一种用于处理餐厨废弃物的四联活菌剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于环境资源化利用与微生物工程领域，具体涉及一种用于处理餐厨废弃物的“四联”活菌剂及其制备方法与应用。
背景技术
餐厨剩余物，又称餐厨垃圾，是居民在餐厨生活消费过程中形成的废弃物或 剩余物，主要包括粮食、蔬菜、油脂和肉骨等，极易腐烂变质，散发恶臭，传播 细菌和病毒。但是餐厨垃圾富含淀粉、纤维素、蛋白质和脂类等有机营养物质， 因此又是一种具有很高应用价值的资源。目前餐厨垃圾的处理方法主要是填埋、 焚烧、堆肥、饲料化等单一处理方式，据统计餐厨垃圾每日填埋量达到4000吨。 由于餐厨垃圾成分复杂，易变质，含有病菌及有毒有害物质，所以采用简单单一 的处理方式不仅达不到无害化、减量化和资源化的效果，同时占用大量土地并产 生大量渗滤液，对环境和土壤造成二次污染。
利用微生物菌剂处理餐厨垃圾已有一些报道(杨丹丹，潘冬梅等,餐厨垃圾乳酸茵发酵生产生物饲料的研究，中国农学学报2016，32(26))，专利中也有所提及(专利CN201110365606一种餐厨垃圾发酵复合菌及其制备方法)。该专利 CN201110365606公布的方法和技术与本案最为相近。但是，该专利中存在以下问题：1)所述单一菌株发酵菌剂通过脱水干燥所得，菌体活性存在质疑。2)几种菌剂混合后菌株活性是否存在相互排斥，菌株存活率也存在问题。3)该专利仅仅阐述了一种餐厨垃圾发酵复合菌及其制备方法，无餐厨垃圾处理工艺方法和处理效果，难以信服。
发明内容
发明目的：本发明要解决的技术问题是提供一种用于处理餐厨废弃物的“四联”活菌剂，以解决现有技术中餐厨垃圾水分含量高、成分复杂、数量众多、水分含量高，无法实现资源化利用的问题。
本发明还要解决的技术问题是提供上述用于处理餐厨废弃物的“四联”活菌剂的制备方法。
本发明最后要解决的技术问题是提供上述用于处理餐厨废弃物的“四联”活菌剂的应用。
技术方案：
一种用于处理餐厨废弃物的“四联”活菌剂，包括如下菌株：蔬菜芽胞杆菌、地衣芽孢杆菌、酿酒酵母、解脂酵母；
所述的为蔬菜芽胞杆菌为蔬菜芽胞杆菌CICC 10676，所述的酿酒酵母为酿酒酵母CICC 1421，所述的解脂亚罗酵母为解脂酵母CICC 1444，所述的地衣芽孢杆菌为地衣芽孢杆菌CICC 10037。
所述的地衣芽孢杆菌、酿酒酵母、解脂酵母、蔬菜芽胞杆菌的质量比为 0.1～1.5:0.2～3:0.2～3:0.1～1.5。
其中，所述地衣芽孢杆菌、酿酒酵母、解脂酵母、蔬菜芽胞杆菌与保护剂混合，所述的保护剂包括如下组分：麦芽糊精、蔗糖、海藻糖、吐温。。
上述用于处理餐厨废弃物的“四联”活菌剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)分别通过发酵获得地衣芽孢杆菌发酵液、酿酒酵母发酵液、解脂酵母发酵液、蔬菜芽胞杆菌发酵液，向各发酵液中分别加入保护剂，冷冻干燥，获得地衣芽孢杆菌冷冻粉剂、酿酒酵母冷冻粉剂、解脂酵母冷冻粉剂、蔬菜芽胞杆菌冷冻粉剂；
(2)将地衣芽孢杆菌冷冻粉剂、酿酒酵母冷冻粉剂、解脂酵母冷冻粉剂、蔬菜芽胞杆菌冷冻粉剂按质量比为0.1～1.5:0.2～3:0.2～3:0.1～1.5混合，得到用于处理餐厨垃圾的“四联”活菌剂。
其中，所述的酿酒酵母为酿酒酵母CICC 1421，所述的解脂亚罗酵母为解脂酵母CICC 1444，所述的地衣芽孢杆菌为地衣芽孢杆菌CICC 10037，所述的蔬菜芽胞杆菌为蔬菜芽胞杆菌CICC 10676。
步骤(1)中，所述的冷冻干燥条件如下：保护剂与菌体平衡时间为60min，厚度为0.5cm，混合后真空冷冻干20h～24小时，可获得含水量为1％～2％，冻干存活率达94.6％的单一菌剂。在此条件下冷冻干燥的菌剂以真空条件、4℃储存在硼硅酸盐玻璃瓶中，用丁基橡胶塞密封，在6个月内活菌数仍保持95％以上。
步骤(1)中，所述保护剂包括如下组分：麦芽糊精、蔗糖、海藻糖、吐温，其中麦芽糊精、蔗糖、海藻糖、吐温的质量比为5:5:0.9:0.3。
步骤(1)中，所述保护剂与发酵液的比例为1～30g：100ml。
上述用于处理餐厨废弃物的“四联”活菌剂的制备方法制备得到的“四联”活菌剂在本发明的保护范围之内。
上述“四联”活菌剂在降解餐厨废弃物中的应用在本发明的保护范围之内。
一种“四联”菌剂处理餐厨废弃物的方法，包括如下步骤：
(1)餐厨废弃物通过筛选设备挑拣，除去塑料、餐巾纸、一次性筷子、金属物等杂质；
(2)将除去(1)中杂质的餐厨垃圾进行搅碎和粗过滤，制成餐厨废弃物浆液中，其水分含量60～85％；
(3)将“四联”菌剂接种到餐厨废弃物浆液，接种量为10g～300g菌剂/吨餐厨垃圾，发酵培养，发酵温度20～40℃，发酵时间3～7天，发酵pH控制在 5.0～7.0。
有益效果：经过“四联”菌剂处理的餐厨垃圾不但无臭，并且有一定的酒味和酸味，色泽暗黄，达到混合微生物菌剂国家标准，经过施肥实验表明，对植物有较好的促生长作用。本发明通过四联菌剂处理的餐厨垃圾实现了资源化利用，变废为宝。本法名制备的微生物菌肥在紫江草和绿化带植物上施肥后，能明显促进生长。
附图说明
图1“四联菌剂”处理后的微生物菌肥色泽，编号只是实验过程中的一个数字标记，并不代表任何意义。
图2利微生物菌肥施肥效果图对比图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作出详细阐述。
实施例1：菌株发酵方法。
(1)地衣芽孢杆菌CICC 10037：
种子培养基：蛋白胨5.0g/L、酵母提取物3.0g/L、NaCl 5.0g/L，pH调至 7.0；
种子培养条件：温度37℃，摇床转速240转/分钟，培养时间12-24小时，光密度OD600nm达到0.6-0.8。
地衣芽胞杆菌高密度发酵：
高密度发酵培养基(质量百分比)：玉米淀粉0.5％，糖蜜1％，磷酸二氢钾 0.5％，磷酸氢二钾0.5％，酵母膏0.05％,硫酸镁0.1％，硫酸锰0.02％，土豆汁1％， pH7.0-7.5
高密度发酵条件：培养温度是37度，转速200rpm，发酵全程控制pH不低于6.5。发酵时间36-48小时，通过菌落计数达到30-35亿CFU/毫升。
菌剂冻干制备：按比例取100ml地衣芽胞杆菌发酵液，加入适量的保护剂(如2％)，在真空下进行冻干制备菌剂，。冻干保护剂配方：麦芽糊精、蔗糖、海藻糖、吐温的质量比为5:5:0.9:0.3，收集菌剂冻干粉即可。
(2)酿酒酵母CICC 1421：
种子培养基：土豆汁20％，葡萄糖2％。温度30℃，摇床转速220转/分钟，培养时间24～30小时，光密度OD600nm达到0.4-0.8。
高密度发酵培养基：糖蜜20g/L、土豆淀粉10g/L、酵母粉7.5g/L、磷酸二氢钾0.25g/L，pH6.5，培养温度30℃，转速250rpm。发酵时间36-48小时，通过菌落计数达到8-10亿CFU/毫升，收集发酵液备用。
酿酒酵母菌剂冻干制备：按取100ml酿酒酵母发酵液，加入适量的保护剂(如2％)，在真空下进行冻干制备菌剂。冻干保护剂配方：麦芽糊精、蔗糖、海藻糖、吐温的质量比为5:5:0.9:0.3，收集菌剂冻干粉即可。
(3)解脂亚罗酵母CICC 1444：
本实例采用培养方法同酿酒酵母的培养方法，发酵时间36-60小时，菌落计数达到6-8亿CFU/毫升。
解脂亚罗酵母菌剂冻干制备同上。
(4)蔬菜芽胞杆菌CICC 10676：
培养基：糖蜜10g/L，葡萄糖10g/L，酵母粉7.5g/L，磷酸二氢钾0.3g/L， pH6.5，培养温度30度，转速250rpm。发酵时间36-48小时，通过菌落计数达到10-15 亿CFU/毫升，收集发酵液备用。菌剂冻干粉制备同上。
将地衣芽孢杆菌CICC 1003、酿酒酵母CICC 1421、解脂亚罗酵母CICC 1444、蔬菜芽胞杆菌CICC 10676按照冻干粉的质量比为1：1：1：1混合，再接种到经过预处理的餐厨废弃物中，所述餐厨废弃物的含水比例为60％～70％，pH调至 6.5-7.0，进行处理3-5天。经过“四联菌剂”处理的餐厨剩余物转化为微生物菌肥(菌剂，达到国家微生物菌肥标准)。
利用得到的微生物菌肥，进行田间实验和城市绿化带施肥，结果显示效果良好，实现了餐厨剩余物的资源化利用。
实施例2：
(1)地衣芽孢杆菌CICC 10037：
种子培养基：蛋白胨3.0g/L，酵母提取物2.0g/L，NaCl 2.5.0g/L，pH调至 7.0；
种子培养条件：37℃，摇床转速240转/分钟，培养时间12-24小时，光密度 OD600nm达到0.4-0.6。
地衣芽胞杆菌高密度发酵：
高密度发酵培养基：玉米淀粉0.25％，糖蜜0.8％，磷酸二氢钾0.25％，磷酸氢二钾0.25％，酵母膏0.03％，硫酸镁0.1％，硫酸锰0.02％，土豆汁1.5％，pH7.0-7.5转速200rpm,发酵全程控制pH不低于6.5.发酵时间36-48小时，通过菌落计数达到25-30亿CFU/毫升。
菌剂冻干制备：按比例取100ml地衣芽胞杆菌发酵液，，加入适量的保护剂(如2％)，在真空下进行冻干制备菌剂。冻干保护剂配方麦芽糊精、蔗糖、海藻糖、吐温的质量比为5:5:0.9:0.3，收集菌剂冻干粉即可。
(2)酿酒酵母CICC 1421：
种子培养基：土豆汁20％，葡萄糖2％。
高密度发酵培养：糖蜜10g/L、土豆淀粉5g/L、酵母粉5g/L、磷酸二氢钾0.5g/L，pH6.5，培养温度30℃，转速250rpm。发酵时间36-48小时，通过菌落计数达到6-8亿CFU/毫升，收集发酵液备用。
酿酒酵母菌剂冻干制备：按取100ml酿酒酵母发酵液，加入适量的保护剂(如2％)，在真空下进行冻干制备菌剂。冻干保护剂配方：5％麦芽糊精+5％蔗糖+0.9％海藻糖+0.3％吐温，收集菌剂冻干粉即可。
(3)解脂亚罗酵母CICC 1444：
本实例采用培养方法同酿酒酵母的培养方法，发酵时间36-60小时，菌落计数达到6-8亿CFU/毫升。
解脂亚罗酵母菌剂冻干制备同上。
(4)蔬菜芽胞杆菌CICC 10676：
培养基：糖蜜10g/L,葡萄糖10g/L，酵母粉7.5g/L,磷酸二氢钾0.3g/L，pH6.5,培养温度30度，转速250rpm。发酵时间36-48小时，通过菌落计数达到10-15 亿CFU/毫升，收集发酵液备用。菌剂冻干粉制备同上。
将地衣芽孢杆菌CICC 1003、酿酒酵母CICC 1421、解脂亚罗酵母CICC 1444、蔬菜芽胞杆菌CICC 10676按照冻干粉的质量比为1：2：2：1混合，按混合菌的质量分数为3％-8％接种到经过预处理的餐厨剩余物中，餐厨剩余物含水比例为 60％-70％，pH调至6.5～7.0，进行处理3-5天。经过“四联菌剂”处理的餐厨剩余物转化为微生物菌肥(标准见：中华人民共和国农业行业标准复合微生物肥料 NY/T 798-2015)。
实施例3：对比试验
采用本发明专利实施实例1的“四联”菌剂处理餐厨剩余物效果与添加购买的SKHZYE-RBFW-300餐厨垃圾发酵处理专用菌和不添加任何微生物菌剂进行比较，结果如下：
表1本发明与SKHZYE-RBFW-300餐厨垃圾发酵处理专用菌比较结果
从以上数据比较来看，本专利四联菌剂处理餐厨剩余物效果显著，添加购买的SKHZYE-RBFW-300餐厨垃圾发酵处理专用菌在处理餐厨垃圾后，总含菌量明显不足，且苔藓菌、多粘菌和诺卡氏菌生长过程中会分泌产生一定的抗生素，不适合用于微生物菌肥，只能用于处理餐厨垃圾减量化，存在比较大的缺陷。而不添加任何微生物菌剂的餐厨废弃物容易滋生杂菌，对环境产生恶劣影响。因此，本发明的“四联”微生物菌剂具有明显的效果。
利用上述微生物菌肥进行田间实验和城市绿化带进行施肥，结果显示效果良好，实现了餐厨剩余物的资源化利用。图2为利用生物菌肥处理紫江草，实验结果见表3。
表2“四联”微生物菌肥检测数据
表3生物菌肥处理紫江草的实验结果
