復(fù)合微生物菌劑的載體吸附研究

吳金男 魏榮華 楊浩深 宋廷鴻 馬國(guó)勝 梁劍光

（1常熟理工學(xué)院生物與食品工程學(xué)院江蘇常熟215500 2蘇州榮基生態(tài)生物科技有限公司江蘇吳江215222）

復(fù)合微生物菌劑的載體吸附研究

吳金男1魏榮華2楊浩深2宋廷鴻2馬國(guó)勝2梁劍光1

（1常熟理工學(xué)院生物與食品工程學(xué)院江蘇常熟215500 2蘇州榮基生態(tài)生物科技有限公司江蘇吳江215222）

采用三種固化材料作為載體，對(duì)液體發(fā)酵培養(yǎng)的復(fù)合微生物菌劑進(jìn)行吸附試驗(yàn)，以活菌數(shù)為指標(biāo)，對(duì)不同溫度、不同時(shí)間下菌劑的保藏效果進(jìn)行初步研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，稻草粉為吸附載體的菌劑活性較好。從保藏效果看，固化菌劑在常溫保藏和低溫保藏下均具有良好的保藏效果。在4℃保藏條件下，2個(gè)月內(nèi)三種固化載體材料中所含的活菌量都有所增加，保藏時(shí)間在2個(gè)月以上。在25℃保藏條件下保藏2個(gè)月，三種固化載體材料中所含的活菌量仍高于初始菌量。

載體；復(fù)合微生物菌劑；吸附；菌劑活性

復(fù)合微生物菌劑在發(fā)酵工業(yè)、廢水處理、固體堆肥發(fā)酵、微生物菌肥、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)等許多方面有著廣泛的用途。利用液體發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)復(fù)合微生物菌劑具有機(jī)械化和自動(dòng)化程度高、操作工藝容易控制、培養(yǎng)周期短、生產(chǎn)效率高、微生物活性高等優(yōu)點(diǎn)，但也存在保藏時(shí)間短、儲(chǔ)藏和運(yùn)輸不方便等缺點(diǎn)。吸附法是一種廉價(jià)、有效的微生物固定化方法，利用載體來吸附液態(tài)發(fā)酵的復(fù)合微生物菌劑也是一種新的微生物菌劑生產(chǎn)方式。目前用于微生物肥料的載體要有蛭石、草炭及菌糠等，其中草炭應(yīng)用較普遍，但草炭是一種短期不可再生性的天然礦產(chǎn)資源，長(zhǎng)期開采會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成極大破壞，并且成本較高。因此，選擇合適的載體至關(guān)重要。盧憲輝、趙旭等人分別試驗(yàn)了谷糠、爐渣等代替草炭作為功能性微生物載體的可行性。本研究則以稻草秸稈粉、玉米粉和米糠作為吸附載體，對(duì)秸稈有機(jī)肥堆制發(fā)酵中使用的液體發(fā)酵菌劑進(jìn)行吸附，制備成固化菌劑。通過檢測(cè)不同溫度和時(shí)間保藏條件下的固化菌劑活性，探討價(jià)廉、易得、固化效果好的載體，希望對(duì)有機(jī)肥生產(chǎn)廠家在載體選擇、產(chǎn)品有效期的確定等方面提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 復(fù)合微生物液體菌劑

用于秸稈有機(jī)肥堆制發(fā)酵的菌劑，由蘇州榮基生態(tài)科技有限公司提供。

1.1.2 菌劑固化材料

稻草秸稈粉、玉米粉和米糠，由蘇州榮基生態(tài)科技有限公司提供。

1.2 培養(yǎng)基

液體發(fā)酵培養(yǎng)基：蛋白胨l0g，牛肉膏10g，酵母粉5g，檸檬酸氫二銨2g，無水乙酸鈉5g，磷酸氫二鉀2g，MgSO4·7H20 0.58g，MnS04·4H20 0.25g，吐溫-801mL，葡萄糖20g，蒸餾水1000mL，pH調(diào)至7.0。用于菌劑的活化和液體發(fā)酵培養(yǎng)。

固體培養(yǎng)基：蛋白胨l0g，牛肉膏10g，酵母粉5g，檸檬酸氫二銨2g，無水乙酸鈉5g，磷酸氫二鉀2g，MgSO4·7H20 0.58g，MnS04· 4H20 0.25g，吐溫-801mL，葡萄糖20g，蒸餾水1000mL，pH調(diào)至7.0，瓊脂15g~20g。用于平板菌落計(jì)數(shù)法檢測(cè)菌的數(shù)目。

1.3 試驗(yàn)方法

菌劑載體吸附試驗(yàn)工藝流程：菌劑的活化→液體發(fā)酵培養(yǎng)→液態(tài)菌劑的固化處理→載體吸附處理效果的檢測(cè)。

1.3.1 復(fù)合菌劑的活化和液體發(fā)酵培養(yǎng)

復(fù)合液體菌劑按1%接種量接種到液體發(fā)酵培養(yǎng)基中，30℃、180r/min振蕩培養(yǎng)24h活化?；罨蟮幕旌暇N在同樣條件下進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)。

1.3.2 液態(tài)菌劑的固化處理

為了保證固化材料能夠被菌劑全部吸附但又不含多余的游離水，實(shí)驗(yàn)前對(duì)載體材料和液體菌劑的配比做了預(yù)試驗(yàn)，確定的最佳配比為50g稻草粉、35g米糠、30g玉米粉分別加入25mL菌量。

（1）菌劑的載體吸附固化：根據(jù)預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，分別取25mL的液態(tài)發(fā)酵菌液接入到相應(yīng)質(zhì)量的三種滅菌固化材料中，混勻后封上六層紗布扎緊。

（2）干燥處理：接種后的固化材料置于恒溫烘箱中，開啟鼓風(fēng)機(jī)，35℃下進(jìn)行恒溫干燥處理。當(dāng)材料外表泛白，整個(gè)固化材料疏松、不結(jié)塊、不占壁即干燥結(jié)束，裝入無菌容器保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.3 固化菌劑含水量的測(cè)定

取少量經(jīng)干燥處理的固化菌劑于105℃烘干至恒重，測(cè)定其含水量。

1.3.4 載體吸附處理效果的檢測(cè)

將干燥后的固化菌劑分別在低溫（4℃）和常溫（25℃）保藏。使用固體培養(yǎng)基采用平板菌落計(jì)數(shù)法進(jìn)行活菌數(shù)量檢測(cè)，分別測(cè)定固化菌劑的起始活菌量和不同保藏時(shí)間（1周、2周、4周、8周）下的活菌量，以檢測(cè)不同溫度、不同時(shí)間下的菌劑保藏效果。

2 結(jié)果與分析

2.1 三種固化菌劑含水量的測(cè)定

三種干燥后的成品固化菌劑分別在105℃下烘干，測(cè)定含水量，每個(gè)試樣各做三個(gè)平行。結(jié)果表明，玉米粉固化菌劑三個(gè)平行的含水量分別為8.96%、8.99%和9.22%，平均9.06%；秸稈粉固化菌劑三個(gè)平行的含水量分別為9.31%、9.67%和9.16%，平均9.38%；米糠固化菌劑三個(gè)平行的含水量分別為9.97%、9.54%和9.49%，平均9.67%。從結(jié)果看，三種固化菌劑的含水量比較接近，都在9%~10%之間。固化菌劑較低的含水量在一定程度上有利于其中的細(xì)菌存活。

圖1 4℃保藏條件下不同固化材料中的活菌數(shù)量變化由圖1可以看出，從保藏開始至4周內(nèi)，三種固化載體材料

2.2 低溫（4℃）保藏條件下的固化菌劑活性中所含的活菌數(shù)量均超過了起始活菌數(shù)量，且都呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。4℃保藏條件下保藏四周時(shí)三種固化菌劑的活菌數(shù)量分別為：玉米粉1.43×108CFU/g、稻草粉3.90×108CFU/g、米糠1.00× 108CFU/g，其中以稻草粉作為固化載體的活菌量最高。

與保藏四周時(shí)的活菌數(shù)量相比，保藏時(shí)間至8周時(shí)，三種固化菌劑的活菌數(shù)量變化均相對(duì)趨于穩(wěn)定，此時(shí)的活菌數(shù)量數(shù)量分別為：玉米粉1.56×108CFU/g、稻草粉4.10×108CFU/g、米糠1.02×108CFU/g。與固化菌劑起始含菌量相比，4℃保藏條件下保藏八周時(shí)，玉米粉、稻草粉和米糠作為固化載體材料的活菌數(shù)量分別增加了68%、52%和79%。因此，4℃保藏條件下三種固化菌劑的保藏時(shí)間應(yīng)該都在2個(gè)月以上。

2.3 常溫（25℃）保藏條件下的固化菌劑活性

圖2 25℃保藏條件下不同種固化材料中的活菌數(shù)量變化

由圖2可以看出，25℃保藏條件下從保藏開始至4周內(nèi)，三種固化載體材料中所含的活菌數(shù)量也均超過了起始活菌數(shù)量，且也都呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。保藏四周時(shí)三種固化菌劑的活菌數(shù)量分別為：玉米粉1.65×108CFU/g、稻草粉4.00×108CFU/g、米糠1.17× 108CFU/g，稻草粉作為固化載體的活菌量仍是最高。

與保藏四周時(shí)的活菌數(shù)量相比，保藏時(shí)間至8周時(shí)，25℃保藏條件下三種固化菌劑的活菌數(shù)量均呈現(xiàn)一定程度的下降，但活菌數(shù)量仍高于起始活菌數(shù)量，此時(shí)的活菌數(shù)量數(shù)量分別為：玉米粉1.30×108CFU/g、稻草粉3.50×108CFU/g、米糠0.80×108CFU/g。與固化菌劑起始含菌量相比，25℃保藏條件下保藏八周時(shí)，玉米粉、稻草粉和米糠作為固化載體材料的活菌數(shù)量分別增加了40%、30%和40%。因此，25℃保藏條件下三種固化菌劑的保藏時(shí)間應(yīng)該都能夠達(dá)到2個(gè)月。

綜上所述，以玉米粉、稻草秸稈粉和米糠作為微生物固化載體材料制備的固化菌劑，干燥后的含水量在9%~10%之間。從保藏效果看，固化菌劑在25℃常溫保藏和4℃低溫保藏均具有較好的保藏效果，雖然4℃低溫保藏效果更明顯，但25℃常溫保藏2個(gè)月仍能保持高于原先制備的固化菌劑的活性，且常溫保藏具有成本低、保存方便等優(yōu)點(diǎn)。三種固化載體材料中，稻草秸稈粉的菌劑吸附好保藏效果最好。

3 結(jié)語

固化菌劑在保藏前采用35℃干燥處理，不但保證了菌劑中的微生物活性在處理時(shí)不受影響，而且由于干燥后的含水量較低，降低了微生物的代謝活性，從而有效地延長(zhǎng)了固化菌劑的保藏時(shí)間。制備固化菌劑時(shí)，由于添加的液體發(fā)酵液以及使用的固化材料均含有一定量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，因此固化菌劑在保藏初期（4周內(nèi)）仍表現(xiàn)出低速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。，稻草秸稈粉是三種固化載體材料中的效果最好的一種，可能的原因是秸稈粉具有疏松的良好物理特性使之成為微生物菌劑的理想載體。

利用稻草秸稈粉作為載體吸附有機(jī)肥液體發(fā)酵菌劑，具有廉價(jià)、方便的優(yōu)點(diǎn)，微生物菌劑的活性也有一定的改善，這對(duì)提高復(fù)合菌劑的活性和保藏效果有著重要的現(xiàn)實(shí)意義，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。

[1]鄭健斌.復(fù)合微生物菌劑的應(yīng)用與發(fā)展前景[J].甘肅農(nóng)業(yè), 2001,3：26-27.

[2]趙旭,王改蘭,陳春玉等.谷糠和堆肥作為微生物菌劑載體的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2015,43(14)：179-180+223.

蘇州市科技局科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（SNG201241）。

吳金男（1963—），男，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，主要研究微生物資源利用和廢水生物處理技術(shù)。