[发明专利]一种史氏芽孢杆菌减磷培养基和发酵方法及应用

说明书

本发明公开了一种史氏芽孢杆菌减磷培养基和发酵方法及应用，该减磷培养基含有葡萄糖1.5％，玉米淀粉0.5％，豆粕粉1％、牛肉膏1％，玉米蛋白胨1％，米糠2％、氯化钠0.5％，谷氨酸0.05％，耐热植酸酶0.25U/mL，无菌水余量。减磷培养基配方能达到同等发酵水平，并且能减少磷盐的添加，减少磷排放。使用该培养基培养的史氏芽孢杆菌抗高温性能强，可在60℃以上高温环境下保持活力，将其用于屠宰废弃物发酵堆肥处理时，仅少量添加即可迅速分解废弃物，促进废弃物的堆肥腐熟。

技术领域

本发明涉及微生物的液体发酵工艺、及开发应用技术领域，具体涉及一种史氏芽孢杆菌的液体发酵减磷培养基配方、工艺及其在屠宰废弃物堆肥发酵中的应用。

背景技术

工业微生物培养的培养基配方中通常需要添加大量磷元素，我国磷矿资源短缺，而同时又存在磷排放过量造成环境承载负担过重等环保等问题，在工业微生物发酵过程中，如何有效提高磷利用率并减少环境污染，是急需解决的问题。

另外，屠宰废弃物因携带有病毒和病菌等也很容易污染环境，目前的处理方式主要是将其制成工业油、蛋白饲料和肉骨粉等产品，畜禽粪便则用来生产有机肥。自然堆肥时间长，发酵效果不佳，添加复合菌剂通常不能适应高温环境，对病毒和病菌的杀灭效果有限，发酵结束后仍然需要灭菌处理，生产成本高，步骤繁琐。

发明内容

史氏芽孢杆菌(Bacillus smithii)是一种耐高温的微生物菌种，具有较为广阔的工业应用前景，其常规发酵培养过程中培养基需要加入较高含量的磷元素成分来保证其生长繁殖，考虑到对环境的保护，本发明提供了一种史氏芽孢杆菌的减磷培养基。

本发明提供的史氏芽孢杆菌减磷培养基，按质量百分含量计，成分为：葡萄糖1.5％，玉米淀粉0.5％，豆粕粉1％、牛肉膏1％，玉米蛋白胨1％，米糠2％、氯化钠0.5％，谷氨酸0.05％，耐热植酸酶0.25U/mL，无菌水余量。

上述培养基配方中，葡萄糖、玉米淀粉主要为史氏芽孢杆菌提供碳源，豆粕粉、牛肉膏、玉米蛋白胨和谷氨酸提供氮源，最为关键的是耐热植酸酶，能够帮助分解玉米淀粉、豆粕粉、玉米蛋白胨和米糠中的植酸磷，提高可利用的磷元素比例，进而为史氏芽孢杆菌提供生长繁殖所需要的磷。其中葡萄糖与玉米淀粉分别为速效碳源与迟缓碳源，质量比例为3:1时史氏芽孢杆菌发酵过程中生物量更高。复合氮源以迟缓氮源为主，是因为耐热植酸酶对各原料的降解不仅有利于磷的释放，同时也可加快蛋白等营养物质的释放与利用。

本发明还提供了一种史氏芽孢杆菌的液体发酵方法，是先在液体发酵罐中装入权利要求1所述减磷培养基，取史氏芽孢杆菌种子液转接到发酵罐进行发酵，发酵条件：pH值6.0～6.5，罐压0.03～0.05Mpa，风量0.5m³/h～1.0m³/h，搅拌速度100rpm～400rpm，培养温度55℃，发酵时间48h。

上述发酵方法可以大规模工业化实施，发酵条件温和，易于控制，发酵时间短，发酵废液含磷量低，不污染环境。

优选的，上述发酵方法中，每30L减磷培养基对应加入100mL史氏芽孢杆菌种子液。

本发明还提供了一种史氏芽孢杆菌粉，是将上述方法发酵获得的发酵液经离心，取沉淀，加入保护剂，再进行喷雾干燥获得，所述喷雾干燥的条件为：进风口温度150-180℃；出风口温度60-80℃；进料速度8-15ml/min，保护剂为海藻糖及山梨醇组成的复合保护剂，添加保护剂是为了减少菌体在干燥过程中的死亡，提高收率。

本发明还提供了一种利用史氏芽孢杆菌发酵处理屠宰废弃物的方法，是使用上述史氏芽孢杆菌粉与屠宰废弃物按照1:100的质量比进行混合，控制混合物水分含量为45～65％，60℃发酵10～25天，期间每2天抖拌一次。

所述屠宰废弃物主要包括待宰圈清理产生的粪便，屠宰车间生产过程中割下的碎肉及碎骨、畜血和屠宰加工产生的副产物以及生活垃圾、锅炉废渣等。