專利名稱：一種廣譜性復(fù)合微生物酶制劑及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境治理領(lǐng)域，涉及ー種廣譜性復(fù)合微生物酶制劑及其應(yīng)用，具體涉及ー種用于餐廚垃圾的快速發(fā)酵和資源化利用的廣譜性復(fù)合微生物酶制劑及其使用方法。
背景技術(shù)：
餐廚垃圾約占城市生活垃圾的40%，達(dá)到城市垃圾總量的17%以上。餐廚垃圾主要包括家庭、食堂、學(xué)校及餐飲行業(yè)等產(chǎn)生的食物加工廢料和餐桌剩余，成分比較復(fù)雜，是水、油、蔬菜、米面，魚、肉、骨頭等多種物質(zhì)的混合。餐廚垃圾中糖類、蛋白質(zhì)、淀粉和動物脂肪等為主，且鹽分、油脂含量高。餐廚垃圾產(chǎn)量巨大，并且由于其高含水率和極易腐爛變質(zhì) 的特性，特別是在夏季，隨意堆放的餐廚垃圾在極短的時間內(nèi)就會腐敗變質(zhì)，產(chǎn)生惡臭。不僅在收集、清運過程中會造成一定的環(huán)境污染，同時也是大氣污染和蒼蠅孳生的重要原因。少數(shù)不法分子用這些餐廚垃圾提煉所謂的“地溝油”，含有大量的致癌物質(zhì)，食用后對人體健康產(chǎn)生惡劣影響。一部分百姓用餐廚垃圾直接喂家畜和家禽，生產(chǎn)所謂的“垃圾豬”等。隨著對環(huán)境保護(hù)意識的提高，家庭生活垃圾的處理也越來越受到政府及公民的重視。餐廚垃圾以淀粉、食物纖維、脂肪、蛋白質(zhì)等有機物為主，如何充分利用餐廚垃圾中的有機營養(yǎng)物質(zhì)，同時達(dá)到減量化和資源化的目的，對于社會環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。目前，我國對于包括餐廚垃圾在內(nèi)的城市生活垃圾主要的處理方法主要包括衛(wèi)生填埋、焚燒、微生物處理等，其微生物處理方法最符合社會和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的要求。餐廚垃圾微生物分解技術(shù)是利用微生物的代謝活動，發(fā)生氧化還原、脫羧基、脫氨基、脫水、酷化等種種反應(yīng)，將大分子的有機物降解為小分子有機物，生產(chǎn)飼料或肥料，“變廢為寶”。餐廚垃圾在一定的水分、C/N比和氧氣條件下，通過微生物的代謝作用，將有機物轉(zhuǎn)變?yōu)榉柿系倪^程中，有機物由不穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的腐殖質(zhì)物質(zhì)，對環(huán)境不構(gòu)成危害。餐廚垃圾的微生物分解技術(shù)包括好氧過程和厭氧過程。好氧過程如好氧堆肥，是在有氧的條件下，借助好氧微生物的作用來進(jìn)行的。好氧分解過程是由群落結(jié)構(gòu)演替非常迅速的多個微生物群體共同作用而實現(xiàn)的動態(tài)過程，在該過程中的每ー個微生物群體都有在相對較短時間內(nèi)適合自身生長繁殖的環(huán)境條件，對某ー種或某ー類特定的有機物質(zhì)的分解起作用。微生物通過自身的生命活動-氧化、還原、合成等過程，把有機物氧化成簡單的無機物，并放出生物生長活動所需要的能量，把另一部分有機物轉(zhuǎn)化為生物體所必需的營養(yǎng)物質(zhì)，合成新的細(xì)胞物質(zhì)，于是微生物逐漸生長繁殖，產(chǎn)生更多的生物體。餐廚垃圾好氧微生物分解過程如堆肥過程中，堆體內(nèi)并不可能實現(xiàn)完全的有氧狀態(tài)，會存在局部的或一定程度的厭氧過程。厭氧堆肥是在無氧條件下，借助厭氧微生物的作用來進(jìn)行的，厭氧微生物的分解作用概括成為三階段理論水解階段、酸化和こ酸化階段、甲烷化階段三個部分。水解階段的功能主要是在水解和發(fā)酵細(xì)菌群的共同作用下將復(fù)雜有機物質(zhì)如纖維素、淀粉等水解為單糖后，再酵解為丙酮酸；將蛋白質(zhì)水解為氨基酸、脫氨基成有機酸和氨；酯類水解為脂肪酸和醇，例如こ醇、丙酸、丁酸、長鏈脂肪酸、こ醇、ニ氧化碳、氫、氨和硫化氫等。微生物的厭氧水解過程中會產(chǎn)生有機酸、醇、氨、硫化氫、磷化氫等。因此厭氧過程中微生物發(fā)酵產(chǎn)生臭氣和毒素，危害環(huán)境，也限制了該技術(shù)進(jìn)入家庭和賓館飯店。無論好氧分解還是厭氧水解作用，微生物對于大分子有機物的降解都是通過分泌的胞外酶來實現(xiàn)的。微生物胞外酶是指那些在細(xì)胞內(nèi)合成后穿過細(xì)胞膜在細(xì)胞外具有水解作用的ー類酶。通過水解作用，胞外酶使多糖、蛋白質(zhì)、核酸等天然高聚物分解，逐步變?yōu)榭纱┻^細(xì)胞質(zhì)膜而被吸收利用的小分子物質(zhì)(葡萄糖、氨基酸、脂肪酸等)。餐廚垃圾微生物酶處理技術(shù)是生物酶技術(shù)在餐廚垃圾生物處理中最好的應(yīng)用，不是利用微生物菌體的分解作用，而是直接采用核心的微生物酶的分解作用，抓住了微生物降解作用的核心。沒有微生物的參與，也就是可以避免厭氧微生物厭氧分解會產(chǎn)生硫化氫、氨氣、硫醇、吲哚等臭氣的發(fā)生。同時不需要提供好氧微生物所需要的氧氣，減少了能源的消耗。在餐廚垃圾的微生物好氧分解過程中，最關(guān)鍵的核心問題是調(diào)節(jié)好水氣條件，既要保證微生物有足夠的水分滿足生理要求，又必須控制水分不能產(chǎn)生厭氧。而采用酶制劑技術(shù)就不需要調(diào)節(jié)過程中的水氣條件，從而使得有機物酶降解過程高效進(jìn)行。因此采用酶制劑用于餐廚垃圾的酶水解，避免了餐廚垃圾發(fā)酵過程中水汽條件不好控制的弊端，不需調(diào)節(jié) 水汽條件，不存在出現(xiàn)臭氣和毒素的可能，使得餐廚垃圾生物處理技術(shù)可以進(jìn)入家庭和飯店。中國專利CN1375216公開了ー種用作飼料添加劑的菌酶制劑協(xié)同發(fā)酵エ藝。其エ藝流程為分別將多個產(chǎn)酶菌種和多個益生菌菌種在斜面上培養(yǎng)成熟后，制成孢子懸浮液，再分別將各菌種孢子懸浮液按比例混合，然后分別將種子培養(yǎng)基分別接入產(chǎn)酶和益生菌混合菌種孢子懸浮液，最后種子培養(yǎng)基經(jīng)過培養(yǎng)長出豐滿孢子，將產(chǎn)酶菌種子液和益生菌種子液按比例混合,制成菌酶混合接種劑；混合發(fā)酵培養(yǎng)基按一定接種量接入菌酶混合接種齊U，接著發(fā)酵培養(yǎng)；發(fā)酵結(jié)束后的產(chǎn)物，經(jīng)后處理成菌酶制劑。本發(fā)明優(yōu)點是混合產(chǎn)酶、益生菌發(fā)酵，其酶系的產(chǎn)酶量又較混合產(chǎn)酶菌發(fā)酵有較大的提高?；旌袭a(chǎn)酶菌與益生菌復(fù)合混合發(fā)酵，各菌種間這種協(xié)同增效作用更大。中國專利CN101225004公開了ー種利用復(fù)合發(fā)酵劑生產(chǎn)土壤生物肥料的制作方法。其發(fā)酵劑由能有效分解作物秸桿和畜禽糞便的多種微生物和酶制劑組成，在生產(chǎn)過程中采用糖水解液作活化劑，通過厭氧復(fù)合發(fā)酵，巧妙的利用大量作物秸桿和畜禽糞便中不同的營養(yǎng)組分，生產(chǎn)ー種肥效高、成本低、周期短的土壌生物肥料，能有效改善土壌團粒結(jié)構(gòu)、增加土壤腐殖質(zhì)、減少生物病蟲害的發(fā)生。是ー種安全高效、生產(chǎn)成本低的生態(tài)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品，便于在大型養(yǎng)埴場、種植場推廣的農(nóng)業(yè)技術(shù)產(chǎn)品。中國專利CN101082053公開了ー種食品垃圾的生物發(fā)酵方法。它涉及一種垃圾的生物發(fā)酵方法。它解決了目前食品垃圾中生物大分子難以直接被產(chǎn)物發(fā)酵生產(chǎn)菌株有效利用和使用商業(yè)酶制劑生產(chǎn)成本升高的缺陷。食品垃圾按以下步驟生物發(fā)酵(一)將食品垃圾濾干接種黑曲霉發(fā)酵制備糖化酶曲；(ニ)將糖化酶曲和生物發(fā)酵菌種加入到新鮮的食品垃圾中發(fā)酵；(三)分離、提純，即得發(fā)酵產(chǎn)物。本發(fā)明制備出的糖化酶曲不必干燥和冷凍，可直接使用，節(jié)省了大量的資源，由于黑曲霉不經(jīng)過干燥和冷凍保持了高度活性，能夠在發(fā)酵過程中繼續(xù)生長、產(chǎn)酶，并與發(fā)酵菌種協(xié)同作用，大大提高了食品垃圾資源的利用率和發(fā)酵產(chǎn)物的產(chǎn)量，可明顯降低生產(chǎn)成本。目前，采用微生物酶制劑治理餐廚垃圾的處理技術(shù)中，主要是采用微生物菌種和酶制劑共同作用，如混合產(chǎn)酶菌與益生菌復(fù)合混合發(fā)酵用作飼料添加劑的菌酶制劑(中國專利CN1375216);多種微生物和酶制劑組成復(fù)合發(fā)酵劑生產(chǎn)土壤微生物肥料(中國專利CN101225004);接種微生物菌種與產(chǎn)生的酶協(xié)同作用，用于處理食品垃圾的生物發(fā)酵(中國專利CN101082053)。微生物菌株與酶制劑協(xié)同作用處理餐廚垃圾的技術(shù)存在著嚴(yán)重的隱患，這是因為，在餐廚垃圾好氧固體發(fā)酵過程中，往往存在厭氧微環(huán)境和水汽條件控制不好的情況，很容易產(chǎn)生厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生氨、硫化氫、磷化氫等臭氣和毒素，危害環(huán)境，也限制了該技術(shù)進(jìn)入家庭和賓館飯店。采用微生物酶解技術(shù)就解決了這一弊端。同時本發(fā)明根據(jù)餐廚垃圾的有機物的組分和組成，合理組配降解酶和無機營養(yǎng)鹽，達(dá)到最佳效果
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種廣譜性復(fù)合微生物酶制劑。本發(fā)明的另一目的在于，提供一種廣譜性復(fù)合微生物酶制劑的應(yīng)用。本發(fā)明可用于高效降解家庭餐廚垃圾中的大分子有機物，如纖維素、蛋白質(zhì)、淀粉和油脂等，實現(xiàn)其減量化、穩(wěn)定化、衛(wèi)生化和資源化利用。本發(fā)明的廣譜性復(fù)合微生物酶制劑用于生活垃圾或餐廚垃圾的酶水解，將大分子有機物降解為小分子的氨基酸、葡萄糖、脂肪酸等，生產(chǎn)飼料，避免了餐廚垃圾發(fā)酵過程中水汽條件不好控制的弊端，沒有厭氧菌的存在和降解作用，不需調(diào)節(jié)水汽條件，不存在出現(xiàn)臭氣和毒素的可能，使得餐廚垃圾生物處理技術(shù)可以進(jìn)入家庭和飯店。本發(fā)明所需要解決的技術(shù)問題，可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)作為本發(fā)明的第一方面是提供一種廣譜性復(fù)合微生物酶制劑，其特征在于，包括以下組分脂肪水解酶、纖維素水解酶、淀粉水解酶、蛋白水解酶；所述酶制劑各組分含量纖維素酶活力5000 20000U/g · min，蛋白酶活力1000 10000U/g · min，脂肪酶活力500 10000U/g · min，淀粉酶活力 400 8000U/g · min。優(yōu)選地，所述酶制劑包括脂肪水解酶、纖維素水解酶、淀粉水解酶、蛋白水解酶；所述酶制劑各組分含量纖維素酶活力12600U/g · min，蛋白酶活力1560U/g · min，脂肪酶活力 6800U/g · min,淀粉酶活力 4500U/g · min。優(yōu)選地，所述酶制劑包括脂肪水解酶、纖維素水解酶、淀粉水解酶、蛋白水解酶；所述酶制劑各組分含量纖維素酶活力8400U/g ·π η，蛋白酶活力9800U/g ·π η，脂肪酶活力4300U/g · min,淀粉酶活力 820U/g · min。進(jìn)ー步，所述纖維素酶選自葡聚糖內(nèi)切酶、纖維ニ糖酶和葡萄糖苷酶的任意組合；進(jìn)ー步，所述淀粉水解酶選自α -淀粉酶、β -淀粉酶和極限糊精酶的任意組合；進(jìn)ー步，所述蛋白酶水解酶為植物蛋白酶和動物蛋白酶的任意組合。其中，所述酶制劑的pH為5. O 6. O ;作用溫度為50 60°C。進(jìn)ー步，所述酶制劑pH的緩沖體系為檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液。其中，所述酶制劑包含下列礦物質(zhì)鈉50 100mg/l、鉀50 100mg/l、鎂40 90mg/l、鈣 150 250mg/l、鐵 0. I 0. 8 μ g/Ι，鋅 0. I 0. 5 μ g/Ι、硒 0. I 0. 8 μ g/Ι、碘5 12 μ g/1和鈷0. I 0. 5 μ g/1的任意組合。
進(jìn)ー步，優(yōu)選地，所述酶制劑中還包含下列礦物質(zhì)鈉70mg/l、|丐70mg/l、鎂60mg/l、鉀 60 μ g/Ι、鐵 O. 4 μ g/Ι、鋅 O. 3 μ g/Ι、硒 O. 5 μ g/Ι、碘 9 μ g/Ι 和鈷 0· 3 μ g/1 的任
意組合。作為本發(fā)明的第二方面是提供一種廣譜性復(fù)合微生物酶制劑的應(yīng)用其特征在干，所述酶制劑用于餐廚垃圾降解。其中，按照重量份數(shù)計，還采用載體，所述載體餐廚垃圾=3 : I 5 : 1(濕重)，按照O. I I % (濕重)的物料比例加入所述酶制劑；調(diào)節(jié)初始含水率為60%，pH =5.5 6，55°C ±2°C，反應(yīng) 30 60 天。進(jìn)ー步，按照重量份數(shù)計，在反應(yīng)10 15天后按照0.1 1% (濕重)的物料比例追加所述酶制劑。 本發(fā)明的有益效果本發(fā)明制備的廣譜性復(fù)合微生物酶制劑用于快速降解廚余垃圾I、避免了餐廚垃圾微生物細(xì)菌發(fā)酵過程中水汽條件不好控制的弊端，沒有厭氧菌的存在和降解作用，不需要調(diào)節(jié)水汽條件，不存在出現(xiàn)臭氣及毒素的可能，以前由于使用微生物細(xì)菌發(fā)酵存在產(chǎn)生臭氣的可能，使得生活垃圾生物處理很難進(jìn)入家庭和飯店賓館，采用本技術(shù)使得操作可行。2、較單ー酶制劑，本發(fā)明的廣譜性復(fù)合微生物降解酶制劑的代謝活性高、產(chǎn)品品質(zhì)好。
具體實施例方式以下結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明作進(jìn)ー步說明。應(yīng)理解，以下實施例僅用于說明本發(fā)明而非用于限定本發(fā)明的范圍。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照常規(guī)條件，或廠商提供的條件進(jìn)行。實施例I廣譜性復(fù)合微生物酶制劑的制備廣譜性復(fù)合微生物酶制劑，(簡稱復(fù)合微生物酶制劑，也可簡稱為酶制劑)，其配方包括以下組分脂肪水解酶、纖維素水解酶(葡聚糖內(nèi)切酶、纖維ニ糖酶、β -葡萄糖苷酶)、淀粉水解酶(α-淀粉酶、β-淀粉酶和極限糊精酶)、蛋白水解酶(植物蛋白酶、動物蛋白酶)；酶制劑各組分含量纖維素酶活力5000 20000U/g · min，蛋白酶活力1000 10000U/g · min,脂肪酶活力500 10000U/g · min,淀粉酶活力400 8000U/g .min。具體配方如表I所示。表I為本發(fā)明廣譜性復(fù)合微生物酶制劑的配方
權(quán)利要求
1.一種廣譜性復(fù)合微生物酶制劑，其特征在于，包括以下組分 脂肪水解酶、纖維素水解酶、淀粉水解酶、蛋白水解酶；所述酶制劑各組分含量纖維素酶活力5000 20000U/g · min，蛋白酶活力1000 10000U/g · min，脂肪酶活力500 10000U/g · min,淀粉酶活力 400 8000U/g · min。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的酶制劑，其特征在于，所述酶制劑包括脂肪水解酶、纖維素水解酶、淀粉水解酶、蛋白水解酶；所述酶制劑各組分含量纖維素酶活力12600U/g · min，蛋白酶活力1560U/g · min,脂肪酶活力6800U/g · min,淀粉酶活力4500U/g · min。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的酶制劑，其特征在于，所述酶制劑包括脂肪水解酶、纖維素水解酶、淀粉水解酶、蛋白水解酶；所述酶制劑各組分含量纖維素酶活力8400U/g ·π η，蛋白酶活力9800U/g · min，脂肪酶活力4300U/g · min，淀粉酶活力820U/g · min。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的酶制劑，其特征在于，所述纖維素酶選自葡聚糖內(nèi)切酶、纖維ニ糖酶和葡萄糖苷酶的任意組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的酶制劑，其特征在于，所述淀粉水解酶選自α-淀粉酶、β -淀粉酶和極限糊精酶的任意組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的酶制劑，其特征在于，所述蛋白水解酶為植物蛋白酶和動物蛋白酶的任意組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的酶制劑，其特征在于，所述酶制劑的pH為5.O 6.0 ;作用溫度為50 60°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的酶制劑，其特征在干，所述酶制劑pH的緩沖體系為檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的酶制劑，其特征在于，所述酶制劑包含下列礦物質(zhì)鈉50 100mg/l、鉀 50 100mg/l、鎂 40 90mg/l、鈣 150 250mg/l、鐵 O. I O. 8 μ g/Ι，鋅 O. I O.5 μ g/1、石西O. I O. 8 μ g/1、碘5 12 μ g/1和鈷O. I O. 5 μ g/1的任意組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的酶制劑，其特征在于，所述酶制劑中還包含下列礦物質(zhì)鈉7011^/1、鈣7011^/1、鎂6011^/1、鉀6(^8/1、鐵0.4レ8/1、鋅0.3レ8/1、硒0.5レ8/1、碘9 48/I和鈷O. 31^/1的任意組合。
11.一種如權(quán)利要求I所述的廣譜性復(fù)合微生物酶制劑的應(yīng)用，其特征在于，所述酶制劑用于餐廚垃圾降解。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的應(yīng)用，其特征在于，按照重量份數(shù)計，還采用載體，所述載體餐廚垃圾=3 I 5 I (濕重)，按照0.1 1% (濕重)的物料比例加入所述酶制劑；調(diào)節(jié)初始含水率為60%，pH = 5. 5 6，55°C ±2°C，反應(yīng)30 60天。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的應(yīng)用，其特征在于，按照重量份數(shù)計，在反應(yīng)10 15天后按照O. I 1% (濕重)的物料比例追加所述酶制劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種廣譜性復(fù)合微生物酶制劑，該酶制劑，包括脂肪水解酶、纖維水解素酶、淀粉水解酶、蛋白水解酶；所述酶制劑各組分含量纖維素酶活力5000～20000U/g·min，蛋白酶活力1000～10000U/g·min，脂肪酶活力500～10000U/g·min，淀粉酶活力400～8000U/g·min。該方法是利用酶制劑中各種降解酶的協(xié)同作用，將纖維素、淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)等大分子有機物降解為小分子，可用于高效降解家庭餐廚垃圾，實現(xiàn)其減量化、穩(wěn)定化、衛(wèi)生化和資源化利用。避免了使用微生物菌劑對餐廚垃圾進(jìn)行生化處理過程中水汽條件不好控制、易產(chǎn)生厭氧及出現(xiàn)臭氣和毒素的弊端。
文檔編號C12N9/20GK102676481SQ20121012041
公開日2012年9月19日 申請日期2012年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月23日
發(fā)明者應(yīng)國華, 李秀艷 申請人:上海宇陽文華環(huán)境科技有限公司