不同菌劑對(duì)中藥渣發(fā)酵過程的影響

王茂,郭鑫,韓峰,曾莉,劉然,曾永清

(四川光大制藥有限公司,四川 彭州 611930)

不同菌劑對(duì)中藥渣發(fā)酵過程的影響

王茂,郭鑫,韓峰,曾莉,劉然,曾永清

(四川光大制藥有限公司,四川 彭州 611930)

摘要:從發(fā)酵周期、pH值、臭氣度、外觀形狀及總養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)含量方面進(jìn)行了試驗(yàn)與分析,試驗(yàn)表明:接種菌劑I的處理B腐熟效果最好,其經(jīng)57d發(fā)酵,除含水量以外,所測(cè)指標(biāo)均符合有機(jī)肥料的標(biāo)準(zhǔn)(NY525-2012)。發(fā)酵菌劑I對(duì)中藥渣、雞糞、菌渣的混合物料發(fā)酵周期最短,腐熟效果最好,可用于具有一定抑菌作用的酸性中藥渣的資源化利用。

關(guān)鍵詞:中藥渣;抑菌;微生物菌劑;有機(jī)肥

1引言

隨著人們對(duì)用藥安全重視程度的提高,中藥及中成藥的消費(fèi)量逐年遞增[1],隨之產(chǎn)生大量的中藥廢渣。中藥廢渣的含水量一般在55%~75%,且富含營(yíng)養(yǎng),目前主要采用露天堆放或填埋處理,經(jīng)雨水沖淋,極易造成河流及地下水富營(yíng)養(yǎng)化污染。目前國(guó)內(nèi)許多學(xué)者做過利用中藥渣堆制有機(jī)肥、制作有機(jī)基質(zhì)、作為食用菌栽培原料、發(fā)酵生產(chǎn)乙醇、制成飼料、流化床熱解氣化等方面的研究[2~15]。在中藥渣堆制有機(jī)肥方面,由于不同中藥渣成分差別較大,在實(shí)際應(yīng)用中存在較大差異。本文針對(duì)具有一定抑菌作用的酸性中藥渣,利用經(jīng)反復(fù)篩選獲得的優(yōu)良發(fā)酵菌株,進(jìn)行了中藥渣腐熟工藝及條件的研究,為資源化利用中藥渣,生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥料提供依據(jù)。

2材料與方法

2.1　試驗(yàn)材料

中藥渣來源于四川光大制藥有限公司,是生產(chǎn)抗病毒顆粒和口炎顆粒的混合藥渣,其成分為:板藍(lán)根、連翹、知母、蘆根、地黃、廣藿香、石菖蒲、郁金、玄參、青蒿、川木通、淡竹葉、兒茶、蘆竹根、甘草、石膏(揀出)。輔料為工廠化杏鮑菇菌渣和雞圈糞。發(fā)酵菌劑I由本公司自主分離篩選的枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)、地衣芽孢桿菌(Bacilluslicheniformis)、煙曲霉(Aspergillusfumigatus)混合構(gòu)成。菌劑Ⅱ?yàn)楦瘲U靈。中藥渣、菌渣、雞糞含水量分別為69.8%、53.7%、23.7%。

2.2　處理設(shè)計(jì)及方法

試驗(yàn)設(shè)3各處理,每個(gè)處理重復(fù)3次,按自然含水質(zhì)量投料。處理A(對(duì)照):中藥渣500kg:處理B:中藥渣350kg,雞糞75kg,菌渣75kg,菌劑I1kg。處理C:中藥渣350kg,雞糞75kg,菌渣75kg,菌劑Ⅱ1kg。

在室內(nèi)自建的1.2m×3m尺寸的發(fā)酵槽中進(jìn)行槽式有氧發(fā)酵,其中處理A直接堆制,處理B、C將中藥渣粉碎后,加入雞糞和菌渣混勻,再分別加入發(fā)酵菌劑。堆制時(shí)間從2014年4月29日開始,根據(jù)溫度變化適時(shí)翻堆[16]。每天上午8~9點(diǎn)測(cè)室溫1次,各堆測(cè)堆溫3處,取平均值。在0、10、20、30、40、50、60、70、80d時(shí),各重復(fù)處理采用多點(diǎn)取樣,混合后測(cè)定pH值和含水量[17],并對(duì)堆內(nèi)臭氣進(jìn)行感官判斷,臭味等級(jí)分為5級(jí),分別為“-”無臭味,“+”仔細(xì)才能聞到,“++”有明顯臭味,“+++”比較臭,“++++”惡臭[18~19]。對(duì)第0、80d所取樣品,測(cè)定氮、磷、鉀及有機(jī)質(zhì)含量[20]。

3結(jié)果與分析

3.1　溫度變化

從圖1可見,各處理的溫度變化均存在升溫期、高溫期、降溫期。處理A在堆制第3d升溫至50℃以上,26d后溫度回落至50℃以下,并在30~50℃之間徘徊,其溫度始終未超過60℃。處理B在堆制第3d升溫至50℃以上,43d后回落至50℃以下,期間保持60℃以上高溫31d,第57d降至40℃以下。處理C于堆制第8d升溫至50℃以上,但其溫度上升緩慢,第26d才升至60℃以上,第65d溫度回落至50℃以下,期間保溫60℃以上天數(shù)33d,在第79d穩(wěn)定降至40℃以下。

圖1　溫度變化

在前期研究中,已證實(shí)處理A中含有耐高溫菌類,其利用中藥渣提取后余溫,實(shí)現(xiàn)快速繁殖,達(dá)到快速提升堆溫的效果,但中藥渣未粉碎,間隙較大,不能有效的保持發(fā)酵熱量,在物料表面營(yíng)養(yǎng)消耗完后,進(jìn)入中溫緩慢分解階段。在以往中藥渣露天堆肥研究中,堆溫維持40℃左右可持續(xù)11個(gè)月。處理B接種菌劑I后,快速升溫,進(jìn)入高溫階段[21],57d即完成發(fā)酵。處理C接種市售菌劑后,升溫緩慢,進(jìn)入高溫階段遲,發(fā)酵過程長(zhǎng),78d才完成發(fā)酵。

3.2　pH值變化

如圖2所示,處理A、B、C的pH值經(jīng)歷上升、穩(wěn)定、再上升至穩(wěn)定的過程,經(jīng)80d的發(fā)酵,3個(gè)處理的pH值上升至中性偏堿。

圖2　pH值變化

大部分微生物適宜在中性和微堿性條件下活動(dòng)[22],處理A中由于中藥廢渣出料場(chǎng)中長(zhǎng)年堆放中藥渣,自然篩選了高溫微生物,使得其發(fā)酵能在酸性條件下快速啟動(dòng)。處理B中加入了能在酸性條件下快速啟動(dòng)發(fā)酵的菌劑。處理C中加入的常用菌劑,難以在酸性條件下快速繁殖,導(dǎo)致發(fā)酵啟動(dòng)過程慢,發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)。

3.3　水分變化

如圖3所示,處理A含水量隨著發(fā)酵時(shí)間的增長(zhǎng)而降低,但由于原料含水量高、發(fā)酵堆溫較低、以及中藥渣物料結(jié)構(gòu)對(duì)水的吸附,并且在緩慢呼吸作用中一直有水產(chǎn)生,導(dǎo)致最終含水量較高;處理B含水量隨著高溫發(fā)酵帶來的強(qiáng)烈呼吸作用,分解產(chǎn)生大量水,導(dǎo)致含水量上升,后又經(jīng)呼吸作用和溫度的雙重影響下,含水量逐漸下降;處理C由于發(fā)酵啟動(dòng)緩慢,含水量隨著溫度逐漸上升而降低,后又進(jìn)入高溫發(fā)酵階段,大量呼吸作用產(chǎn)生的水又導(dǎo)致堆內(nèi)含水量上升,后隨著發(fā)酵的進(jìn)程逐漸下降。

圖3　含水量變化

3.4　臭氣度及外觀變化

如表1所示,各處理散發(fā)出的臭氣與發(fā)酵速度和進(jìn)程緊密相關(guān),隨著發(fā)酵的進(jìn)程,臭氣逐漸加重,進(jìn)入高溫發(fā)酵階段后,產(chǎn)生的臭氣最重,進(jìn)入發(fā)酵后期至完全腐熟,臭氣逐漸降低,直至消失。據(jù)感官判斷,發(fā)酵中產(chǎn)生的主要臭氣為氨氣。

表1　臭味變化

在外光形態(tài)上,隨著發(fā)酵的進(jìn)行,處理A物料顏色逐漸變淡,但其物理結(jié)構(gòu)改變較小；處理B、C由投料時(shí)的易結(jié)塊、發(fā)黏、顏色深棕色,逐漸細(xì)粉化,質(zhì)地蓬松,顏色呈褐色。

3.5　氮、磷、鉀、有機(jī)質(zhì)含量變化

從表2可看出,在各處理中,物料中的氮、磷、鉀皆上升,處理A有機(jī)質(zhì)含量減少,處理B、C有機(jī)質(zhì)含量上升。導(dǎo)致處理A有機(jī)質(zhì)含量減少的原因是物料中養(yǎng)分不平衡,呼吸消耗碳較多,造成有機(jī)質(zhì)下降,同時(shí)也導(dǎo)致在表面氮素影響消耗后,發(fā)酵活躍度快速下降。3個(gè)處理的養(yǎng)分指標(biāo)均達(dá)到有機(jī)肥國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(NY525-2012)。在實(shí)際生產(chǎn)中,必須通過添加糞肥或化學(xué)氮肥的方式[18],調(diào)整物料中的C/N比,以促進(jìn)中藥渣快速發(fā)酵、腐熟。

表2　氮、磷、鉀和有機(jī)質(zhì)含量變化　%

4結(jié)語(yǔ)

試驗(yàn)中,接種菌劑I的處理B溫度上升迅速,57d即完全腐熟,其pH值、氮、磷、鉀及有機(jī)質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求:處理A由于物料較粗,且C/N比高,發(fā)酵溫度偏低,進(jìn)展緩慢,至80d后還未完全腐熟:處理C接種菌劑Ⅱ,由于所用中藥渣本身藥理作用具有抑菌作用,且混合物pH值低,發(fā)酵啟動(dòng)緩慢,且發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)。綜上所述,從發(fā)酵溫度、堆肥周期、養(yǎng)分含量、pH值、含水量及臭味變化上分析,接種菌劑I的處理B在57d即完全腐熟,發(fā)酵周期最短,效果最好,可有效的實(shí)現(xiàn)具有一定抑菌作用的酸性中藥渣的資源化利用。但發(fā)酵過程中產(chǎn)生臭氣較重,還行在發(fā)酵菌劑中增加除臭菌株,可有效降低發(fā)酵過程中產(chǎn)生的臭氣,并增加有機(jī)肥養(yǎng)分含量[23]。

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The Influence of Different Microbial Inoculants on the Fermentation

Process of Chinese Herb Residues

Wang Mao,Guo Xin,Han Feng,Zeng Li,Liu Ran,Zeng Yongqing

(SichuanGuangdaPharmaceuticalCo.,Ltd.Pengzhou611930,China)

Abstract:Through the analysis of fermentation period,pH value,odor intensity index,appearance shape,total nutrients and organic matter content,the results of experiments show that treatment B of the microbial inoculants I has the best decomposition effect.After 57 days' fermentation,the measurements of indexes are all conformed to the organic fertilizer's standard (NY525-2012) except the water content.The microbial inoculants I has the shortest fermentation period for the mixed materials which consist of Chinese herb residues,chicken manure and fungi dregs and it has the best decomposition effect.Therefore,the fermentation microbial inoculants I can be used in resource utilization of acidic Chinese herb residues which have a certain bacteriostatic action.

Key words:Chinese herb residues;bacteriostasis;microbial inoculants;organic fertilizer

中圖分類號(hào):X787

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1674-9944(2015)01-0159-03

作者簡(jiǎn)介:王茂(1984—),男,四川彭州人,助理農(nóng)藝師,在職在讀碩士,主要從事中藥渣再利用研究工作。

收稿日期:2014-12-15