本發(fā)明屬于固體廢棄物資源化處理領(lǐng)域，具體涉及一種利用餐廚垃圾混合細(xì)菌發(fā)酵產(chǎn)乳酸的方法。

背景技術(shù)：

我國(guó)餐廚垃圾年產(chǎn)量大，處置不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生巨大的危害。因餐廚垃圾有機(jī)質(zhì)含量高，極易腐敗發(fā)酸發(fā)臭、滋生有害生物，如果餐廚垃圾直接喂飼畜禽或處理不當(dāng)，將導(dǎo)致不可忽視的衛(wèi)生安全隱患。

乳酸在紡織、食品、發(fā)酵工業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。而且以生物質(zhì)資源為基礎(chǔ)制取的乳酸可用于加工生產(chǎn)環(huán)境友好型可降解高分子生物材料聚乳酸，乳酸的市場(chǎng)需求正不斷升高。但是以糧食、蔗糖等為生產(chǎn)原料的傳統(tǒng)乳酸生產(chǎn)工藝，其生產(chǎn)成本較高，因而以廢棄生物質(zhì)如秸稈、餐廚垃圾為原料的乳酸生產(chǎn)技術(shù)與方法備受關(guān)注。

餐廚垃圾富含淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)、等生物質(zhì)原料，但直接利用餐廚垃圾發(fā)酵產(chǎn)乳酸卻不現(xiàn)實(shí)。首先，多數(shù)乳酸細(xì)菌無(wú)法產(chǎn)生淀粉酶無(wú)法直接將淀粉水解，需要先實(shí)現(xiàn)發(fā)酵底物的高效糖化這也是制約餐廚垃圾乳酸發(fā)酵的因素之一。不同乳酸菌所含蛋白酶種類和活力不同，對(duì)蛋白質(zhì)的利用存在差異，有的可以直接利用蛋白質(zhì)，有的只能利用其水解產(chǎn)物，因而單一的乳酸菌種難以對(duì)實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾中復(fù)雜n源的有效利用。第三，傳統(tǒng)的發(fā)酵工藝中糖化過(guò)程會(huì)受糖化產(chǎn)物反饋抑制，制約了原料的高效轉(zhuǎn)化，乳酸的同步糖化發(fā)酵工藝逐漸受到更多關(guān)注。

綜上所述，尋找一種高效利用餐廚垃圾且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單的乳酸生產(chǎn)方法，這對(duì)提高餐廚垃圾資源化處理效率、防止環(huán)境污染、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決餐廚垃圾發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種解淀粉芽孢桿菌與鼠李糖乳桿菌利用餐廚垃圾混合發(fā)酵產(chǎn)乳酸的方法。將餐廚垃圾分揀雜質(zhì)后按一定固液比打漿制備餐廚垃圾發(fā)酵原料并將其滅菌。接入擴(kuò)大培養(yǎng)的解淀粉芽孢桿菌菌液，水解餐廚垃圾中有機(jī)質(zhì)，使原料糖化、水解?？刂埔欢〞r(shí)間間隔后再接入鼠李糖乳桿菌菌液進(jìn)行混合發(fā)酵產(chǎn)乳酸，實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾的資源化。

技術(shù)原理：

本發(fā)明選取與乳酸菌有良好的共生性的解淀粉芽孢桿菌，首先在發(fā)酵體系中接入解淀粉芽孢桿菌，然后控制一定間隔時(shí)間后，再在發(fā)酵體系中接入乳酸菌，從而形成餐廚垃圾同步糖化發(fā)酵生產(chǎn)乳酸反應(yīng)體系，最終提高餐廚垃圾轉(zhuǎn)化效率和乳酸的生產(chǎn)效率。由于解淀粉芽胞菌可產(chǎn)α淀粉酶，能夠?qū)⒉蛷N垃圾中的淀粉水解為葡萄糖和麥芽糖，減少傳統(tǒng)工藝中酶解糖化的成本，而鼠李糖乳桿菌可利用葡萄糖、麥芽糖、乳糖和半乳糖作為c源轉(zhuǎn)化為乳酸；同時(shí)，相比單一乳酸菌種發(fā)酵，接入解淀粉芽孢桿菌對(duì)于餐廚垃圾中多種蛋白質(zhì)及其水解產(chǎn)物可以得到更有效利用，從而提高n源利用率。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，采用的具體技術(shù)方案如下：

一種餐廚垃圾解淀粉芽孢桿菌與鼠李糖乳桿菌混合發(fā)酵產(chǎn)乳酸方法，包括以下步驟：

（1）餐廚垃圾預(yù)處理及發(fā)酵底物配制

首先，對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行分揀，分揀出骨頭、雜物塑料等；然后，將餐廚垃圾加水、打漿，固液比為1:3~1:8，優(yōu)選為1:6，打漿機(jī)功率250w，打漿時(shí)間20~30分鐘。第三步，caco3投加，采用固體投加，投加量為0.1~0.3gcaco3/g餐廚垃圾；優(yōu)選地投加量為0.2gcaco3/g餐廚垃圾；第四步，滅菌，溫度121℃，滅菌時(shí)間30min。

（2）解淀粉芽孢桿菌與鼠李糖乳桿菌的擴(kuò)大培養(yǎng)

依照產(chǎn)品說(shuō)明活化后的解淀粉芽孢桿菌菌液轉(zhuǎn)接于淀粉液體培養(yǎng)基擴(kuò)大培養(yǎng)，備用。接種比為10%，培養(yǎng)溫度為37℃，培養(yǎng)時(shí)間12h。淀粉液體培養(yǎng)培養(yǎng)基：蛋白胨1.0g，nacl1.0g，可溶性淀粉2.0g，溶于裝有200ml蒸餾水的三角瓶中，再加入4.0g瓊脂粉并攪拌至充分溶解，調(diào)ph為7.2至7.4，包扎，121℃高壓蒸汽滅菌20分鐘。

在無(wú)菌條件下用接種環(huán)挑取一環(huán)鼠李糖乳桿菌菌落接種于150mlmrs液體培養(yǎng)基中活化24h，再將活化后鼠李糖乳桿菌菌液擴(kuò)大培養(yǎng)于mrs液體培養(yǎng)基24h，備用。接種比10%，培養(yǎng)溫度37℃，培養(yǎng)時(shí)間24h。mrs液體培養(yǎng)基：蛋白胨10g，酵母粉5g，牛肉膏10g，葡萄糖20g，乙酸鈉5g，檸檬酸二銨1.5g，mnso4·4h2o0.25g，mgso4·7h2o0.58g，k2hpo42g，吐溫801.0ml，1000ml蒸餾水，調(diào)節(jié)ph為6.6~6.8，121℃滅菌30min。

（3）發(fā)酵原料的糖化、水解。

發(fā)酵原料中接入5%~10%解淀粉芽孢桿菌菌液，優(yōu)選為10%，調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度為37±1℃，ph為7±0.5。

（4）解淀粉芽孢桿菌與鼠李糖乳桿菌混合發(fā)酵

在步驟（3）基礎(chǔ)的上，時(shí)間間隔1h~4h后再接入鼠李糖乳桿菌種子液，優(yōu)選為2h，解淀粉芽孢桿菌：鼠李糖乳桿菌接入比例為1:1~1:2加入鼠李糖乳桿菌菌液，優(yōu)選為1:1.5，并調(diào)節(jié)溫度35℃~45℃，優(yōu)選為40℃，調(diào)節(jié)初始發(fā)酵ph為6.0~6.8開始進(jìn)行乳酸發(fā)酵。

（5）乳酸分離

發(fā)酵完成后將發(fā)酵液過(guò)濾，濾渣為菌渣和發(fā)酵廢渣，濾液主要成分為乳酸鈣，向?yàn)V液中加入h2so4，提取乳酸。

本發(fā)明所用解淀粉芽孢桿菌和鼠李糖芽孢桿菌均由北京百歐博偉生物技術(shù)有限公司提供，具體為商品編號(hào)bio-61280鼠李糖乳桿菌，保藏號(hào)cicc22825；商品編號(hào)bio-62309解淀粉芽孢桿菌，保藏號(hào)為cicc23753。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下顯著特點(diǎn)：

1.餐廚垃圾的糖化水解過(guò)程利用了解淀粉芽孢桿菌，進(jìn)一步縮小了傳統(tǒng)工藝中利用淀粉酶糖化過(guò)程所需要的成本。

2.接入解淀粉芽孢桿菌一定間隔后再接入鼠李糖乳桿菌形成同步糖化發(fā)酵體系，淀粉等原料的水解糖化與還原糖的消耗產(chǎn)酸同步進(jìn)行從而提高餐廚垃圾生物發(fā)酵制取乳酸的產(chǎn)率和發(fā)酵原料的利用率。

附圖說(shuō)明

圖1一種餐廚垃圾解淀粉芽孢桿菌與鼠李糖乳桿菌混合發(fā)酵產(chǎn)乳酸方法流程簡(jiǎn)圖。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)不為實(shí)施例所限。

實(shí)施例1

取餐廚垃圾1kg，去除骨頭、塑料等雜質(zhì)、加入3l水、打漿后作為固液比1:3的發(fā)酵原料，然后再加入200gcaco3混勻，121℃下滅菌30min。將培育好的解淀粉芽孢桿菌按8%接入量接入到混合液中，調(diào)節(jié)ph為7±0.5，溫度為37±1℃。間隔4小時(shí)后再接入鼠李糖乳桿菌的種子液16%，調(diào)節(jié)發(fā)酵溫度為35℃，發(fā)酵ph為6.2。反應(yīng)24h后乳酸產(chǎn)量為123g。

實(shí)施例2

取餐廚垃圾1kg，去除骨頭、塑料等雜質(zhì)、加入6l水、打漿后作為固液比1:6的發(fā)酵原料，然后再加入200gcaco3混勻，121℃下滅菌30min。將培育好的解淀粉芽孢桿菌按10%接入量接入到混合液中，調(diào)節(jié)ph為7±0.5，溫度為37±1℃。間隔1小時(shí)后再接入鼠李糖乳桿菌的種子液15%，調(diào)節(jié)發(fā)酵溫度為40℃，發(fā)酵ph為6.6。反應(yīng)24h后乳酸產(chǎn)量為151g。

實(shí)施例3

取餐廚垃圾1kg，去除骨頭、塑料等雜質(zhì)、加入8l水、打漿后作為固液比1:8的發(fā)酵原料，然后再加入200gcaco3混勻，121℃下滅菌30min。將培育好的解淀粉芽孢桿菌按10%接入量接入到混合液中，調(diào)節(jié)ph為7±0.5，溫度為37±1℃。間隔2小時(shí)后再接入鼠李糖乳桿菌的種子液15%，調(diào)節(jié)發(fā)酵溫度為45℃，發(fā)酵ph為6.6。反應(yīng)24h后乳酸產(chǎn)量為134g。

實(shí)施例4

取餐廚垃圾1kg，去除骨頭、塑料等雜質(zhì)、加入5l水、打漿后作為固液比1:5的發(fā)酵原料，然后再加入100gcaco3混勻，121℃下滅菌30min。將培育好的解淀粉芽孢桿菌按8%接入量接入到混合液中，調(diào)節(jié)ph為7±0.5，溫度為37±1℃。間隔4小時(shí)后再接入鼠李糖乳桿菌的種子液16%，調(diào)節(jié)發(fā)酵溫度為35℃，發(fā)酵ph為6.2。反應(yīng)24h后乳酸產(chǎn)量為95g。

實(shí)施例5

取餐廚垃圾1kg，去除骨頭、塑料等雜質(zhì)、加入7l水、打漿后作為固液比1:7的發(fā)酵原料，然后再加入300gcaco3混勻，121℃下滅菌30min。將培育好的解淀粉芽孢桿菌按8%接入量接入到混合液中，調(diào)節(jié)ph為7±0.5，溫度為37±1℃。間隔4小時(shí)后再接入鼠李糖乳桿菌的種子液16%，調(diào)節(jié)發(fā)酵溫度為35℃，發(fā)酵ph為6.2。反應(yīng)24h后乳酸產(chǎn)量為99g。

對(duì)比例1

取餐廚垃圾1kg，去除骨頭、塑料等雜質(zhì)、加入6l水、打漿后作為固液比1:6的發(fā)酵原料，然后再加入200gcaco3混勻，121℃下滅菌30min。將培育好的鼠李糖乳桿菌按15%接入量接入到混合液中，調(diào)節(jié)ph為7±0.5，溫度為37±1℃調(diào)節(jié)發(fā)酵溫度為40℃，發(fā)酵ph為6.6。反應(yīng)24h后乳酸產(chǎn)量為60g。

對(duì)比例2

取餐廚垃圾1kg，去除骨頭、塑料等雜質(zhì)、加入6l水、打漿后作為固液比1:6的發(fā)酵原料，然后再加入200gcaco3混勻，121℃下滅菌30min。將培育好的解淀粉芽孢桿菌按10%接入量接入到混合液中，調(diào)節(jié)ph為7±0.5，溫度為37±1℃調(diào)節(jié)發(fā)酵溫度為40℃，發(fā)酵ph為6.6。反應(yīng)24h后乳酸產(chǎn)量為35g。

從上述對(duì)比試驗(yàn)可以看出，單獨(dú)的一種均發(fā)酵處理餐廚垃圾，乳酸產(chǎn)量低，兩種菌混合發(fā)酵處理餐廚垃圾后，乳酸產(chǎn)量明顯提高。其他共生性良好的解淀粉芽孢桿菌和鼠李糖芽孢桿菌混合發(fā)酵產(chǎn)乳酸是也具有相同或相似的乳酸產(chǎn)率，這里不再一一贅述。