弗氏超級菌肥發酵工藝的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種弗氏超級菌肥發酵工藝，包括以下幾步：將誘變馴化的弗氏快生菌種接種到培養基A上，在無菌條件下，經過搖床培養獲得快生菌群，然后將快生菌接種到種子罐內，在培養基B上，經過24小時擴大培養獲得快生弗氏菌群；將所述的快生弗氏菌群接種到特定培養基C中，在發酵罐內，經過72～96h連續培養，直至達到發酵終點，酵罐內的調控參數包括：溫度為27～39℃，pH為7.2～7.4，轉速為150～180rpm，培養24h后補料擴大培養，發酵罐內通入最大氧通量提高氧分壓。本發明的工藝流程簡單，工藝參數易于控制，能夠高效的獲得液體菌肥和活體菌肥兩種超級菌肥。
【專利說明】弗氏超級菌肥發酵工藝
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種菌肥發酵工藝方法，具體涉及一種Frankia弗氏超級菌肥發酵工 藝。
【背景技術】
[0002] 氮素是生命元素，沒有它就沒有五光十色的動植物世界。我國現有18億畝耕地， 有2/3是中低產田，主要是缺氮肥和水，除豆科作物根瘤菌固氮能補充極少數氮素外，基本 上農作物氮肥的來源是靠化肥的補充。我國現有耕地年需化肥1.5億噸，實際用量已達 1. 2億噸，是世界上最大的化肥生產國、使用國和進口國，化肥總用量占世界25%。近15年來 我國化肥總用量增加了一倍以上，而糧食總產量僅增加9. 1%，氮素化肥的損失率高達45%， 每年浪費化肥多達100萬噸，年損失上千億元。大量、過量施用化肥，造成了土壤板結、鹽堿 化、養分流失嚴重、地下水資源和農產品受污染、農產品品質嚴重下降，甚至影響到我國部 分農產品的出口。
[0003] 生物固氮供應植物所需要的氮素，是最經濟、最有效、最環保的。但是，自生固氮 菌、聯合固氮菌能提供植物對氮素的利用和吸收是十分有限的，共生固氮菌是最有前途的， 現在生產上所用的固氮微生物菌肥（固氮菌和根瘤菌)，它們雖能補充作物部分所需要的氮 素，又能熟化土壤，促進增產，提高品質；但是它們固氮效率偏低（13. 3kgN2/hm2/y)，存在著 嚴格的宿主侵染專一性的缺點，例如豌豆根瘤菌只能在豌豆、蠶豆根部形成根瘤，大豆根瘤 菌只能在黑豆、黃豆、青豆根部形成根瘤，豇豆根瘤菌只能在豇豆、花生根部形成根瘤，宿主 范圍的狹窄，限制了菌肥的使用范圍和效能，而且它們在土壤中生存，又僅不能自生固氮， 還需要消耗土壤中已有的氮素來保存它們的生命，要想利用固氮菌和根瘤菌必須連年施菌 肥。
[0004] 弗蘭克（Frankia)氏菌肥，其固氮效率不僅高于根瘤細菌3-10倍以上，而且在土 壤中能自我繁殖，自生固氮，不需要連年施肥，當土壤中弗蘭克菌含量達到一定數量后，它 們可以在土壤中與其它有益的菌類如磷細菌、鉀細菌等組成龐大菌系，向植物提供N、P、k 營養，改良土壤理化性狀，共同快速提高土壤肥力。此外，Frankia菌在侵染結瘤上無嚴格 的種屬宿主侵染專一性，可侵染結瘤的植物數量龐大，至今已知它能侵染4亞綱7目8科25 屬240多種樹種共生結瘤固氮。但其缺點是弗氏菌自身不能侵染草本植物結瘤固氮。
[0005] 因此，現在及其需要不但能夠在土壤中自我繁殖，又具有較高的固氮效率的弗氏 菌肥。
【發明內容】
[0006] 為解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種能夠獲得液體菌肥和活體菌肥 的弗氏超級菌肥發酵工藝。
[0007] 為達到上述目的，本發明的技術方案如下： 一種弗氏超級菌肥發酵工藝，包括以下幾步： 第一步，獲得種子菌群：將誘變馴化的弗氏快生菌種接種到培養基A上，在無菌條件 下，經過搖床培養獲得快生菌群，然后將快生菌接種到種子罐內，在培養基B上，經過24小 時擴大培養獲得快生弗氏菌群； 第二步，發酵培養：將所述的快生弗氏菌群接種到特定培養基C中，在發酵罐內，經過 72?96h連續培養，直至達到發酵終點，酵罐內的調控參數包括：溫度為27?39°C，pH為 7. 2?7. 4,轉速為150?180rpm，培養24h后補料擴大培養，發酵罐內通入最大氧通量提高 氧分壓； 第三步，菌體凍干：將所述發酵培養后獲得的菌液經過超速離心后獲得含水菌泥，然后 再通過-50?-60°C的冷凍干燥機冷凍后的凍干活菌粉，作為活菌粉的商品肥料原料； 第四步，成品包裝：將所述凍干活菌給添加泥炭土輔料和吸濕硅膠保存劑制成干菌粉， 然后包裝成商品肥料。
[0008] 優選的，所述第二步發酵培養中，發酵罐內的調控參數還包括：在發酵罐內添加丙 二醛作為促進劑，添加消泡劑來消除發酵罐內發酵過程中產生的泡沫。
[0009] 優選的，所述第二步發酵培養過程中，判斷發酵終點的方法為：發酵罐內80%的菌 絲轉化為孢子。
[0010] 優選的，還包括菌液濃縮，經過所述第二步發酵培養后，通過超速離心獲得不含菌 體的發酵菌液，菌液中含有菌體的代謝產物和殘留的培養基成分，富含抗生素、激素和營養 物質作為葉面肥，在40?50°C下濃縮獲得菌液濃縮物。
[0011] 優選的，還包括消毒包裝，獲得所述菌液濃縮物后，再對所述菌液濃縮物進行消毒 包裝，制成液體商品肥料。
[0012] 優選的，第一步中所述的培養基A的配方為： 優選的，第一步中所述的培養基B的配方為： 優選的，第一步中所述的培養基C的配方為： 說明：以上給出的A、B、C培養基，就是發酵過程中使用的三種培養基。
[0013] 本發明的有益效果是： 其一、本發明的工藝流程簡單，工藝參數易于控制，能夠高效的獲得液體菌肥和活體菌 肥兩種超級菌肥。
[0014] 其二、本發明的獲得的弗氏超級菌肥能夠使弗蘭克菌在土壤中長期生存，自我繁 殖，能夠自生固氮，提高了白茬地的肥力。
[0015] 其三、本發明的弗氏超級菌肥能夠產生抗生素和植物激素，提高了農作物的抗病 力和品質；并且弗氏超級菌肥發酵液作為葉面肥提高了蔬菜的產量。
[0016] 其四、本發明的弗氏超級菌肥屬于無毒菌，對人、畜、動植物均無毒害，符合綠色生 產的要求。
[0017] 其五、本發明的發酵工藝中，沒有任何廢物、廢氣和廢料產生，是屬于全方位額綠 色環保生產工藝，并且屬于生物工程中的微生物工程項目，是附加值更高的高新技術。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018] 為了更清楚地說明本發明實施例技術中的技術方案，下面將對實施例技術描述中 所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實 施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖 獲得其他的附圖。
[0019] 圖1是本發明發酵工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0021] 實施例1 根據培養基A的配方配制培養基A : 根據培養基B的配方配制培養基B : 根據培養基C的配方配制培養基C : 如圖1中所示，弗氏超級菌肥發酵工藝，包括以下幾步： 第一步，獲得種子菌群：將誘變馴化的弗氏快生菌種接種到培養基A上，在無菌條件 下，經過搖床培養獲得快生菌群，然后將快生菌接種到種子罐內，在培養基B上，經過24小 時擴大培養獲得快生弗氏菌群。
[0022] 第二步，發酵培養：將上述的快生弗氏菌群接種到特定培養基C中，在發酵罐內， 經過72h連續培養，直至達到發酵終點，酵罐內的調控參數包括：溫度為27°C，pH為7. 2,轉 速為150rpm，培養24h后補料擴大培養，發酵罐內通入最大氧通量提高氧分壓；在發酵罐內 添加丙二醛作為促進劑，添加消泡劑來消除發酵罐內發酵過程中產生的泡沫。
[0023] 當監測到發酵罐內80%的菌絲轉化為孢子即為發酵終點。
[0024] 第三步，菌體凍干：將上述發酵培養后獲得的菌液經過超速離心后獲得含水菌泥， 然后再通過_50°C的冷凍干燥機冷凍后的凍干活菌粉，作為活菌粉的商品肥料原料。
[0025] 第四步，成品包裝：將上述凍干活菌給添加泥炭土輔料和吸濕硅膠保存劑制成干 菌粉，然后包裝成商品肥料。
[0026] 上述完成第二步后，還包括菌液濃縮這一步的分支工藝，具體方法為：經過上述第 二步發酵培養后，通過超速離心獲得不含菌體的發酵菌液，菌液中含有菌體的代謝產物和 殘留的培養基成分，富含抗生素、激素和營養物質作為葉面肥，在40°C下濃縮獲得菌液濃縮 物。
[0027] 獲得上述菌液濃縮物后，再對上述菌液濃縮物進行消毒包裝，制成液體商品肥料。
[0028] 實施例2 如圖1中所示，弗氏超級菌肥發酵工藝，包括以下幾步： 第一步，獲得種子菌群：將誘變馴化的弗氏快生菌種接種到培養基A上，在無菌條件 下，經過搖床培養獲得快生菌群，然后將快生菌接種到種子罐內，在培養基B上，經過24小 時擴大培養獲得快生弗氏菌群。
[0029] 第二步，發酵培養：將上述的快生弗氏菌群接種到特定培養基C中，在發酵罐內， 經過84h連續培養，直至達到發酵終點，酵罐內的調控參數包括：溫度為33°C，pH為7. 3,轉 速為165rpm，培養24h后補料擴大培養，發酵罐內通入最大氧通量提高氧分壓；在發酵罐內 添加丙二醛作為促進劑，添加消泡劑來消除發酵罐內發酵過程中產生的泡沫。
[0030] 當監測到發酵罐內80%的菌絲轉化為孢子即為發酵終點。
[0031] 第三步，菌體凍干：將上述發酵培養后獲得的菌液經過超速離心后獲得含水菌泥， 然后再通過_55°C的冷凍干燥機冷凍后的凍干活菌粉，作為活菌粉的商品肥料原料。
[0032] 第四步，成品包裝：將上述凍干活菌給添加泥炭土輔料和吸濕硅膠保存劑制成干 菌粉，然后包裝成商品肥料。
[0033] 上述完成第二步后，還包括菌液濃縮這一步的分支工藝，具體方法為：經過上述第 二步發酵培養后，通過超速離心獲得不含菌體的發酵菌液，菌液中含有菌體的代謝產物和 殘留的培養基成分，富含抗生素、激素和營養物質作為葉面肥，在45°C下濃縮獲得菌液濃縮 物。
[0034] 獲得上述菌液濃縮物后，再對上述菌液濃縮物進行消毒包裝，制成液體商品肥料。
[0035] 實施例3 如圖1中所示，弗氏超級菌肥發酵工藝，包括以下幾步： 第一步，獲得種子菌群：將誘變馴化的弗氏快生菌種接種到培養基A上，在無菌條件 下，經過搖床培養獲得快生菌群，然后將快生菌接種到種子罐內，在培養基B上，經過24小 時擴大培養獲得快生弗氏菌群。
[0036] 第二步，發酵培養：將上述的快生弗氏菌群接種到特定培養基C中，在發酵罐內， 經過96h連續培養，直至達到發酵終點，酵罐內的調控參數包括：溫度為39°C，pH為7. 4,轉 速為IlSOrpm，培養24h后補料擴大培養，發酵罐內通入最大氧通量提高氧分壓；在發酵罐 內添加丙二醛作為促進劑，添加消泡劑來消除發酵罐內發酵過程中產生的泡沫。
[0037] 當監測到發酵罐內80%的菌絲轉化為孢子即為發酵終點。
[0038] 第三步，菌體凍干：將上述發酵培養后獲得的菌液經過超速離心后獲得含水菌泥， 然后再通過_60°C的冷凍干燥機冷凍后的凍干活菌粉，作為活菌粉的商品肥料原料。
[0039] 第四步，成品包裝：將上述凍干活菌給添加泥炭土輔料和吸濕硅膠保存劑制成干 菌粉，然后包裝成商品肥料。
[0040] 上述完成第二步后，還包括菌液濃縮這一步的分支工藝，具體方法為：經過上述第 二步發酵培養后，通過超速離心獲得不含菌體的發酵菌液，菌液中含有菌體的代謝產物和 殘留的培養基成分，富含抗生素、激素和營養物質作為葉面肥，在50°c下濃縮獲得菌液濃縮 物。
[0041] 獲得上述菌液濃縮物后，再對上述菌液濃縮物進行消毒包裝，制成液體商品肥料。
[0042] 性能測試 1、將本發明獲得的弗氏菌肥按表1中的量施加到白茬地上，然后再檢測土壤中可溶性 三大營養元素（N、P、K)的含量變化，其實驗結果如表1中所示： 表1施入白茬土壤中的弗氏菌對土壤肥效的增效作用
【權利要求】
1. 一種弗氏超級菌肥發酵工藝，其特征在于，包括以下幾步： 第一步，獲得種子菌群：將誘變馴化的弗氏快生菌種接種到培養基A上，在無菌條件 下，經過搖床培養獲得快生菌群，然后將快生菌接種到種子罐內，在培養基B上，經過24小 時擴大培養獲得快生弗氏菌群； 第二步，發酵培養：將所述的快生弗氏菌群接種到特定培養基C中，在發酵罐內，經過 72?96h連續培養，直至達到發酵終點，酵罐內的調控參數包括：溫度為27?39°C，pH為 7. 2?7. 4,轉速為150?180rpm，培養24h后補料擴大培養，發酵罐內通入最大氧通量提高 氧分壓； 第三步，菌體凍干：將所述發酵培養后獲得的菌液經過超速離心后獲得含水菌泥，然后 再通過-50?-60°C的冷凍干燥機冷凍后的凍干活菌粉，作為活菌粉的商品肥料原料； 第四步，成品包裝：將所述凍干活菌給添加泥炭土輔料和吸濕硅膠保存劑制成干菌粉， 然后包裝成商品肥料。
2. 根據權利要求1所述的弗氏超級菌肥發酵工藝，其特征在于，所述第二步發酵培養 中，發酵罐內的調控參數還包括：在發酵罐內添加丙二醛作為促進劑，添加消泡劑來消除發 酵罐內發酵過程中產生的泡沫。
3. 根據權利要求2所述的弗氏超級菌肥發酵工藝，其特征在于，所述第二步發酵培養 過程中，判斷發酵終點的方法為：發酵罐內80%的菌絲轉化為孢子。
4. 根據權利要求3所述的弗氏超級菌肥發酵工藝，其特征在于，還包括菌液濃縮，經過 所述第二步發酵培養后，通過超速離心獲得不含菌體的發酵菌液，菌液中含有菌體的代謝 產物和殘留的培養基成分，富含抗生素、激素和營養物質作為葉面肥，在40?50°C下濃縮 獲得菌液濃縮物。
5. 根據權利要求4所述的弗氏超級菌肥發酵工藝，其特征在于，還包括消毒包裝，獲得 所述菌液濃縮物后，再對所述菌液濃縮物進行消毒包裝，制成液體商品肥料。
6. 根據權利要求1所述的弗氏超級菌肥發酵工藝，其特征在于，第一步中所述的培養 基A的配方為： 磷酸二氫鉀lg/L、磷酸氫二鉀lg/L、硫酸鎂lg/L、氯化鈣0. 025g/L、丙酸鈉0. 02g/L、水 解絡蛋白4g/L、馬鈴薯糖化液6g/L、微量元素液3ml、維生素液2ml、Fe-Na-EDTA鹽2ml、純 化水，調節所述篩選培養基pH為7. 2。
7. 根據權利要求1所述的弗氏超級菌肥發酵工藝，其特征在于，第一步中所述的培養 基B的配方為： 磷酸二氫鉀1. 4g/L、磷酸氫二鉀1. 4g/L、硫酸鎂lg/L、氯化鈣0. 05g/L、丙酸鈉0. 02g/ L、水解絡蛋白5g/L、馬鈴薯糖化液10g/L、微量元素液3ml、維生素液2ml、Fe-Na-EDTA鹽 2ml、純化水，調節所述篩選培養基pH為7. 2。
8. 根據權利要求1所述的弗氏超級菌肥發酵工藝，其特征在于，第一步中所述的培 養基C的配方為：磷酸二氫鉀1. 5g/L、磷酸氫二鉀1. 5g/L、硫酸鎂lg/L、氯化鈣0. 05g/L、 丙酸鈉0. 02g/L、水解絡蛋白5g/L、玉米粉糖化液15g/L、微量元素液3ml、維生素液2ml、 Fe-Na-EDTA 鹽 2ml。
【文檔編號】C05F11/08GK104446694SQ201410683015
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月25日 優先權日:2014年11月25日
【發明者】張吉科, 張婉暉, 張小民, 張林超, 林美珍 申請人:張吉科