生化黄腐酸的高效制取方法

专利名称：生化黄腐酸的高效制取方法
技术领域：
本发明涉及生化黄腐酸的高效制取方法。
背景技术：
黄腐酸是一类具有生理活性的有机大分子化合物，在工业、农林种植业、畜牧业、水产养殖业、医学日化等行业得到了广泛地应用。长期以来，人们都是依赖从褐煤、风化煤等自然资源中提取腐植酸类物质，不仅提取工艺复杂，而且需要耗费大量的煤炭资源。近年来人们模仿自然界中腐植酸类物质的形成条件，利用生物发酵技术，已经成功地制取出了黄腐酸类物质，实现了黄腐酸类物质生产的工厂化和规模化。但是现在生产生化黄腐酸的过程很不规范，存在有不少的缺点，几个关键技术参数，即菌种、培养料和发酵条件没有得到深入的研究。首先是菌种。从一些公开的文献来看，有很多的方法都是直接采用天然广谱菌种(如中国专利87104531.1，中国专利92103519.5，中国专利92110708.0等)，由于天然广谱菌种成分复杂，种类不稳定，中间还杂有许多有害微生物，对黄腐酸类物质的形成产生不利影响，从而使发酵周期长，发酵产物中黄腐酸类物质含量低；另外一种方法是在培养料中加入了抑制剂(见中国专利94103519.0)，但是它在抑制有害微生物的同时也抑制了有益微生物的生长，影响了微生物的生长及有机物的降解，使发酵周期延长，发酵不彻底；还有一种方法是在培养料中加入了少量的放线菌(见中国专利97118762.2)，但是资料公开不充分，另外因为黄腐酸类物质的生成是细菌、放线菌、丝状真菌等多种微生物共同作用的结果，所以仅仅加入放线菌作用很有限，达不到满意的效果；二是发酵物料。一些黄腐酸的生产企业生产过程中对黄腐酸生产原料中的农作物秸秆、锯末等有机废料没有进行任何检测，里面添加的一些无机盐和生长因子的数量和比例也很随意，往往是根据经验进行配料，而没有对黄腐酸生产的各种营养条件进行深入研究，如营养条件中最重要的发酵物料中的碳氮比(C/N)、碳磷比(C/P)、含水量等没有一个确定的标准衡量，因此生产条件容易变化，导致产品质量不稳定，不利于质量控制；三是发酵条件。现有公开的资料中对发酵条件的控制非常模糊，对诸于温度、水分、发酵时间等重要条件没有一个衡量的基准，不适应于现代化高标准生产的要求。

发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种简单实用的生化黄腐酸菌种的选育方法。利用这一方法可以大量地富集培养自然界中存在的腐植酸生产菌种，促进发酵物料中黄腐酸类物质的生成。
本发明的另一个目的在于提供接种该生化黄腐酸菌种来高效制取生化黄腐酸的新工艺。
生化黄腐酸的形成是有机物料与微生物、水分、氧气等多种因素相互作用的结果，其中最关键的是微生物菌种。要从有机物料含有的土著微生物混合菌群中分离出对生化黄腐酸形成起作用的各个菌种，再进行组合培养，形成特定的腐植酸生产菌种是一件非常困难的事，目前难以做到；但是如果从自然界中腐植质非常丰富的地方收集混合菌种进行富集培养，再有针对性的加入几支特定菌种以形成特定的腐植酸生产菌种来接种进行工业发酵，从而对发酵原料中的土著微生物混合菌群进行引导，使有益菌群形成生长优势，对有害微生物产生竞争性抑制，显然可以明显加快发酵速度，促使发酵朝黄腐酸生成方向进行，提高发酵产物中黄腐酸类物质的含量。基于这个思路，本发明人对腐植酸菌种的采集、培养、搭配进行了多次的实验，得到了一组优异的腐植酸生产菌种。接种发酵结果表明，效果非常理想。
下面详细介绍本发明的内容。
生化黄腐酸菌种的选育包括菌种的采集和扩大培养两个步骤。
菌种的采集地点要在有机质含量丰富、土壤的腐植程度高的地方，如经多年腐败的落叶、草丛下面的表土，因为在这种腐植化程度较高的环境里，经过长期的自然选择，土壤里含有的土著微生物中，对腐植酸形成有利的菌种占据了绝对的优势。最好在不同的地点多采集一些土样混合，这样可以使菌谱更全面，适应性更广。
此外，在菌种培养过程中，加入几支活性酵母菌、绿色木霉和丝状真菌，以加快微生物的生长速度和有机物的降解速度。
加入的活性酵母菌能分泌多种B族维生素、激素等生理活性物质，能促进细菌和放线菌的增殖；加入的绿色木霉能快速分解木质素，加快有机质的腐熟；在生产中本发明人还从山上的枯枝上长出的白霉中分离出一支白色的丝状真菌，其对纤维素、木质素的分解能力也非常强。
为了加快有机物料中纤维素、半纤维素物质的分解速度，往菌种中加入少量的新鲜牛粪。
将酵母菌、绿色木霉及丝状真菌分别培养后与采集到的腐植土、新鲜牛粪一起混合进行富集培养，富集培养基的组成为玉米粉8～20％ 豆粕5～15％ 麸皮20～70％ 草炭10～30％木屑10～25％油脂0～6％ 蜂蜜1～5％ 硫酸镁0.1～0.3％ 磷酸二氢钾0.3～0.5％培养好的混合菌种可以作为生化黄腐酸菌种使用。
本发明所采用的生化黄腐酸发酵物料由有机营养组份、无机营养组份组成，其重量配比为有机营养组份100无机营养组份6～12。
本发明中的有机营养组份主要包括各种农作物秸秆、草粉、锯末、麸皮、啤酒糟、玉米粉、豆粕、草炭等有机物料，另外添加少量的油脂和糖类可以加快发酵起动速度，缩短升温时间；无机营养组份是指磷酸二氢钾、碳酸氢铵、尿素、硫酸镁、磷酸二铵、过磷酸钙等。
本发明的发酵物料中，碳氮比(C/N)控制为25～35∶1，碳磷比(C/P)控制为95～120∶1，含水量控制为55％～65％。优选C/N比30～35∶1，C/P比110～115∶1，含水量60％～65％。
本发明的接种发酵法生产黄腐酸工艺主要包括原料粉碎、配料混合、接种、发酵和后处理等几个阶段，具体步骤如下1.原料粉碎将发酵物料中各个组份充分粉碎后过40目筛，以利于原料混合及微生物分解利用，提高原料的利用率；2.配料混合将粉碎后的原料按比例混合，无机营养原料先用水充分溶解后加入，搅拌均匀；3.接种将选育出来的生化黄腐酸菌种均匀地加入发酵物料中；4.发酵将配制好的发酵物料用透气的编织袋装好，送入专用的玻璃温室内堆垛发酵；发酵室内温度由室温上升至65℃约需1天左右，保持36小时；然后由65～45℃保持5～7天；由45℃至室温或略高于室温保持4～7天，以测定发酵料中的水溶性腐植酸不再增加为终点，发酵完全的物料中含有稳定的腐植酸、氨基酸、核酸等物质。发酵过程中可采用通风供氧、向发酵物料均匀喷水等方法来进行温度调节；5.后处理把发酵好的物料晒干或烘干就得到了含有生化黄腐酸的粗制品，可以直接用于农业、畜牧业和水产养殖业。也可以用浓度很低的烧碱溶液对发酵料进行提取，以去除其中的一些不溶物及杂质，再通过酸化、浓缩或喷雾干燥得到较纯的生化黄腐酸制品。
本发明的优点在于1、生化黄腐酸菌种的选育方法简单有效，可操作性强；选育出来的生产菌种发酵能力强，适应性广；2、生产中通过添加特定的黄腐酸生产菌种来定向发酵，克服了直接利用天然广谱菌种发酵带来的随意性和不确定性，缩短了发酵周期，增加了发酵产物中水溶性腐植酸的含量，降低了生产成本，提高了生产效益；3、所采用的原料来源广泛，价格低廉，通过发酵后变废为宝，大大增强了这些农林废弃物的经济效益；4、原料中本来含有的和活性酵母菌、乳酸菌生长过程中产生的各种氨基酸、辅酶、激素、维生素及其它生长因子能够充分满足微生物生长的需要，不需额外添加，降低了生产成本；5、发酵生产过程中通过对原料的营养配比、水分、温度、湿度、通风量等技术参数的严格控制来进行科学生产，产品质量、生产过程容易控制，黄腐酸含量高；6、发酵产品中含有大量的水溶性黄腐酸、氨基酸、核酸类物质，粗制品可以直接应用于农林种植业、畜牧业、水产养殖业，提纯的黄腐酸制品可以广泛应用于工业发酵、医药保健、农药、日化等行业。
综上所述，本发明从菌种选育入手，通过有效地选择生产菌种，合理地选择原辅材料，严格控制培养物料中的C/N比、C/P比、含水量以及各种营养元素和微量元素的数量和比例，掌握生化黄腐酸的生产规律，从而提高发酵水平，是适用于广大黄腐酸生产企业的一项新型实用技术。
具体实施例方式
下面通过实施例对本发明作进一步的说明。
本发明所述的生化黄腐酸菌种的采集地点包括一、覆盖有多年腐败落叶的表土。在这种纤维素和木质素含量丰富的环境里，放线菌及梭状芽孢杆菌占据主导地位；二、草丛、菜园等有机质丰富的地方。在这种土壤中以酵母菌、乳酸菌及丝状真菌为主；三、新鲜牛粪。新鲜牛粪中含有大量的纤维素和半纤维素分解菌，这对于加快有机物料的分解非常有利。另外加入的几支菌种是对混合菌种起加强和补充作用。
实施例1从上述的三个不同地点分别采集样本，再加入培养好的几支菌种，其中活性酵母菌采用麦芽汁摇瓶振荡培养32～40小时，绿色木霉和白色丝状真菌采用麸曲培养5～7天至孢子成熟。生产菌种扩培采用的培养基组成及重量配比为玉米粉15％豆粕12％麸皮54％ 草炭8％木屑5％油脂2.2％ 蜂蜜3％ 硫酸镁0.3％ 磷酸二氢钾0.5％培养基高温灭菌，每100公斤培养基中加入采集到的土壤各1.5公斤，新鲜牛粪1公斤，培养好的活性酵母和麸曲孢子各0.2公斤，通风培养48小时即可作为生化黄腐酸菌种使用。
实施例2发酵物料中有机营养组分配制为锯末40％、柱花草粉22％、啤酒糟10％、麸皮10％、玉米粉8％、油脂5％、豆粕5％。
每100公斤有机营养组分中加入7公斤无机营养组分，具体为尿素4公斤、磷酸二氢钾1.5公斤、硫酸镁0.3公斤、磷酸二铵1.2公斤。
将发酵物料配齐后加入培育好的生化黄腐酸菌种5公斤，充分混合均匀，装袋送入玻璃温室内发酵，具体发酵过程如前所述。
实施例3发酵物料中有机营养组分配制为锯末32％、草炭40％、麸皮12％、玉米粉8％、大豆8％。
每100公斤有机营养组分中加入8.5公斤无机营养组分，具体为碳酸氢铵1.5公斤、尿素3.5公斤、磷酸二氢钾2公斤、硫酸镁0.5公斤、磷酸铵1公斤。
将无机营养组分用水充分溶解后加入有机营养组分中，再加入培育好的生化黄腐酸菌种3公斤，以及上次发酵好的黄腐酸混合物3公斤，充分混合均匀后发酵。
权利要求
1.一种生化黄腐酸的高效制取方法，通过富集培养天然的生化黄腐酸菌种来定向发酵生产黄腐酸，其特征在于生产菌种是从野外腐植质非常丰富的地方采集土样后，另外加入活性酵母菌、绿色木霉和丝状真菌以及少量的新鲜牛粪进行富集培养，形成特定的黄腐酸生产菌种。
2.根据权利要求1所述的生化黄腐酸的高效制取方法，其特征在于生产菌种富集培养基的组成为玉米粉8～20％ 豆粕5～15％ 麸皮20～70％ 草炭10～30％木屑10～25％油脂0～6％ 蜂蜜1～5％ 硫酸镁0.1～0.3％ 磷酸二氢钾0.3～0.5％
3.根据权利要求1所述的生化黄腐酸的高效制取方法，其特征在于，本发明所采用的生化黄腐酸发酵物料由有机营养组份、无机营养组份组成，其重量配比为有机营养组份100∶无机营养组份6～12。
4.根据权利要求1所述的生化黄腐酸的高效制取方法，其特征在于，本发明中的有机营养组份主要包括各种农作物秸秆、草粉、锯末、麸皮、啤酒糟、玉米粉、豆粕、油脂、草炭等；无机营养组份是指磷酸二氢钾、碳酸氢铵、尿素、硫酸镁、磷酸二铵、过磷酸钙等。
5.根据权利要求1所述的生化黄腐酸的高效制取方法，其特征在于发酵物料中，碳氮比(C/N)控制为25～35∶1，碳磷比(C/P)控制为95～120∶1，含水量控制为55％～65％；优选C/N比30～35∶1，C/P比110～115∶1，含水量60％～65％。
6.根据权利要求1所述的生化黄腐酸的高效制取方法，其特征在于发酵生产工艺主要包括原料粉碎、配料混合、接种、发酵和后处理等几个步骤。
全文摘要
一种生化黄腐酸的高效制取方法，主要是利用自然界中存在的腐植酸生产菌种和辅助菌种，经过富集培养而形成特定的黄腐酸生产菌种。发酵物料包括农作物秸秆、锯末等农林有机废弃物和一些无机营养组分，通过加入黄腐酸生产菌种以及严格控制原料的营养配比、水分、温度、湿度、通风量等技术参数来定向发酵生产黄腐酸，具有发酵周期短、生产成本低、黄腐酸含量高、产品质量、生产过程容易控制等优点，发酵产品中含有大量的水溶性黄腐酸、氨基酸、核酸等物质，可以广泛应用于农林种植业、畜牧业、水产养殖业、工业发酵、医药保健、农药、日化等行业。
文档编号C08H99/00GK1706880SQ200410048679
公开日2005年12月14日 申请日期2004年6月11日 优先权日2004年6月11日
发明者郭伟光 申请人:郭伟光