[发明专利]利用稻草生产黄腐酸的方法

说明书

技术领域：

本发明与生物发酵技术有关，特别与利用生物技术综合开发利用农业废弃物有关，更具体地说与通过微生物复合菌群发酵稻草生产生化黄腐酸的方法有关。

背景技术

农作物秸秆是一种有机物，其中碳、氧、氢三种化学成分总和占95％以上，其余为钾、氮、磷、硅、钙、镁、硫、铁、镁等矿质元素；有机成分以纤维素、半纤维素为主，其次是木质素、蛋白质、脂肪、灰分等。稻草主要成分为：全氮8.1克/千克，全碳426.1克/千克，碳/氮(C/N)52.6，水溶性氮2.7克/千克，水溶性碳45.7克/千克，水溶性碳/氮(C/N)16.9，半纤维素177.9克/千克，纤维素288.4克/千克，木质素61.3克/千克，二氧化硅152.3克/千克。我国每年有稻草约1.8亿吨，占全国秸秆总量的25.4％，是我国第一大秸秆资源，是开发新型有机物原料的宝贵资源。目前约10～20％的稻草秸秆作草食动物饲料；20％左右直接作为燃料或生物质能源；造纸或其它工业原料不到3％，其余的大部分稻草秸秆被闲置废弃形成新的农业垃圾或就地焚烧污染环境。

黄腐酸是一类成分较为复杂的混合物，含有大量具有生长活性的酶类、氨基酸、维生素等生理效应物质以及微量元素养分，对促进植株生长发育、健壮根系有显著功效。也是目前发现的能最有效调节叶面气孔开张度的生理活性物质，应用于农业生产上可协调植物叶面气孔对蒸腾、干旱的调控效应，保持植株和土壤较多的水分过度蒸发，从而增强植物抗旱性能。目前国内外生产黄腐酸主要：①利用泥炭、褐煤以及风化煤等煤炭资源，通过化学方法降解，然后提取黄腐酸类物质。该法对环境有不利影响；②模拟天然黄腐酸生成过程，以多元酚、醌、尿素、木质素。纤维、含氮有机物等进行氧化合成黄腐酸类混合物，该法成本一般比较高；③以农副产品的下脚料如糖渣、果渣、啤酒厂废酵母等为原料，利用生物发酵生产黄腐酸，目前该方法受原料资源本身特性差异，需要针对不同的物料筛选特定的微生物群落更有利于提高效率。

发明内容：

本发明的目的是为了提供一种能大大缩短发酵周期，大大提高发酵效率和黄腐酸收率，利于环保的利用稻草生产生化黄腐酸的方法。

本发明的目的是这样来实现的：

本发明利用稻草生产生化黄腐酸的方法，该方法包括以下步骤：

1)配备稻草秸杆和养分：养分包括麸皮、糠皮、豆粕或花生饼、氮源，麸皮和糠皮主要提供磷、铁、钙、镁、钾等矿质养分以及维生素等微生物生长所需的生长因子，麸皮与糠皮按照2∶1比例混合；豆粕或花生饼主要提供微生物快速生长所需蛋白质、氨基酸等养分，氮源主要提供微生物快速生长所的氮素养分；

2)稻草秸杆软化处理：机械破碎稻草至变软，浸泡于重量百分浓度3～4％的石灰水溶液中，24～48h后捞出，软化好的稻草质地柔软，茶褐色，含水量60～70％(将草紧拧见水渍而不下滴)，稻草不同于其它农作物秸秆，由于水稻是典型的喜硅作物，其茎叶干物质中含SiO₂达15％～20％，水稻秸秆硅质不仅存在于硅质细胞内，而且在所有表皮细胞表面都积累有许多硅质化大分子不可溶解的晶体结构，这种硅化物晶体结构在细胞壁与半纤维素、木质素形成角质—硅—蜡层特殊屏障结构，使得稻草表皮的机械强度远远高于其它作物秸秆，从而构成保护稻草秸秆被生物降解的特殊屏障。因此，稻草秸秆微生物发酵前的软化处理，破坏其“特殊屏障”是以下深度发酵制备黄腐酸的关键技术环节；

3)第一阶段微生物发酵：经充分软化处理的稻草秸秆，按高1～1.5米、宽1.5～2米，分三层接种堆积发酵，其中一、二层各厚30～60cm，第三层20～50cm，分别在各层之间接种发酵混合菌剂，撒施养分，每吨稻草秸秆混合菌剂用量20～100kg、养分100～200kg，各层之间养分及菌种至下而上按照重量比4～5∶3～4∶1～2分配，接种完成后将发酵堆体顶和四周稍压实拍平，用直径3～5cm的棍每隔50～70cm从顶部垂直向下打洞，再覆薄膜和草帘保湿保温，当料温上升到至少60℃时，维持24-48小时，翻堆至少2次，完成第一阶段微生物发酵；

4)第二阶段微生物发酵：经过第一阶段的发酵所得的发酵物料基本形成固液混合物，再次接种混合发酵菌液，并补充微生物生长所必需的养分，完成第二阶段固液混合物深度发酵过程，每吨固液混合物用混合发酵菌液量控制在20～50kg，养分补充量为第一阶段用量的50～70％，第二阶段为糖化固液混合物深度发酵；