[发明专利]一种液态或固态瘤胃功能菌剂的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于生物质资源化利用领域，涉及一种瘤胃功能菌剂的制备、保存及使用方法，特别是对瘤胃功能菌的驯化培养、瘤胃功能菌剂的制备保存及菌剂的使用，提供对纤维素类生物质高效分解，沼气发酵产量高的菌剂的应用方法，同时也可以用于其他有机固体废弃物处理。

背景技术

农作物秸秆主要以植物细胞壁为主，其主要成分为纤维素、半纤维素和木质素，约占生物质秸秆的70～80％，其中纤维素含量约为40％～55％、半纤维素含量约为10％～25％、木质素含量约为20％～30％。三种分子之间通过不同的结合力紧密的结合在一起，其中木质素与纤维素分子之间主要以氢键结合为主，而半纤维素与木质素之间除了氢键以外，存在于半纤维素分子支链上的糖基与木质素分子之间的共价键联结成网络结构，其构成更加复杂，使得二者很难分离开。由于其复杂的化学结构导致了秸秆的难降解性。

近年，由于秸秆的不合理利用及不正确处理造成了农村环境污染问题，为了改善农村生态环境，提高农民生活质量，针对秸秆的处理技术也受到人们的关注，其中包括，秸秆作为工业原料、秸秆气化技术、秸秆液化技术、秸秆发酵制沼气技术等。但由于在秸秆厌氧发酵产沼气的过程中，大多数微生物对其降解能力低，并且存在产气速率慢、产气量低、启动时间长等问题。

反刍动物瘤胃中含有大量能够分泌各类纤维素酶的微生物，包括细菌、真菌、古细菌及原虫等。在反刍动物瘤胃内微生物之间相互协调、相互共生，构成一个稳定的动态的微生物区系，通过微生物间的协同作用将秸秆等纤维类物质高效降解转化成动物所需的营养物同时伴随甲烷气体的产生，是迄今为止被认为是降解转化秸秆等纤维素类物质效率最高的天然体系。因此，如果能够体外模拟瘤胃环境，驯化富集瘤胃微生物并将其保存，对于秸秆厌氧发酵技术提供高效的菌种来源，从而改善农村生态环境，并使生物质资源的到充分利用。

发明内容

本发明的目的是为了解决当前用于纤维素类物质厌氧发酵产沼气技术中的复合微生物菌剂种类少、效率低的问题，从而提供一种具有高效降解纤维素类物质产沼气的瘤胃功能菌剂的制备、保存及使用方法。由于该瘤胃功能菌剂是由反刍动物瘤胃内容物经驯化、富集、纯化得到，其微生物组成丰富，在对纤维素等有机废物进行处理时，避免了单一一种或几种微生物处理的不彻底性，明显提高了厌氧发酵降解效率，降低处理成本并回收资源，其制备及保存方法简单、成本低，所以具有实用和推广价值。

本发明通过以下技术措施实现：

本发明的瘤胃功能菌剂的原始菌种来源于反刍动物瘤胃内容物，取出后迅速装入具有保温功能的充满惰性气体容器内，使其保持厌氧环境，作为瘤胃功能菌剂制备的原始菌种。

一种瘤胃功能菌剂的制备方法，步骤如下：

(1)瘤胃功能菌剂的驯化、富集和纯化：将含有瘤胃菌的瘤胃内容物按照体积比为10～50％接种到厌氧发酵系统中，加入磷酸缓冲溶液调节pH为7.0-7.5，按照质量比为1～10％加入纤维素类有机质作为降解底物，在温度条件为35～42℃，搅拌速率为100～500转/分，驯化富集9～20天，得到瘤胃功能菌。

(2)液态菌剂的制备：将步骤(1)得到的瘤胃功能菌压滤后，去除其中的固体物质，滤出的瘤胃功能菌液密封，并按照质量比为0.5％～4％加入甘油或海藻糖作为保护剂，保存于0～20℃环境中。

(3)固态菌剂的制备：将步骤(1)得到的瘤胃功能菌压滤脱水后滤出的固体物质，其含水率为80％～85％，按照干重质量比为0.5％～4％添加甘油或海藻糖作为保护剂，在厌氧环境下，搅拌均匀后置于40℃～105℃条件下干燥，粉末状的瘤胃功能菌剂装袋密封，于0～20℃环境条件下保存。

本发明的瘤胃功能菌剂按照其状态不同可制备成固态或液态菌剂，其制备与保存方法如下：

本发明的瘤胃功能菌剂在实际使用中，由于其微生物种类丰富，适应性强，不仅可以用于厌氧发酵还可以用于生物质堆肥、有机垃圾的处理、秸秆还田生物预处理等。使用方法为：将瘤胃功能菌剂接种于以有机质废弃物为底物，总固体浓度为1％～10％的厌氧发酵体系中，固体菌剂按照质量比为0.5％～5％接种，液态菌剂按照体积比为5％～25％接种，厌氧体系中加入磷酸缓冲溶液，保证体系pH在7.0～7.5，温度为35～42℃条件进行厌氧发酵。经过48h后，微生物活性全部恢复，纤维素酶活性将达到最高。

本发明的特点：

1、该瘤胃功能菌剂能高效降解纤维素类生物质，该菌剂中的微生物可有效破坏纤维素结构，快速分解为糖和挥发性脂肪酸，进而高效转化为沼气；