一种红薯泥废料的利用方法

技术领域

本发明涉及一种红薯泥废料的利用方法，属于食品加工废弃物利用技术领域。

背景技术

红薯(Ipomoea batatas(L.)，Sweet Potato)，俗称地瓜、番薯、红苕，富含多种营养成分，还含有多种维生素、氨基酸、脱氢表雄甾酮、粘液蛋白等功能因子，俗称“土人参”。红薯兼有粮、菜、饲等多种用途，是山区农民的口粮补充，也是城乡居民膳食结构改善的必选之物，是淀粉加工的原材料和发展畜牧业生产的重要饲料。近年来，人们对健康食品消费需求的不断提高，有力地推动了红薯产业供给侧结构性调整，促进了红薯产业的快速发展。红薯产业可分成上游产业和下游产业。上游产业包括脱毒红薯苗、原材料红薯块根两个重要环节，它们为红薯产品加工提供优质的原材料。红薯产业下游直接面向广大终端消费者，消费者的购买力和消费喜好对红薯加工业的经营具有直接影响。红薯加工品属于典型的快速消费品，消费者购买这类消费品希望方便快捷，同时口味上消费者需要可口。红薯条是常见的加工产品。薯条系列产品的制备过程中会产生红薯泥废料，如红薯条加工过程中产生占原料20％左右的红薯泥废料，加工过程中需要添加一定的水，红薯泥与添加水量的比例约为1:1.5(质量比)，这导致红薯泥含水量极大，加工后红薯泥的含水量在84％左右，胶粘性为4.5mm左右，废料量增加了1.5倍。

由于红薯泥中含有大量的水分，红薯块根中的淀粉又导致红薯泥黏稠度高，因而，红薯泥具有水分含量高达84％和粘度高达4.5mm的特征，导致它难以被有效的利用。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于给出一种红薯泥废料的利用方法，利用微生物菌剂对红薯泥发酵，大幅度减少或消除红薯泥散发的臭味；发酵红薯泥中的益生菌、营养物质和抑菌物质有利于土壤质量的提升，发酵红薯泥的粘度降为0.5mm左右，发酵红薯泥经静止后可形成清液相和沉淀相，清液相可用于浇灌土壤，沉淀相可倾倒入土壤为肥，这有利土壤性能提升，更可利于红薯苗的生长和产量提升。另外，本发明还给出了微生物菌剂的制备方法。

本发明的技术方案是：一种红薯泥废料的利用方法，将微生物菌剂加入到红薯泥废料中，发酵，增加红薯泥中的营养物质、益生菌数量、抑病原菌物质和抑线虫物质，降低红薯泥的粘度，并防止红薯泥的腐败变臭，形成具有清液和沉淀的红薯泥发酵品，且发酵品具有清香味。

进一步的，所述红薯泥发酵品用于田间喷洒，红薯泥发酵液在开春前浇到大田中，第二天后翻耕，种植户按需栽播农作物。

进一步的，所述微生物菌剂具有活性成分苏云金杆菌FF05-2、嗜气芽孢杆菌CR01-1和戊糖片球菌YN22。

更进一步的，所述苏云金杆菌FF05-2的分类名为Bacillus thuringiensis，已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏日期为2021年05月17日，保藏编号为CGMCC NO.22542；所述嗜气芽孢杆菌CR01-1的分类名为Bacillus aerophilus，已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏日期为2021年05月17日，地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为CGMCC NO.22544；所述戊糖片球菌YN22的分类名为Pediococcus pentosaceus，已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏日期为2021年05月17日，保藏编号为CGMCC NO.22545。

进一步的，所述发酵是指对针对不同的红薯泥数量进行的不同规模的发酵，包括小量红薯泥发酵品、中量红薯泥发酵品和工业化红薯泥发酵品。

更进一步的，所述小量红薯泥发酵品的发酵步骤如下：收集红薯加工过程中产生的红薯泥废弃物至于三个容器中，加入或不加入淀粉降解酶，加入灭菌的稻壳、红糖和蛭石，摇匀静止；分别取苏云金杆菌FF05-2、嗜气芽孢杆菌CR01-1和戊糖片球菌YN22的发酵液，而后分别加入到三个容器中，摇匀静置，间隔一段时间晃动摇匀一次，得到红薯泥发酵品，容器内益生菌数量在1*10

所述中量红薯泥发酵品的发酵步骤如下：将小量红薯泥发酵品的发酵摇匀，按10％添加量，分别添加到不同的发酵罐中进行红薯泥的中量发酵，搅拌，通氧气，间隔1h，再进行搅拌和通氧，发酵25～30天，pH为2.5～4.5时终止发酵，得到红薯泥发酵品，容器内益生菌数量在1×10

所述工业化红薯泥发酵品的发酵步骤如下：将含有苏云金杆菌FF05-2的中量红薯泥发酵品和含有嗜气芽孢杆菌CR01-1的中量红薯泥发酵品进行复合，形成复合苏云金杆菌FF05-2和嗜气芽孢杆菌CR01-1的复合菌剂，按20％添加量，将复合菌剂接入到10吨的发酵罐中，进行红薯泥的工业化发酵，搅拌，通氧气，间隔1h进行搅拌和通氧，发酵25～30天，当红薯泥发酵液pH值为4.5时结束发酵，制得苏云金杆菌FF05-2和嗜气芽孢杆菌CR01-1复合菌剂的工业化红薯泥发酵品，容器内益生菌数量在1×10

不加淀粉酶的红薯泥发酵品在静止后出现分层，1/3的上层为清液发酵红薯泥，剩余2/3层为沉淀，该沉淀物经摇动可散开；加淀粉酶的红薯泥为无沉淀的液体。

更进一步的，所述小量红薯泥发酵品的发酵步骤中，加入或不加入淀粉降解酶，24h后加入灭菌的5％稻壳、2％红糖和2％蛭石，分别量取微生物菌剂苏云金杆菌FF05-2、嗜气芽孢杆菌CR01-1和戊糖片球菌YN22的发酵液，按不同的添加量加入到不同的容器中，摇匀静止24h，间隔6h晃动摇匀一次，可形成中量红薯泥发酵品和工业化红薯泥发酵品。

进一步的，所述微生物菌剂的制备方法，步骤如下：

步骤一、采用Ashby固体培养基将苏云金杆菌FF05-2和嗜气芽孢杆菌CR01-1活化，并采用Ashby液体培养基进行培养，得到这两种菌株的一级培养菌；采用MRS固体培养基将戊糖片球菌YN22活化，并采用MRS液体培养基进行培养，得到这两种菌株的一级培养菌；

步骤二、将培养得到的苏云金杆菌FF05-2、嗜气芽孢杆菌CR01-1和戊糖片球菌YN22的一级培养菌，按照10％的接种量把它们分别接入发酵液体培养基进行发酵培养，在37℃条件下培养10～12h，得到发酵的微生物菌剂。

更进一步的，所述步骤一中，取出-20℃条件下保存的苏云金杆菌FF05-2、嗜气芽孢杆菌CR01-1和戊糖片球菌YN22，分别用接种环蘸取少许菌液于固体培养基上划线，于37℃条件下培养10～12h；用接种环挑取该固体培养基上的单菌落，接种于液体培养基的100mL三角瓶中，于37℃条件下培养8～10h得到活化的菌株；此时，每毫升液体培养基中至少分别含有1×10

更进一步的，所述步骤二中，发酵液体Ashby培养基每升的组成及含量为：MgSO

本发明的有益效果：

(1)经菌株发酵的红薯泥发酵液没有异味，散发着苹果醋的香味，pH为3左右，益生菌的数量10

(2)采用现有技术进行红薯泥发酵，相对于未发酵红薯泥直接投入大田的做法，可以大幅度减少红薯泥散发的臭味至没有，红薯泥的粘度降低至0.5mm左右；

(3)发酵红薯泥中的益生菌、营养物质、抑菌物质和抑虫物质将有利于土壤质量的提升，这将有利于红薯苗的生长和产量提升。

附图说明

图1添加淀粉酶的红薯泥发酵12h的照片；

图2未添加淀粉酶的红薯泥发酵12h的照片。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明进行详细说明。下述实施例中，如无特殊说明，均为常规方法；所使用的试剂和生物材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得，所述百分含量或浓度，如无特殊说明均为质量百分数。

实施例1

红薯泥废料的利用方法，将微生物菌剂加入到红薯泥废料中，发酵，增加红薯泥中的营养物质、益生菌数量、抑病原菌物质和抑线虫物质，降低红薯泥的粘度，并防止红薯泥的腐败变臭，形成具有清液和沉淀的红薯泥发酵品，且发酵品具有清香味。这种微生物菌剂具有活性成分苏云金杆菌FF05-2、嗜气芽孢杆菌CR01-1和戊糖片球菌YN22，应用于红薯泥的发酵，用于防止红薯泥的腐败变臭，同时，红薯泥进行高附值，发酵后的红薯泥中含有丰富的益生菌、营养物质、抑菌物质和抑线虫物质，降低红薯泥的粘度，这不但有效抑制红薯泥的腐败变臭，发酵红薯泥还田后可提高农田的性能，提高红薯苗的健康茁壮度和增加产量。

所述苏云金杆菌FF05-2的分类名为Bacillus thuringensis，已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏日期为2021年05月17日，地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为CGMCC NO.22542；所述嗜气芽孢杆菌CR01-1的分类名为Bacillus aerophilus，已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏日期为2021年05月17日，地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为CGMCCNO.22544；所述戊糖片球菌YN22的分类名为Pediococcus pentosaceus，已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏日期为2021年05月17日，保藏编号为CGMCCNO.22545。

菌株活性成分活性成分苏云金杆菌FF05-2、嗜气芽孢杆菌CR01-1和戊糖片球菌YN22有抑制蚜虫、线虫、粉虱、真菌、大肠杆菌和病毒的能力，并能促进淀粉和纤维素的降解。苏云金杆菌FF05-2具有溶解无机磷而释放磷元素的能力，并具有高的淀粉酶活性、纤维素酶活性和固氮酶酶活性，能分泌生长素；嗜气芽孢杆菌CR01-1溶解无机磷、有机磷和不溶性钾，并具有淀粉酶活性、固氮酶活性和分泌生长素；戊糖片球菌YN22具有溶解无机磷和不溶性钾的能力。这3株菌均能在红薯泥中增殖，高效释放营养元素以利于红薯泥的发酵，营养素又促进菌株在红薯泥内的增殖；菌株在红薯泥增殖到10

红薯泥发酵品中益生菌的代谢物如乙酸、乳酸、杀虫晶体蛋白等，可缓解红薯种植土壤的线虫和病原菌的问题；益生菌淀粉酶活可降解淀粉并形成不同种类的糖分，蛋白质也从淀粉中释放出来，益生菌固氮酶活形成的有机氮，这些均可增加红薯泥中的氮和碳的含量，发酵红薯泥回田后将增加土壤中的碳源和氮源。在苏云金杆菌FF05-2、嗜气芽孢杆菌CR01-1和戊糖片球菌YN22对线虫和不良微生物的抑制作用下，土壤中有益菌增加，这可促进红薯苗茁壮成长；苏云金杆菌FF05-2、嗜气芽孢杆菌CR01-1和戊糖片球菌YN22生长繁殖的代谢产物如有机氮、生长素等可促进农田作物生长，促进农作物对可土壤养分的获得，有利于农田作物在大田土壤中的健康生长。

实施例2

作为实施例1的具体应用，操作步骤如下：

(1)红薯泥废弃物的收集：收集红薯加工过程中形成的废弃物红薯泥15L，装入25L塑料桶中，塑料桶中加入淀粉酶或不加淀粉酶；红薯加工过程中形成的废弃物也可装入10吨发酵罐中，装入量为8吨；

(2)小量红薯泥发酵品：向上述加入淀粉酶或不加淀粉酶的红薯泥塑料桶中，加入灭菌的5％稻壳、2％红糖和2％蛭石，按10％接种量，分别接入苏云金杆菌FF05-2、嗜气芽孢杆菌CR01-1和戊糖片球菌YN22进行第一发酵，发酵24小时，发酵液中的菌体含量在10

(3)中量红薯泥发酵品：小量红薯泥发酵品按10％的添加量，分别添加到容积为10吨的发酵罐中，发酵罐中红薯泥的含量为8吨左右，每隔1小时搅拌一次，发酵25-30天后，红薯泥发酵液pH值为2.5～4.5，菌株含量为10

(4)工业化红薯泥发酵品:中量红薯泥发酵品加入到未发酵的红薯泥后，含苏云金杆菌FF05-2和嗜气芽孢杆菌CR01-1的中量红薯泥发酵品形成复合菌剂，加入到未发酵的红薯泥中，戊糖片球菌YN22的中量红薯泥发酵品单独加到未发酵的红薯泥中；中量红薯泥发酵品的添加量为20％；红薯泥进行第三次发酵，当红薯泥发酵液pH值为2.5-4.5时结束所述第三发酵，红薯泥粘度降为0.5mm左右，制得工业化红薯泥发酵品，即；苏云金杆菌FF05-2和嗜气芽孢杆菌CR01-1复合菌剂的工业化红薯泥发酵品和戊糖片球菌YN22工业化红薯泥发酵品。

(5)含益生菌的红薯泥发酵液：所述小量红薯泥发酵品、中量红薯泥发酵品和工业化红薯泥发酵品均为含有益生菌的红薯泥发酵品；淀粉酶酶解的红薯泥经发酵后的红薯泥发酵品为清液，可喷洒入土壤或稀释后浇灌农作物等；未经淀粉酶酶解的红薯泥经发酵后的红薯泥发酵品，经静止可形成1/3清液和2/3沉淀，它们均可直接浇灌土地，清液稀释后可浇灌农作物。

(6)田间喷洒：上述红薯泥发酵品在稀释100倍后可用于红薯、小麦等农作物的施肥浇灌，可提高产量和品质。

实施例3

作为实施例1的微生物菌剂的制备方法，步骤如下：

步骤一、采用Ashby(阿须贝)固体培养基将苏云金杆菌FF05-2和嗜气芽孢杆菌CR01-12活化，并采用Ashby(阿须贝)液体培养基进行培养，得到这两种菌株的一级培养菌；采用MRS固体培养基将戊糖片球菌YN22活化，并采用MRS液体培养基进行培养，得到戊糖片球菌YN22株的一级培养菌；

步骤二、将培养得到的苏云金杆菌FF05-2、嗜气芽孢杆菌CR01-12和戊糖片球菌YN22的一级培养菌，按照10％的接种量，把它们分别放入发酵液体Ashby培养基和MRS液体培养基进行发酵培养，在37℃条件下培养10-12h，得到发酵的微生物菌剂。

所述步骤一中，分别取出-20℃条件下保存的苏云金杆菌FF05-2和嗜气芽孢杆菌CR01-12，分别用接种环蘸取少许菌液于Ashby(阿须贝)固体培养基上划线，于37℃条件下培养10～12h；用接种环挑取该固体培养基上的单菌落，接种于Ashby(阿须贝)液体培养基的100mL三角瓶中，于37℃条件下培养8～10h得到活化的菌株；此时，每毫升Ashby(阿须贝)液体培养基中至少含有1×10

所述步骤一中，取出-20℃条件下保存的戊糖片球菌YN22，用接种环蘸取少许菌液于MRS固体培养基上划线，于37℃条件下培养10～12h；用接种环挑取该固体培养基上的单菌落，接种于MRS液体培养基的100mL三角瓶中，于37℃条件下培养8～10h得到活化的菌株；此时，每毫升MRS液体培养基中至少含有1×10

所述步骤二中，发酵液体Ashby培养基每升的组成及含量为：MgSO4·7H2O 0.2g；NaCl 0.2g；甘露醇10g；K2HPO4 0.2g；CaCO3 2.0g；蛭石2.0g；pH值6.4，121℃灭菌15分钟；发酵液体MRS培养基每升的组成及含量为：酵母粉5g；红糖3g；乳糖15g；柠檬酸氢二铵2g；L-半胱氨酸盐酸盐0.05g；K2HPO4 2g；MgSO4·7H2O 0.58g；MnSO4·H2O 0.25g；Tween-80mL；CaCO3 10g，pH值为6.4，121℃灭菌15分钟。

实施例4

作为实施例1的具体应用，操作步骤如下：

步骤一、发酵红薯泥氮磷钾的含量：红薯泥在发酵25天左右，测定的氮含量为4.19％-8.28％，磷含量为1.44％-2.23％，钾含量为0.50％-1.23％。可见，发酵红薯泥含有一定的养分。

步骤二、发酵红薯泥益生菌的含量：发酵红薯泥中没有杂菌污染，发酵红薯泥中苏云金杆菌FF05-2和嗜气芽孢杆菌CR01-12的含量均至少为1×10

步骤三、红薯泥的大田施用：发酵好的红薯泥装入灌装车内，喷洒入栽有二月兰等绿肥农田的空闲处，土壤化冻后，在空闲处栽播箭筈豌豆、油葵等绿肥作物，栽种红薯等作物前，绿肥作物翻耕入土肥田。

步骤四、红薯泥的大田施用：发酵好的红薯泥装入灌装车内，喷洒入农田，第7天时测定土壤中速效钾含量提升了10％，碱解氮提高了5％，还原性糖分增加了8％。土壤化冻后栽播箭筈豌豆、油葵等绿肥作物，栽种红薯等作物前，绿肥作物翻耕入土肥田。

从上述结果可看出，用本发明提供的微生物菌剂发酵的红薯泥制品，在红薯泥发酵的不同试验中，红薯泥的各项指标均达到了良好的效果。与没有菌剂处理的红薯泥相对比，发酵红薯泥散发者苹果醋的香味，它的益生菌含量高，还有一定的氮磷钾营养元素，粘度由4.5mm左右降到0.5mm左右，这将在它喷洒入农田后为改善土壤的性能提供保障。

上述说明仅为本发明的优选实施例，并非是对本发明的限制，凡在本发明的内容范围内所做出的任何修改、等同替换、改型等，均应包含在本发明的专利保护范围之内。

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