一种有机固废高温好氧堆肥菌种及其应用

技术领域

本发明涉及环境微生物技术领域，特别是涉及一种有机固废高温好氧堆肥菌种及其应用。

背景技术

近年来，随着人口的增长和工农业的发展，有机固体废弃物的产量逐年增加。有机固体废弃物的来源主要包括餐饮垃圾、厨余垃圾、果蔬垃圾、畜禽养殖粪污、市政污泥等。目前大量有机固废并没有得到充分的利用，资源浪费严重。因此，如何提高有机固废的资源化利用率，实现有机固废的减量化、无害化处理和资源化利用迫在眉睫。

目前，有机固废的资源化利用途径包括能源化、肥料化、饲料化等。其中，通过好氧堆肥方式将有机固废转化为有机肥是实现废弃物资源化利用的主要途径。好氧堆肥是指在有氧条件下，依靠好氧微生物的作用使有机固废中的有机物质稳定化的过程，堆肥过程中菌体代谢产生一定的热量，不需要外加热源即可实现无害化和稳定化。传统的好氧堆肥技术存在高温期短、堆肥周期长、发酵不完全、养分损失严重、物料腐熟度低等问题。与传统堆肥相比，高温堆肥具有以下优点：缩短堆肥周期、加速有机物降解、促进堆体快速发酵腐熟、提高堆体温度、有效杀灭病原菌和虫卵、降解堆体中残留的抗生素等。高温堆肥需要在堆体中加入高温菌，高温菌的添加能够延长高温期，加速有机物的降解转化，促进堆肥腐熟，缩短堆肥周期，从而使得堆肥效率和产品质量得到大幅提升。因此，筛选有机固废高温堆肥菌种，研发高温堆肥微生物菌剂，对加快有机固废的肥料化利用意义重大。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种有机固废高温好氧堆肥菌种及其应用，用于解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供泛菌属

本发明还提供一种液体菌剂，所述液体菌剂包括所述的泛菌属

本发明还提供所述液体菌剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：将所述的泛菌属

本发明还提供一种固体菌剂，所述固体菌剂包括所述泛菌属

本发明还提供所述固体菌剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：将载体与液体菌剂按照质量比为1:1~1:10混合、干燥后即得到固体菌剂。

本发明还提供所述泛菌属

本发明还提供一种有机固废好氧堆肥发酵的方法，所述方法包括如下步骤：将所述的固体菌剂与有机固废原料混合后进行好氧堆肥发酵。

如上所述，本发明的一种有机固废高温好氧堆肥菌种及其应用，具有以下有益效果：

（1）本发明泛菌属

（2）泛菌属

综合以上两个特点，泛菌属

附图说明

图1显示为本发明的菌株BK-PP311的系统进化树；

图2显示为本发明的菌株BK-PP311对餐饮垃圾+麦麸高温好氧堆肥物料含水率变化；

图3显示为本发明的菌株BK-PP311对餐饮垃圾+麦麸高温好氧堆肥发酵堆体温度变化；

图4显示为本发明的菌株BK-PP311对果蔬垃圾+猪粪高温好氧堆肥物料含水率变化；

图5显示为本发明的菌株BK-PP311对果蔬垃圾+猪粪高温好氧堆肥发酵堆体温度变化。

具体实施方式

本发明通过分离培养基初筛、产酶培养基复筛、高温好氧堆肥实验验证，得到一株有机固废高温堆肥菌种。

本发明第一方面提供所述有机固废高温好氧堆肥菌种，通过菌落和细胞形态、生理生化特征、16S rDNA基因序列测定等数据综合分析，鉴定该菌株的分类学地位为：泛菌属

所述泛菌属

所述泛菌属

所述泛菌属

所述有机固废包括餐饮垃圾、厨余垃圾、果蔬垃圾、畜禽养殖粪污、市政污泥中的一种或几种。

在一种实施方式中，可将所述泛菌属

用所述泛菌属

所述高温维持期是指堆体温度达到55℃及以上的天数。

所述堆体温度、高温维持期通过以下步骤得到：

1） 将有机固废与泛菌属

2） 混合后置于好氧发酵设备中发酵，发酵过程中每2 h对物料搅拌10 min，通风速率为30 mL/min；

3） 发酵过程中，每天9：00测量堆体中心的温度。对照组除不加泛菌属

所述有机固废选自餐饮垃圾、果蔬垃圾、畜禽养殖粪污中的一种或几种。

本发明第二方面提供一种液体菌剂，所述液体菌剂包括泛菌属

本发明第三方面提供所述液体菌剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：将泛菌属

在一种实施方式中，将泛菌属

在一种实施方式中，培养的温度为40~60 ℃。

在一种实施方式中，培养的搅拌速度为150~230 r/min。

在一种实施方式中，将泛菌属

在一种实施方式中，扩大培养16~20 h即可得到该菌株的液体菌剂。

液体培养基组成为：蛋白胨3 g/L、酵母提取物2 g/L、NaCl 3 g/L、MgCl

本发明第四方面提供一种固体菌剂，所述固体菌剂包括所述泛菌属

所述载体为固相载体。所述的载体选自淀粉、环糊精、黄原胶、碳酸钙、稻壳、麦麸等中的一种或几种。

本发明第五方面提供所述固体菌剂的制备方法，将载体与液体菌剂按照质量比为1:1~1:10混合、干燥后即得到固体菌剂。

本发明第六方面提供所述泛菌属

所述有机固废包括餐饮垃圾、厨余垃圾、果蔬垃圾、畜禽养殖粪污、市政污泥中的一种或几种。

具体的，所述好氧堆肥为高温好氧堆肥。

所述高温好氧堆肥，选自密闭式、条垛式、槽式中的任意一种。

本发明第七方面提供一种有机固废好氧堆肥发酵的方法，所述方法包括如下步骤：将所述固体菌剂与有机固废原料混合后进行好氧堆肥发酵。

在一种实施方式中，所述固体菌剂的质量为有机固废原料质量的0.1%-1%；

在一种实施方式中，好氧堆肥发酵过程中通风、搅拌。通风搅拌可保证物料温度均匀且在好氧条件下进行。

好氧堆肥发酵时间可根据物料的不同具体确定。在一种实施方式中，好氧堆肥发酵的时间为10天以上。好氧发酵时间例如为10~15天、15~20天、20~25天或更长时间。

所述有机固废包括餐饮垃圾、厨余垃圾、果蔬垃圾、畜禽养殖粪污、市政污泥中的一种或几种。

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围；在本发明说明书和权利要求书中，除非文中另外明确指出，单数形式“一个”、“一”和“这个”包括复数形式。

当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、设备、材料外，根据本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。

以下是本发明的实施例所用到的培养基及其配方：

分离纯化培养基：蛋白胨3 g/L、酵母提取物2 g/L、NaCl 3 g/L、MgCl

种子培养基：蛋白胨3 g/L、酵母提取物2 g/L、NaCl 3 g/L、MgCl

蛋白酶筛选培养基：干酪素10 g/L、蛋白胨3 g/L、酵母提取物2 g/L、NaCl 3 g/L、MgCl

淀粉酶筛选培养基：可溶性淀粉10 g/L、蛋白胨3 g/L、酵母提取物2 g/L、NaCl 3g/L、MgCl

液体培养基组成为：蛋白胨3 g/L、酵母提取物2 g/L、NaCl 3 g/L、MgCl

以上培养基配制好后，均在121 ℃下高压蒸汽灭菌15 min，备用。

实施例1：菌株BK-PP311的分离筛选及性能测定

本发明菌株BK-PP311的分离纯化过程：试验样品采集自某养牛场粪污高温堆肥设备，加入无菌水混匀后，进行梯度稀释，将不同梯度的稀释液取200 μL涂布于分离纯化培养基平板上，于60 ℃恒温培养箱中培养24~48 h后，挑取形态大小不同的单菌落，划线纯化后编号保藏，经初筛共得到26个菌株。

第一种复筛：将初筛得到的26株纯菌，采用点接的方法接种到蛋白酶筛选培养基和淀粉酶筛选培养基上，进行菌株产酶能力的复筛。在60 ℃下培养48 h后，测量菌落直径（d）和透明圈直径（D），计算D/d，挑选出同时具有较强蛋白质和淀粉降解能力的菌株。

第二种复筛：将初筛得到的26株菌，接种于分离纯化培养基上，分别置于60、65、70、75、80、85 ℃的培养箱内，记录其生长情况，进行菌株最高生长温度复筛，挑选出具有耐高温能力的菌株。

综合以上两种复筛结果，获得同时具有较强蛋白质、淀粉及纤维素降解能力的耐高温菌种3株。

将复筛得到的菌株接种至种子培养基，50 ℃、180 r/min培养16 h，然后再以液体培养基总体积1%的接种量接入到液体培养基中扩大培养，50 ℃、180 r/min培养16 h，即可得到该菌株的液体菌剂。取250 mL液体菌剂，离心后用无菌生理盐水洗涤，重悬至5 mL，加入到1000 g餐饮垃圾（取自中国科学院上海高等研究院单位食堂）和麦麸的混合物料（餐饮垃圾与麦麸的质量比为4:1）中搅拌均匀，进行高温好氧堆肥实验验证，过程中每2 h对物料搅拌10 min，通风速率为30 mL/min。结果接种菌株BK-PP311的餐饮垃圾与麦麸混合物料堆肥后种子发芽指数（测定方法和计算方法同DB37/T 4135-2020）最高，在22 d后达到91.8%。

菌株BK-PP311的最高生长温度为75 ℃，高于75 ℃时菌株不生长；菌株BK-PP311具有较强的蛋白质、淀粉及纤维素降解能力。

菌株BK-PP311的主要生物学特性为革兰氏阴性菌、杆状，菌落形态为近似圆形、奶白色，边缘不整齐、表面粗糙、皱褶。菌株BK-PP311的16S rDNA序列如SEQ ID NO.1所示，在NCBI提交16S rDNA序列，通过软件与GenBank进行同源性序列比对分析，应用MEGA X软件构建该菌株系统发育树（图1）。综合以上信息，鉴定菌株BK-PP311为泛菌属（

实施例2：菌株BK-PP311的菌剂制备

液体菌剂的制备：将BK-PP311纯菌种接种于10 mL种子培养基中，于50 ℃、180 r/min的恒温摇床中培养16 h，然后再以1%的接种量接入到同样的液体培养基中扩大培养，50℃、180 r/min培养16 h，即可得到该菌株的液体菌剂。

固体菌剂的制备：将淀粉与该菌株的液体菌剂按照质量比1:5混合、喷雾干燥制备而成。

实施例3：菌株BK-PP311对餐饮垃圾和麦麸为原料的高温好氧堆肥效果

取餐饮垃圾8 kg、麦麸2 kg，混合均匀，得到混合物料共10 kg，按照质量比0.5%添加泛菌属

结果表明，实验组加入泛菌属

实施例4：菌株BK-PP311对果蔬垃圾和猪粪为原料高温好氧堆肥效果

取果蔬垃圾5 kg、猪粪5 kg，混合均匀，得到混合物料共10 kg，按照质量比0.2%添加泛菌属

结果表明，实验组加入泛菌属

所述菌株有机固废高温好氧堆肥实验结果表明，该菌株在好氧条件下能够实现有机固废的快速堆肥，达到无害化、稳定化和资源化的目的，可用于处理餐饮垃圾、厨余垃圾、果蔬垃圾、畜禽养殖粪污等有机固废，具有很高的应用价值。

以上的实施例是为了说明本发明公开的实施方案，并不能理解为对本发明的限制。此外，本文所列出的各种修改以及发明中方法的变化，在不脱离本发明的范围和精神的前提下对本领域内的技术人员来说是显而易见的。虽然已结合本发明的多种具体优选实施例对本发明进行了具体的描述，但应当理解，本发明不应仅限于这些具体实施例。事实上，各种如上所述的对本领域内的技术人员来说显而易见的修改来获取发明都应包括在本发明的范围内。

序列表

<110> 中国科学院上海高等研究院

<120> 一种有机固废高温好氧堆肥菌种及其应用

<160> 1

<170> SIPOSequenceListing 1.0

<210> 1

<211> 1419

<212> DNA

<213> 泛菌属(Pantoea sp.BK-PP311)

<400> 1

gtggctcaaa aaggttaccc caccgacttc gggtgttaca aactctcgtg gtgtgacggg 60

cggtgtgtac aaggcccggg aacgtattca ccgcggcatg ctgatccgcg attactagcg 120

attccagctt catgtaggcg agttgcagcc tacaatccga actgagaacg gttttatgag 180

attagctcca cctcgcggtc ttgcagctct ttgtaccgtc cattgtagca cgtgtgtagc 240

ccaggtcata aggggcatga tgatttgacg tcatccccac cttcctccgg tttgtcaccg 300

gcagtcacct tagagtgccc aacttaatga tggcaactaa gatcaagggt tgcgctcgtt 360

gcgggactta acccaacatc tcacgacacg agctgacgac aaccatgcac cacctgtcac 420

tctgctcccg aaggagaagc cctatctcta gggttttcag aggatgtcaa gacctggtaa 480

ggttcttcgc gttgcttcga attaaaccac atgctccacc gcttgtgcgg gcccccgtca 540

attcctttga gtttcagcct tgcggccgta ctccccaggc ggagtgctta atgcgttaac 600

ttcagcacta aagggcggaa accctctaac acttagcact catcgtttac ggcgtggact 660

accagggtat ctaatcctgt ttgctcccca cgctttcgcg cctcagtgtc agttacagac 720

cagaaagtcg ccttcgccac tggtgttcct ccatatctct acgcatttca ccgctacaca 780

tggaattcca ctttcctctt ctgcactcaa gtctcccagt ttccaatgac cctccacggt 840

tgagccgtgg gctttcacat cagacttaag aaaccacctg cgcgcgcttt acgcccaata 900

attccggata acgcttgcca cctacgtatt accgcggctg ctggcacgta gttagccgtg 960

gctttctggt taggtaccgt caaggtgcca gcttattcaa ctagcacttg ttcttcccta 1020

acaacagagt tttacgaccc gaaagccttc atcactcacg cggcgttgct ccgtcagact 1080

ttcgtccatt gcggaagatt ccctactgct gcctcccgta ggagtctggg ccgtgtctca 1140

gtcccagtgt ggccgatcac cctctcaggt cggctacgca tcgttgcctt ggtgagccgt 1200

tacctcacca actagctaat gcgacgcggg tccatccata agtgacagcc gaagccgcct 1260

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tatcccagtc ttatgggcag gttacccacg tgttactcac ccgtccgccg ctaacttcat 1380

aagagcaagc tcttaatcca ttcgctcgac ttgcaaggt 1419