專利名稱：利用檸檬酸廢水生產(chǎn)類球紅細(xì)菌微生物肥料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微生物領(lǐng)域，具體地說是一種利用檸檬酸廢水生產(chǎn)類球紅細(xì)菌微生物肥料的方法。
背景技術(shù)：
檸檬酸作為一種重要的化工原料和食品添加劑被廣泛應(yīng)用，其生產(chǎn)是以薯干或玉米為原料，依次經(jīng)原料處理、發(fā)酵、提取、精制等工序制得產(chǎn)品。檸檬酸廢水主要來(lái)自發(fā)酵和提取工序產(chǎn)生的中和液、洗糖水、洗罐水和洗濾布水，COD濃度多為15000 25000mg/L，屬于高濃度有機(jī)廢水。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每生產(chǎn)1噸檸檬酸，產(chǎn)生高濃度廢水7. 5 15噸。直接排放會(huì)對(duì)環(huán)境將造成嚴(yán)重污染，處理達(dá)標(biāo)排放費(fèi)用高昂。類球紅細(xì)菌(Iihodobacter sphaeroides)屬于細(xì)菌域中紫色細(xì)菌群的α亞群，具有廣泛的代謝方式，可以在多種生長(zhǎng)條件下生長(zhǎng)。如它具有廣泛的能量代謝機(jī)制，包括光合作用、無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)、好氧和厭氧呼吸等。它還可以固定氮分子，合成重要生物活性物質(zhì)四吡咯(tetrapyrroles)、葉綠素(chlorophylls)、血紅素(heme)、維生素 B12 等(http//mmg. uth. tmc. edu/sphaeroides/introduction/introduction, html)。大量研究文獻(xiàn)表明，類球紅細(xì)菌已經(jīng)成為一種非常有工業(yè)化開發(fā)潛力的微生物 (趙凱，于影，姜丹等.1株類球紅細(xì)菌及其降解敵敵畏的特性。環(huán)境科學(xué)，2009，3(K4) 1199-1204)。已有多篇文章報(bào)道了利用類球紅細(xì)菌發(fā)酵生產(chǎn)5-氨基乙酰丙酸(ALA) ；ALA 可促進(jìn)植物葉綠素合成，增強(qiáng)植物抗逆性，促進(jìn)植物生長(zhǎng)。用類球紅細(xì)菌來(lái)生產(chǎn)輔酶QlO的文獻(xiàn)也很多；輔酶QlO是人體內(nèi)具有重要作用的輔酶之一，又稱泛醌，它在體內(nèi)呼吸鏈中質(zhì)子移位及電子傳遞中起重要作用，是細(xì)胞呼吸和細(xì)胞代謝的激活劑，也是重要的抗氧化劑和非特異性免疫增強(qiáng)劑，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于臨床藥物、保健品和化妝品。還有文獻(xiàn)報(bào)道了類球紅細(xì)菌發(fā)酵生產(chǎn)類胡蘿卜素、氫氣等。我們也發(fā)現(xiàn)了類球紅細(xì)菌促進(jìn)植物生長(zhǎng)的特性。鑒于類球紅細(xì)菌的巨大應(yīng)用潛力，美國(guó)休斯頓得克薩斯大學(xué)健康科學(xué)中心微生物學(xué)和分子遺傳學(xué)系的研究人員已經(jīng)開展了類球紅細(xì)菌基因組計(jì)劃研究，測(cè)序工作已經(jīng)于2005年完成， 功能基因研究也取得了長(zhǎng)足進(jìn)展。類球紅細(xì)菌的培養(yǎng)方法有多種，如中國(guó)專利(專利號(hào)200510132627. 3)中公開了一種類球紅細(xì)菌的生產(chǎn)方法，其培養(yǎng)基以乳酸為主要碳源，添加少量無(wú)機(jī)鹽、微量元素和生長(zhǎng)因子，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化發(fā)酵培養(yǎng)規(guī)模。中國(guó)專利(申請(qǐng)?zhí)?00810116206.5)中公開了一種利用類球紅細(xì)菌生產(chǎn)輔酶QlO的方法，其培養(yǎng)基以葡萄糖、白砂糖和玉米漿為碳源，添加少量無(wú)機(jī)鹽，實(shí)現(xiàn)了輔酶QlO的高產(chǎn)率。而以檸檬酸廢水為主要培養(yǎng)基原料，培養(yǎng)類球紅細(xì)菌的方法未見文獻(xiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠資源化利用檸檬酸廢水生產(chǎn)類球紅細(xì)菌微生物肥料的方法。
本發(fā)明所使用的菌株是由發(fā)明人分離篩選出來(lái)的一株高效促進(jìn)植物生長(zhǎng)的類球紅細(xì)菌(Rhodobacter sphaeroides)菌株，該菌株于2010年4月20日保藏在中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心，保藏編號(hào)為=CGMCC No. 3757，保藏單位地址北京市朝陽(yáng)區(qū)北辰西路1號(hào)院3號(hào)，中國(guó)科學(xué)院微生物研究所，郵編100101。本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是按以下方式實(shí)現(xiàn)的利用檸檬酸廢水生產(chǎn)類球紅細(xì)菌微生物肥料的方法，其特點(diǎn)是，該方法包括以下步驟a、檸檬酸廢水預(yù)處理先用清水稀釋檸檬酸廢水至COD濃度12000 15000mg/L，再用氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)檸檬酸廢水PH到6. 5-7. 5，于115 滅菌10 ；35分鐘；b、液體種子制備向裝有上述預(yù)處理好的檸檬酸廢水的三角瓶中接種斜面保藏的類球紅細(xì)菌，于 30 37°C，120 200轉(zhuǎn)/分振蕩培養(yǎng)M 48小時(shí)，得到液體種子；C、液態(tài)發(fā)酵以2% 20%的體積比向裝有預(yù)處理好的檸檬酸廢水發(fā)酵罐中接種上述液體種子，于25 37°C通無(wú)菌空氣培養(yǎng)12 48小時(shí)，得到發(fā)酵液；d、后處理上述培養(yǎng)好的發(fā)酵液經(jīng)分光光度計(jì)測(cè)定0D660值1. 0 1. 5或細(xì)菌計(jì)數(shù)達(dá)至 IO9 101(lCFU/mL后包裝，即得類球紅細(xì)菌微生物肥料成品。進(jìn)一步的步驟a中所用清水是指自來(lái)水或井水。步驟b中氫氧化鈉水溶液的濃度為12-20N。本發(fā)明的利用檸檬酸廢水生產(chǎn)類球紅細(xì)菌微生物肥料的方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下突出的有益效果(一 )利用檸檬酸廢水生產(chǎn)微生物肥料，變廢為寶，既降低了肥料生產(chǎn)成本，又節(jié)省了廢水處理的高額費(fèi)用，節(jié)能環(huán)保，具有巨大的社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益；( 二)該方法制備的微生物肥料能夠促進(jìn)作物對(duì)養(yǎng)分的吸收和利用，減少化肥的使用量，從而改善農(nóng)田環(huán)境質(zhì)量，提高農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)。


附圖1是本發(fā)明方法所制備微生物肥料所做對(duì)比實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)例二)的效果圖；附圖2是本發(fā)明方法所制備微生物肥料所做對(duì)比實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)例三)的效果圖。
具體實(shí)施例方式以具體制備實(shí)施例、實(shí)驗(yàn)例對(duì)本發(fā)明的利用檸檬酸廢水生產(chǎn)類球紅細(xì)菌微生物肥料的方法作以下詳細(xì)地說明。制備實(shí)施例一以取自江蘇宜興協(xié)聯(lián)生物化學(xué)有限公司3#管道檸檬酸廢水為原料。廢水COD為 18000mg/L。生產(chǎn)步驟
a、檸檬酸廢水預(yù)處理先用自來(lái)水稀釋檸檬酸廢水至COD濃度15000mg/L，再用濃度為12N的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)廢水PH到6. 5-7. 5，于121°C滅菌20分鐘。b、液體種子制備向裝有上述預(yù)處理好的檸檬酸廢水的三角瓶中接種斜面保藏的類球紅細(xì)菌，于 32°C，150轉(zhuǎn)/分振蕩培養(yǎng)30小時(shí)，得到液體種子。C、液態(tài)發(fā)酵向裝有預(yù)處理好的檸檬酸廢水發(fā)酵罐中接種10% (體積比)的液體種子，于32°C 通無(wú)菌空氣培養(yǎng)30小時(shí)。d、后處理培養(yǎng)好的發(fā)酵液經(jīng)分光光度計(jì)測(cè)定0D660值1. 22 ；細(xì)菌計(jì)數(shù)5 X 109CFU/mL，包裝即得類球紅細(xì)菌微生物肥料成品，于避光、陰涼處保存。制備實(shí)施例二 以取自宜興市協(xié)聯(lián)生物化學(xué)有限化工有限公司的1#管道檬酸廢水為原料，廢水 COD 為 21000mg/L。生產(chǎn)步驟a、檸檬酸廢水預(yù)處理 先用井水稀釋檸檬酸廢水至COD濃度14000mg/L，再用18N氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)廢水pH到6. 5-7. 5，于116°C滅菌30分鐘。b、液體種子制備向裝有上述預(yù)處理好的檸檬酸廢水的三角瓶中接種斜面保藏的類球紅細(xì)菌，于 35°C，180轉(zhuǎn)/分振蕩培養(yǎng)40小時(shí)，得到液體種子。C、液態(tài)發(fā)酵向裝有預(yù)處理好的檸檬酸廢水發(fā)酵罐中接種15% (體積比)的液體種子，于35°C 通無(wú)菌空氣培養(yǎng)36小時(shí)。d、后處理培養(yǎng)好的發(fā)酵液經(jīng)分光光度計(jì)測(cè)定0D660值1.4;細(xì)菌計(jì)數(shù)至8X109CFU/mL包裝， 即得類球紅細(xì)菌微生物肥料成品，于避光、陰涼處保存。實(shí)驗(yàn)例一；以制備實(shí)施例一所得類球紅細(xì)菌微生物肥料及尿素為肥料進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。采用蔬菜大棚小區(qū)實(shí)驗(yàn)，設(shè)置12個(gè)條件完全相同的實(shí)驗(yàn)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)60m2，種植油菜，在油菜幼苗期，保留3個(gè)不施肥小區(qū)；3個(gè)小區(qū)按照50L/畝的施肥量在油菜完全發(fā)芽后和3周后各施用類球紅細(xì)菌微生物肥料一次；3個(gè)小區(qū)按照Kkg/畝的施肥量在油菜完全發(fā)芽后和3周后各施用尿素一次；3個(gè)按照Kkg/畝的施肥量在油菜完全發(fā)芽后和3周后各施用尿素一次，并在每次施用尿素后1天按照50L/畝的施肥量施用微生物肥料一次， 各小區(qū)相同的灌溉和管理方式。油菜生長(zhǎng)5周后調(diào)查產(chǎn)量和品質(zhì)。單獨(dú)施用微生物肥料和單獨(dú)施用尿素的油菜產(chǎn)量基本一致，都比不施肥的小區(qū)增產(chǎn)50%左右，兩種肥料都施用的比只施用1種的增產(chǎn)30%左右，單獨(dú)施用尿素的油菜中硝酸鹽和亞硝酸鹽含量分別比不施肥油菜高出50%和20多倍，而單獨(dú)施用微生物肥料和兩種肥料都施用的油菜中硝酸鹽和亞硝酸鹽含量與不施肥油菜中的相當(dāng)。表明該微生物肥料既有良好的增產(chǎn)效果，又可以明顯提高油菜的品質(zhì)。實(shí)驗(yàn)例二實(shí)施例一制備的類球紅細(xì)菌微生物肥用于蘿卜生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)宜興市太華農(nóng)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)間:2010.09. 08—11. 20土壤條件粘性黃棕壤保護(hù)地施肥背景每畝施入土雜肥2000kg實(shí)驗(yàn)方法共設(shè)6個(gè)實(shí)驗(yàn)小區(qū)；3個(gè)對(duì)照小區(qū)，每個(gè)小區(qū)20平方。實(shí)驗(yàn)組每個(gè)小區(qū)用撒特利三元復(fù)合肥^g+類球紅細(xì)菌微生物肥500ml (兌水50 倍)一同施入土壤，劃鋤均勻后播種。對(duì)照組每個(gè)小區(qū)用同等量的復(fù)合肥和水，劃鋤均勻后播種。于11月20日收獲后稱重計(jì)算產(chǎn)量，結(jié)果如下對(duì)照小區(qū)平均產(chǎn)量為98. 4kg，實(shí)驗(yàn)組平均產(chǎn)量為132. ^ig,平均比對(duì)照組提高產(chǎn)量34. 9%，而硝酸鹽、亞硝酸鹽含量比對(duì)照組分別下降1. 8倍和19. 6倍，且明顯改善蘿卜的口感和外觀質(zhì)量，表明該肥有顯著增產(chǎn)和改善蘿卜品質(zhì)的效果。對(duì)比實(shí)驗(yàn)效果如附圖1所示。實(shí)施例三實(shí)施例二制備的類球紅細(xì)菌微生物肥用于莧菜生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)江蘇宜興市萬(wàn)石鎮(zhèn)實(shí)驗(yàn)時(shí)間2010年4月4日——5月30日土壤背景建筑工地回填土，屬黃棕粘性土壤，共設(shè)6個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)20平方，其中三個(gè)實(shí)驗(yàn)，三個(gè)對(duì)照。對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組全部都以金山牌復(fù)合肥(每個(gè)小區(qū)使用Ikg)作為基肥，于4月4 日播種；于5月6日進(jìn)行噴施試驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)組每個(gè)小區(qū)用類球紅細(xì)菌微生物肥50ml兌水50 倍噴施；對(duì)照小區(qū)用同樣量的清水噴施，25天后貼地割菜稱重。結(jié)果實(shí)驗(yàn)組每個(gè)小區(qū)平均收菜41. 6kg，對(duì)照組平均每個(gè)小區(qū)四.7kg，增產(chǎn)40%， 具有顯著的增產(chǎn)效果，其硝酸鹽、亞硝酸鹽含量實(shí)驗(yàn)組比對(duì)照組下降1. 5倍和16倍，明顯提高了莧菜的品質(zhì)。對(duì)比實(shí)驗(yàn)效果如附圖2所示。
權(quán)利要求
1.利用檸檬酸廢水生產(chǎn)類球紅細(xì)菌微生物肥料的方法，其特征在于該方法包括以下步驟a、檸檬酸廢水預(yù)處理先用清水稀釋檸檬酸廢水至COD濃度12000 15000mg/L，再用氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)檸檬酸廢水PH到6. 5-7. 5，于115 滅菌10 ；35分鐘；b、液體種子制備向裝有上述預(yù)處理好的檸檬酸廢水的三角瓶中接種斜面保藏的類球紅細(xì)菌，于30 370C，120 200轉(zhuǎn)/分振蕩培養(yǎng)M 48小時(shí)，得到液體種子； C、液態(tài)發(fā)酵以2% 20%的體積比向裝有預(yù)處理好的檸檬酸廢水發(fā)酵罐中接種上述液體種子，于 25 37°C通無(wú)菌空氣培養(yǎng)12 48小時(shí)，得到發(fā)酵液； d、后處理上述培養(yǎng)好的發(fā)酵液經(jīng)分光光度計(jì)測(cè)定0D660值1. 0 1. 5或細(xì)菌計(jì)數(shù)達(dá)至IO9 1010CFU/mL后包裝，即得類球紅細(xì)菌微生物肥料成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的類球紅細(xì)菌微生物肥料的方法，其特征在于步驟a中，利用 12-20N的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)檸檬酸廢水pH到6. 5-7. 5。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用檸檬酸廢水生產(chǎn)類球紅細(xì)菌微生物肥料的方法，屬于微生物領(lǐng)域。該方法包括a、先用清水稀釋檸檬酸廢水至COD濃度12000～15000mg/L，再用氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)pH到6.5-7.5，于115～126℃滅菌10～35分鐘；b、向裝有上述檸檬酸廢水的三角瓶中接種斜面保藏的類球紅細(xì)菌，于30～37℃，120～200轉(zhuǎn)/分振蕩培養(yǎng)24～48小時(shí)，得到液體種子；c、以2％～20％的體積比向裝有上述檸檬酸廢水發(fā)酵罐中接種上述液體種子，于25～37℃通無(wú)菌空氣培養(yǎng)12～48小時(shí)，得到發(fā)酵液；d、上述培養(yǎng)好的發(fā)酵液經(jīng)分光光度計(jì)測(cè)定OD660值1.0～1.5或細(xì)菌計(jì)數(shù)達(dá)至109～1010CFU/mL后包裝，即得成品。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用檸檬酸廢水生產(chǎn)微生物肥料，具有生產(chǎn)成本低、節(jié)能環(huán)保、產(chǎn)品使用效果好等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C05F7/00GK102180710SQ20111003012
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月27日
發(fā)明者凌德霞, 吳美君, 張艷, 曹熒, 李磊, 王棟, 王誠(chéng), 白志輝 申請(qǐng)人:無(wú)錫中科活力生物技術(shù)有限公司