[发明专利]一种固体菌剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及纤维质废弃物利用领域，尤其涉及一种固体菌剂及其制备方法和应用。

背景技术

饲料是发展畜牧业的物质基础，而大量的多纤维粗饲料又是世界上一笔取之不尽、用之不竭的饲料资源。

纤维质粗饲料资源包括农作物的秸秆、皮、壳、芯、废弃木材、锯末等，据统计，全世界每年的农作物秸秆产量约40多亿吨，我国每年约有7～8亿吨。这些资源粗纤维含量高，蛋白质少，粗灰分多，适口性差，不适于直接作饲料，长期以来大都被烧掉或者部分还田，而作为饲料利用的尚不到五分之一，资源利用率低而污染严重。

玉米芯属木质纤维素类生物质原料之一，在自然界的纤维质废弃物中占有很大比例。玉米芯结构复杂而成分单一，主要是纤维素、半纤维素和木质素，含有丰富碳源，但由于纤维素、半纤维素和木质素的紧密缠绕使其成为慢利用碳源。

多年来，许多国家致力于研究多种方法对纤维质粗饲料进行加工处理，包括化学、物理、生物学方法在内，使其转化成适口性良好、营养价值高的饲料。其中，最有前景的是微生物发酵法，该方法既不需要太复杂的设备和过多的能量消耗，又不需高温、高压、强酸、强碱等较为极端的条件。

微生物发酵法是通过微生物对纤维质粗饲料进行充分发酵利用生产纤维素酶添加剂，用于提高饲料利用率，改善饲料的营养价值，降低饲料成本，提高经济效益，具有广阔的开发前景。

目前国内普遍使用的固体菌剂有两种：纯化的单一菌剂和简单混合菌剂。纯化的单一菌剂是在自然环境中筛选优良的产酶单菌株，再通过一定的诱变手段，获得工业化大规模生产的产酶菌株，再吸附到特定载体上制成的菌剂。但自然环境中对纤维素、木质素等成分的降解是多种微生物协同完成的，微生物之间相互协调、相互制约，使产生的水解酶之间的比例处于一种最适降解状态。而纯化的单一菌剂中的菌种由于失去了自然条件下长期处于协同关系的其他菌的共存，其产酶能力大大降低，所产纤维素复合酶系往往不全，对发酵条件要求较高，且易受污染。

简单混合菌剂是将两种或两种以上的产酶菌种按一定的比例混合，吸附于适宜的载体上制成。人为地简单混合，各种菌之间是否具有协同关系，是否产生拮抗作用还有待证实。

发明内容

本发明提供了一种固体菌剂的制备方法，该方法操作简便，获得的固体菌剂微生态稳定。

一种固体菌剂的制备方法，包括：

(1)将自然选取的玉米芯静置培养，获得培养物A；

(2)在所述培养物A中接入黑曲霉(Aspergillus niger)和麦曲；混合培养，获得所述固体菌剂。

本发明利用在自然选取的玉米芯上自然生长的天然菌群对接入的产酶微生物进行驯化，获得了一种微生态稳定的固体菌剂。

为利于微生物的生长繁殖，所述玉米芯粉碎成1～2mm片段后再进行静置培养。如无特殊说明，本发明中的玉米芯均为被无菌粉碎成1～2mm的片段。

步骤(1)中，所述静置培养的温度优选为28～32℃，培养时间优选为20～30小时。合理的培养温度使玉米芯上的天然菌群能自然生长，合理的培养时间使所述天然菌群不会因生长过盛而影响产酶微生物的生长。

本发明可选用黑曲霉(Aspergillus niger)ZJU-RYD1，为浙江大学食品科学与发酵工程研究所保藏。也可选用其他可发酵生产纤维素复合酶系中的一种或多种酶的黑曲霉(Aspergillus niger)。

所述黑曲霉(Aspergillus niger)优选经活化后配制成1×108～109spores/mL的孢子悬液再进行接种；接种量为8～12mL/100g玉米芯。

所述麦曲与玉米芯的重量比优选为4～6∶100。优选地，所述麦曲为生麦曲，由安吉乌毡帽酒厂提供。与熟麦曲相比，生麦曲中微生物种类较为丰富，能够分泌更多更丰富的酶类。

步骤(2)中，所述混合培养的温度为29～31℃，培养环境湿度控制在90～100％，培养时间为45～50小时。

本发明还提供了利用所述制备方法制得的固体菌剂。所述固体菌剂微生态稳定、能对纤维基质进行糖化发酵产生纤维素复合酶系，利用这种微生态群系可以进行较为粗放的发酵，不必担心污染问题，实现对纤维基质的低成本高性价比生物转化。

本发明还提供了所述固体菌剂在生产纤维素复合酶系中的应用，包括：

将玉米芯、苹果皮、麦麸、水混合，接入所述固体菌剂，搅拌均匀，静置培养，获得所述纤维素复合酶系。

将该纤维素复合酶系与适宜的载体混合，还可制成纤维素酶制剂，用作饲料添加剂，提高饲料利用率，改善饲料品质。