一种胶冻样芽孢杆菌活菌制剂的制备工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种胶冻样芽孢杆菌活菌制剂的制备工艺.胶冻样芽孢杆菌经一、二级种子扩大培养后接入发酵培养基中培养，在发酵过程中通过补料流加碳源增加芽孢杆菌的数量和转化率，显著提高单位产量，降低了单位成本；结束发酵，使用真空薄膜浓缩器浓缩发酵液，发酵液中的可溶性增效物质、促生物质、抑菌活性物质能有效回收；浓缩发酵液用多级低温喷雾流化干燥设备干燥造粒，分选颗粒，旋风分离器捕集细粉返回再造粒，得每克菌粉CFU不少于2.0×1010个的胶冻样芽孢杆菌产品。尾气处理，达标排放。本发明专利技术能最大程度保留发酵液中有效物质，产品质量高、设备利用率高，生物活性保持的比较好，废气，废水达标排放，能大规模产业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种胶冻样芽孢杆菌活菌制剂的制备工艺
本专利技术涉及一种胶冻样芽孢杆菌活菌制剂的制备工艺。
技术介绍
胶冻样芽胞杆菌(Bacillus mucilaginosus),俗称钾细菌,是农田中常见的一种土壤细菌。五十年代初，苏联学者亚历山大罗夫首先报导从土壤中分离到此种特殊细菌，不仅有活化硅酸盐矿物中钾素的能力，而且还能利用磷灰石中磷素和固定大气氮素，因而称为硅酸盐细菌。菌体形态为粗长杆状，末端圆形，大小为I?1.2X4?7微米，不运动，革兰氏染色不定，菌体中常有I?2个大脂肪颗粒。在营养贫乏的选择性培养基中菌体外包有椭圆形肥大荚膜，大小为5?7 X 7?10微米，比菌体大10?20倍甚至50倍；在营养贫乏时，菌体外甚至包有2?4层荚膜，大小为15?20 X 20?25微米。反之，在营养丰富时形成荚膜较小或不形成荚膜。培养后期在长杆形菌体中形成粗大的长椭圆型芽胞，大小为 1.5?1.8-3?3.5微米，芽孢多中生或近端生胞囊膨大后不呈梭形。胞壁厚，能为碱性复红染成紫红色，芽孢内为红色。在电镜下显示芽孢表面有8?10个纵向嵴状突起。 胶冻样芽孢杆菌具有多种功能。首先，胶冻样芽孢杆菌是一种高活性菌，在土壤中繁殖生长，可以起到固氮、解磷并且释放可溶性的钙、硫、镁、铁、钥、锰等中微量的作用，不但可以增进土壤的肥力，还可以为作物提供可吸收利用的全面营养元素，可以有效提高化肥利用率。 其次，胶冻样芽孢杆菌在施入土壤以后，其代谢过程中还能产生赤毒素、吲哚乙酸、细胞分裂素等多种生理性物质和蛋白质氨基酸类物质，可同比增加作物叶绿素含量16%至18%，可以显著增强作物的光合作用，促进作物根系发达和生长健壮，增强作物抗旱、抗寒、抗病以及抗逆能力，可有效提高作物产量，还可以改善产品品质。 再次，这种菌还可以有效给土壤补入大量有益的微生物，在作物根部形成有益菌群，并且可以有效抑制有害和致病微生物的繁殖，显著减少多种土传病害的发生，例如小麦的白粉病、棉花立枯病、黄枯萎病等等，进而减少部分农药的使用，减轻农药污染。 鉴于胶冻样芽孢杆菌如此多的用途，国内已有厂家生产胶冻样芽孢杆菌类产品，但是相关产品普遍质量不高。目前胶冻样芽孢杆菌制剂常见的生产方法是采用相关的胶冻样芽孢杆菌生产菌种，分批发酵培养，至其大部分或者全部形成芽孢时，采用板框过滤或者离心的方式进行浓缩，添加助剂后烘干或者喷雾干燥得到多粘芽孢杆菌的活菌制剂。这些方法存在着以下不足: 1、发酵罐装料系数为60% -70%，设备利用率不高； 2、由于采用的分批发酵，导致发酵初始培养基浓度过高，接种后延滞期较长，发酵过程中副产物形成较多，发酵产品浓度上不去，最终导致发酵成本较大； 3、发酵液的浓缩一般采用的絮凝/板框过滤或者离心技术，这两种技术一般都会产生大量的废水，后续处理成本较高； 4、采用絮凝/板框过滤或者离心技术还会造成发酵上清里面的有效成分丢失，造成产品效果的下降； 5、喷雾干燥一般设定的入口温度为180°C至200°C，出口温度为80°C到100°C，在这样较高的工作温度下，某些品种的菌数会有一定程度的下降，直接影响了产品的品质。 真空薄膜蒸发器是一类蒸发器的总称，特点是物料液体沿加热管壁呈膜状流动而进行传热和蒸发，优点是传热效率高，蒸发速度快，物料停留时间短，因此特别适合热敏性物质的蒸发。该类蒸发器包括MVR(机械式蒸汽再压缩)蒸发器，降膜式浓缩蒸发器和板式浓缩蒸发器等等。常常应用于中药活性物质浓缩，食品添加剂浓缩，抗生素浓缩，酶制剂浓缩等领域，但目前还没有用于活菌制剂浓缩方面。 多级低温喷雾流化干燥造粒相较于常规喷雾干燥塔，采用了多种先进的技术，t匕如塔内用了多个喷枪结构，喷枪采用的是高压喷嘴，喷出的雾滴分散效果好，且多个喷嘴喷出的雾滴相互碰撞，极易形成大颗粒；而没有形成颗粒的则被旋风分离器捕集，然后返回塔顶雾化区进行粉体的重新附聚和造粒；并且塔底有流化床可对形成的颗粒进行二次干燥，进一步降低颗粒的含水量；该系统要求进料有很高的固含量(10% -25% )，这样不需要粘合剂就能直接形成颗粒；由于是多级干燥系统，而且物料含水量不高，所以该设备的操作温度相比常规喷雾干燥塔要低，一般风温度控制在130°C _180°C，出口温度控制在60°C -80°C之间，这样该系统具备很好的干燥热敏性物料的能力，将该技术应用于活菌制剂的干燥上，可很好的保留产品中的生物活性，获得高质量的产品，以及环保，工序少等优点。 发酵和干燥造粒会产生大量的废气，里面常含有挥发性有机物(VOC)，硫化氢，氨气，硫醇类等各种污染物，同时伴有难闻的恶臭味，过去发酵企业一般将其直接排放或者简单的用水喷淋后排放，两种处理方式会造成对环境的严重污染。采用合适的化学试剂直接氧化废气中的相关污染物或者用物理方法分解其中的污染物是比较好的处理方法，能够解除废气中的恶臭味，减少环境污染。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现状，旨在提供一种设备利用率高，产品质量提高，生物活性保持的比较好，废气，废水达标排放，能够大规模产业化生产，产品质量更加稳定，产量更高，生产成本明显降低的胶冻样芽孢杆菌活菌制剂的制备工艺。 本专利技术目的的实现方式为，一种胶冻样芽孢杆菌活菌制剂的制备工艺，具体步骤如下: I) 一级种子培养:5000ml三角瓶中装有2000ml —级种子培养基，115°C -121 °C湿热灭菌15-30min，取1ml胶冻样芽孢杆菌活菌冻干管菌种接种于一级种子培养基中，在28°C -30°C培养12?16h ;所用培养基的原料及用量为:淀粉0.5 %-2.5 %，牛肉膏0.5% _3%，蛋白胨 0.5% -3%，培养基 pH 为 6.5-7.5 ； 2) 二级种子培养:在400L发酵罐中装有150L或300L 二级种子培养基，115 0C -121 °C湿热灭菌15-30min，将3000ml —级种子接种于二级种子培养基中；在280C -30°C培养12?16h ;所用培养基的原料及用量为:淀粉0.5% -2.5%，酵母抽提物0.5% _3%，蛋白胨 0.5%-2.5%，磷酸氢二钾 0.02% -0.05%，硫酸镁 0.02% -0.1%，培养基 pH 调为 6.5-7.5 ； 3)发酵:在5m3或40m3发酵罐中装有4000L或30m3胶冻样芽孢杆菌活菌发酵培养基，115°C _121°C湿热灭菌15-30min，将150L或300L 二级种子接种于胶冻样芽孢杆菌活菌发酵培养基中，控制罐压0.02Mpa-0.05Mpa，在28°C -30°C培养45_50h ;所用培养基的原料及用量为:糖蜜1% _2%，豆柏1% -3%，玉米浆1% _3%，蛋白胨1% -3%，磷酸氢二钾0.01% -0.05%，硫酸镁 0.1% -0.2%，硫酸锰 0.002%，培养基 pH 为 6.5-7.5 ； 4)补料:当发酵至12_17h开始流加由葡萄糖20% -60^^^40% _80%配制成的葡萄糖补料培养基，发酵至38-42小时结束； 5)至芽孢形成率大于等于90%时，结束发酵； 6)将发酵液加热到35°C _60°C时进入浓缩器，在真空度为_70kpa本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种胶冻样芽孢杆菌活菌制剂的制备工艺，其特征在于具体步骤如下：1)一级种子培养：5000ml三角瓶中装有2000ml一级种子培养基，115℃‑121℃湿热灭菌15‑30min,取10ml胶冻样芽孢杆菌活菌冻干管菌种接种于一级种子培养基中，在28℃‑30℃培养12～16h；所用培养基的原料及用量为：淀粉0.5％‑2.5％，牛肉膏0.5％‑3％，蛋白胨0.5％‑3％，培养基pH为6.5‑7.5；2)二级种子培养：在400L发酵罐中装有150L或300L二级种子培养基，115℃‑121℃湿热灭菌15‑30min,将3000ml一级种子接种于二级种子培养基中；在28℃‑30℃培养12～16h；所用培养基的原料及用量为：淀粉0.5％‑2.5％，酵母抽提物0.5％‑3％，蛋白胨0.5％‑2.5％，磷酸氢二钾0.02％‑0.05％，硫酸镁0.02％‑0.1％，培养基pH调为6.5‑7.5；3)发酵：在5m3或40m3发酵罐中装有4000L或30m3胶冻样芽孢杆菌活菌发酵培养基，115℃‑121℃湿热灭菌15‑30min,将150L或300L二级种子接种于胶冻样芽孢杆菌活菌发酵培养基中，控制罐压0.02Mpa‑0.05Mpa，在28℃‑30℃培养45‑50h；所用培养基的原料及用量为：糖蜜1％‑2％，豆粕1％‑3％，玉米浆1％‑3％，蛋白胨1％‑3％，磷酸氢二钾0.01％‑0.05％，硫酸镁0.1％‑0.2％，硫酸锰0.002％，培养基pH为6.5‑7.5；4)补料：当发酵至12‑17h开始流加由葡萄糖20％‑60％、水40％‑80％配制成的葡萄糖补料培养基，发酵至38‑42小时结束；5)至芽孢形成率大于等于90％时，结束发酵；6)将发酵液加热到35℃‑60℃时进入浓缩器，在真空度为‑70kpa～‑95kpa下进行浓缩，浓缩至含固量达到10％‑25％时，开始出料；7)浓缩发酵液用多级低温喷雾流化干燥设备进行干燥造粒，颗粒经过分选，符合颗粒要求直接出塔，得CFU不少于2.0×1010个的胶冻样芽孢杆菌产品；所述进风温度130‑180℃，出口温度60‑80℃；8)尾气处理：采用化学氧化、等离子照射或紫外照射去味、脱氨氮或脱硫化氢处理后排放。...

【技术特征摘要】
1.一种胶冻样芽孢杆菌活菌制剂的制备工艺，其特征在于具体步骤如下: 1)一级种子培养:50001111三角瓶中装有200001 —级种子培养基，115 1-1211湿热灭菌15-30-！！，取1001胶冻样芽孢杆菌活菌冻干管菌种接种于一级种子培养基中，在281 -301培养12?16卜；所用培养基的原料及用量为:淀粉0.5% -2.5%，牛肉膏0.5% -3%，蛋白胨0.5% -3%，培养基邱为6.5-7.5 ； 2)二级种子培养:在4001发酵罐中装有150[或300[二级种子培养基，1151 -121^0湿热灭菌15-300111，将300001 —级种子接种于二级种子培养基中；在28。。-301培养12?16卜；所用培养基的原料及用量为:淀粉0.5%-3%，蛋白胨 0.5% 02% -0.05%，硫酸镁 0.02% -0.1%，培养基邱调为6.5-7.5 ； 3)发酵:在51113或401113发酵罐中装有40001或301113胶冻样芽孢杆菌活菌发酵培养基，11500 -1211湿热灭菌15-30111111，将1501或3001 二级种子接种于胶冻样芽孢杆菌活菌发酵培养基中，控制罐压0.0211)8-0.051%，在28。〇-301培养45-5(? ；所用培养基的原料及用量为:糖蜜1% -2%，豆柏1% -3%，玉米浆1% -3%，蛋白胨1% -3%，磷酸氢二钾0.01% -0...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘芳，饶犇，廖先清，周荣华，陈伟，刘晓艳，张先进，江爱兵，杨自文，
申请(专利权)人：湖北省生物农药工程研究中心，
类型：发明
国别省市：湖北;42