專利名稱：聚-γ-谷氨酸作為農(nóng)用芽孢桿菌保護劑的應用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及農(nóng)用微生物生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種利用聚-Y-谷氨酸作為農(nóng)用芽孢桿菌噴霧干燥保護劑的用途及在制備農(nóng)用芽孢桿菌菌劑中的應用方法。
背景技術(shù)：
近半個世紀以來，化肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起著至關(guān)重要的作用，但過度依賴化肥已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。隨著資源和環(huán)境問題日益突出，人們對生態(tài)環(huán)境及食品安全問題亦日益關(guān)注，微生物肥料作為傳統(tǒng)化肥的重要補充，已經(jīng)在生態(tài)農(nóng)業(yè)中取得廣泛的應用。農(nóng)用芽孢桿菌(如巨大芽孢桿菌、膠質(zhì)芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌·等)是生產(chǎn)微生物肥料的重要菌種，其菌劑已經(jīng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)得到廣泛的應用。噴霧干燥是將微生物發(fā)酵液濃縮制成干燥菌劑的最為經(jīng)濟和方便的方法，但在噴霧干燥過程中微生物要承受高溫和干燥的壓力，活菌回收率一般偏低。因此，人們一般會使用淀粉、脫脂奶粉、環(huán)糊精、海藻糖等高分子材料充當微生物噴霧干燥的保護劑，實現(xiàn)減少噴霧干燥過程中微生物活性降低或喪失的目的。然而，對于以提高土壤肥力為最終目的的農(nóng)用芽孢桿菌來說，一個理想的保護劑不僅應該能夠保護芽孢桿菌在噴霧干燥過程中不被高溫滅活，其本身還應該具有作為土壤調(diào)理成分的能力，能夠體現(xiàn)出對土壤肥力的增效作用。聚-Y -谷氨酸(poly-Y-glutamic acid, Y-PGA)是一種由微生物發(fā)酵合成的水溶性高分子量多肽，其分子結(jié)構(gòu)由D-型或L-型谷氨酸單體以Y-羧基與a-氨基相縮合而成。聚-Y-谷氨酸的分子量范圍大致為10000-1000000道爾頓，其主鏈上存在著大量的肽鍵和游離羧基。因此，具有良好的生物可降解性、保水性和陽離子螯合性。這些結(jié)構(gòu)上的特性也使得聚-Y-谷氨酸在農(nóng)業(yè)上可以作為優(yōu)良的肥料增效劑和農(nóng)用保水劑，在生態(tài)農(nóng)業(yè)上有著廣闊的應用前景。從結(jié)構(gòu)特點和原理上看,聚-Y-谷氨酸確實具有作為農(nóng)用芽孢桿菌噴霧干燥的保護劑的潛力。聚-Y-谷氨酸作為農(nóng)用芽孢桿菌的保護劑，不僅可以防止和減少農(nóng)用芽孢桿菌在噴霧干燥過程中的失活，而且聚-Y-谷氨酸本身也可以作為肥料增效劑和土壤調(diào)理成分，在隨農(nóng)用芽孢桿菌菌劑施入土壤后發(fā)揮出肥料增效的作用。在申請?zhí)枮?00610124934. I的中國專利(聚-Y -谷氨酸作為蘇云金芽胞桿菌制劑保護劑的應用)已經(jīng)公開了利用聚-Y-谷氨酸作為保護劑可以提高蘇云金芽胞桿菌的存活率、抗紫外脅迫能力和抗雨水沖刷能力。然而，該發(fā)明的保護范圍僅僅限于聚-Y-谷氨酸在微生物農(nóng)藥——蘇云金芽孢桿菌上的應用。但關(guān)于利用聚-Y-谷氨酸具有的微生物肥料功能，將其作為農(nóng)用芽孢桿菌保護劑的應用，則至今未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供聚-Y-谷氨酸既作為保護劑提高農(nóng)用芽孢桿菌在噴霧干燥過程中的活菌回收率，又能發(fā)揮聚-Y-谷氨酸作為肥料增效劑和土壤調(diào)理劑提高微生物肥料的功效。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案聚-Y -谷氨酸作為農(nóng)用芽孢桿菌保護劑的應用將農(nóng)用芽孢桿菌經(jīng)適宜的液體發(fā)酵條件培養(yǎng)至芽孢形成期，往其培養(yǎng)液中加入輕質(zhì)碳酸鈣和經(jīng)滅菌處理的聚-Y -谷氨酸，攪拌均勻后，進行噴霧干燥。如上述的農(nóng)用芽孢桿菌為巨大芽孢桿菌(Bacillus megaterium)或枯草芽孢桿菌(Bacillus subtills)或膠腺樣芽抱桿菌(Bacillus mucilaginosus)中的一種或以上。如上述的聚-Y -谷氨酸產(chǎn)品為農(nóng)用級別(根據(jù)聚-Y-谷氨酸純度價格進行折算)，可從市場上購買或者利用聚谷氨酸發(fā)酵菌自行發(fā)酵生產(chǎn)。如上述的聚-Y-谷氨酸的質(zhì)量體積濃度為1%_50%，單位kg/L。
如上述的輕質(zhì)碳酸鈣的質(zhì)量體積濃度為0. 1%_40%，單位kg/L。如上述的噴霧干燥過程要求進風口溫度為130_180°C，出風口溫度為50_90°C，噴頭壓力為110-l50KPa。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果將聚-Y -谷氨酸作為農(nóng)用芽孢桿菌的保護劑，一方面可以有效減少農(nóng)用芽孢桿菌菌體在噴霧干燥過程中的活性損失，提高活菌得率；另一方面可以發(fā)揮其作為肥料增效劑、土壤保水、抗土壤酸化劑等功效。
具體實施例方式下面結(jié)合具體的實施方案對本發(fā)明作進一步詳細具體說明，請注意，根據(jù)本發(fā)明的思路所做的任何等效變換均屬于本發(fā)明的保護范圍。市場上可購買的聚-Y-谷氨酸產(chǎn)品規(guī)格如下8%PGA (聚谷氨酸)、6%L_Glutamic Acid (胺基酸一麩胺酸)、3%Total Sugar (總殘?zhí)橇?、() 2%銨態(tài)氮(游離銨)、pH6. 5。聚谷氨酸發(fā)酵菌自行發(fā)酵工藝如下將大豆洗凈，用蒸餾水浸泡6-12小時后裝入發(fā)酵瓶中，在110_120°C，蒸汽滅菌30分鐘；加入篩選好的高產(chǎn)菌，接入液體活化培養(yǎng)基內(nèi)，以常溫(37°C)，220rpm搖床培養(yǎng)過夜作活化菌種，然后再接此活化菌種放入至少一種以上的不同組分的發(fā)酵培養(yǎng)基內(nèi)，30-400C，平放培養(yǎng)24-48h ;然后分離，脫色制得聚-Y _谷氨酸粗品，最后經(jīng)過純化工藝，真空干燥制得聚-Y-谷氨酸純品。農(nóng)用芽孢桿菌的最佳培養(yǎng)基配方如下葡萄糖9g / L、玉米粉9g / L、豆柏粉25g / L、硫酸猛30mg / L、硫酸鎂6g / L、磷酸二氫鈉0. 5g / L、磷酸氫二鈉2. 5g / L0農(nóng)用芽孢桿菌的最佳發(fā)酵工藝條件如下培養(yǎng)溫度30°C 35°C，初始pH7. 0，通氣比I :0. 5，攪拌轉(zhuǎn)速前期為150r / min，后期為180r / min，18h 24h后，待溶氧升至50mg / L以上時，發(fā)酵結(jié)束(此時為最佳接種菌齡)。實施例I將巨大芽孢桿菌(Bacillus megaterium)經(jīng)液體發(fā)酵并使其處于芽孢形成期,往培養(yǎng)液中加入5%(kg/L)的輕質(zhì)碳酸鈣和5%(kg/L)的經(jīng)滅菌后的聚-Y-谷氨酸，對照只加A 5%(kgL)的輕質(zhì)碳酸|丐，攪拌均勻后噴霧干燥。噴霧干燥條件為進風口溫度為140°C,出風口溫度為60°C，噴頭壓力為150KPa。實施例2將枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)經(jīng)液體發(fā)酵并使其處于芽孢形成期，往培養(yǎng)液中加入5%(kg/L)的輕質(zhì)碳酸鈣和5%(kg/L)的經(jīng)滅菌后的聚-Y-谷氨酸，對照只加入5%(kg/L)的輕質(zhì)碳酸I丐,攪拌均勻后噴霧干燥。噴霧干燥條件為進風口溫度為140°C,出風口溫度為60°C，噴頭壓力為150KPa。實施例3將膠胨樣芽孢桿菌(Bacillus mucilaginosus)經(jīng)液體發(fā)酵并使其處于芽孢形成期，往培養(yǎng)液中加入5%(kg/L)的輕質(zhì)碳酸I丐和5%(kg/L)的經(jīng)滅菌后的聚-Y -谷氨酸,對 照只加入5%(kg/L)的輕質(zhì)碳酸鈣，攪拌均勻后噴霧干燥。噴霧干燥條件為進風口溫度為140°C，出風口溫度為60°C，噴頭壓力為150KPa。下表為添加聚-Y-谷氨酸(Y -PGA)對三種農(nóng)用芽孢桿菌噴霧干燥活菌得率的實驗結(jié)果

權(quán)利要求
1.聚-Y-谷氨酸作為農(nóng)用芽孢桿菌保護劑的應用，其特征在于所述的農(nóng)用芽孢桿菌需要經(jīng)過液體發(fā)酵培養(yǎng)至芽孢形成期，往其培養(yǎng)液中加入輕質(zhì)碳酸鈣和經(jīng)滅菌處理的聚-Y-谷氨酸，攪拌均勻后，進行噴霧干燥。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚-Y-谷氨酸作為農(nóng)用芽孢桿菌保護劑的應用，其特征在于所述的農(nóng)用芽孢桿菌為巨大芽孢桿菌或枯草芽孢桿菌或膠胨樣芽孢桿菌中的一種或以 上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚-Y-谷氨酸作為農(nóng)用芽孢桿菌保護劑的應用，其特征在于所述的聚-Y-谷氨酸產(chǎn)品為農(nóng)用級別，由市場購買或者利用聚谷氨酸發(fā)酵菌自行發(fā)酵生產(chǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚-Y-谷氨酸作為農(nóng)用芽孢桿菌保護劑的應用，其特征在于所述聚-Y-谷氨酸的質(zhì)量體積濃度為1%_50%，單位kg/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚-Y-谷氨酸作為農(nóng)用芽孢桿菌保護劑的應用，其特征在于所述輕質(zhì)碳酸鈣的質(zhì)量體積濃度為0. 1%-40%，單位kg/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚-Y-谷氨酸作為農(nóng)用芽孢桿菌保護劑的應用，其特征在于所述噴霧干燥過程要求進風口溫度為130-180°C，出風口溫度為50-90°C，噴頭壓力為110-150KPa。
全文摘要
本發(fā)明屬于農(nóng)用微生物菌劑的生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種利用聚-γ-谷氨酸作為農(nóng)用芽孢桿菌保護劑的用途及在制備農(nóng)用芽孢桿菌菌劑中的應用方法。將農(nóng)用芽孢桿菌的液體發(fā)酵培養(yǎng)液用輕質(zhì)碳酸鈣吸附和調(diào)節(jié)菌體密度后，加入經(jīng)滅菌處理的聚-γ-谷氨酸作為保護劑，不僅可以減少農(nóng)用芽孢桿菌菌體在噴霧干燥過程中的活性損失，提高活菌得率，而且還可以將聚-γ-谷氨酸作為肥料增效劑和土壤調(diào)理劑用于提高微生物肥料的使用效果。用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的農(nóng)用芽孢桿菌菌劑活菌得率平均在60%以上，活菌數(shù)在1010個/g以上，滿足復合微生物肥料或微生物有機肥的生產(chǎn)需求，本發(fā)明將聚-γ-谷氨酸的用途擴充到農(nóng)用芽孢桿菌菌劑的生產(chǎn)領(lǐng)域。
文檔編號C05G3/00GK102703356SQ20121019072
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月27日
發(fā)明者唐楓, 王宗抗, 羅樹生, 胡華敏, 邵海峰 申請人:深圳市芭田生態(tài)工程股份有限公司