菌剂对垫料微生物群落的影响并无显著互作效应。在本试验条件下,添加30g/m3的发酵菌剂、翻耙频率4次/天,能够促进垫料微生物的生长,从而加快粪污的分解。