不同菌剂对中药渣发酵过程的影响

不同菌剂对中药渣发酵过程的影响 王茂 郭鑫 韩峰 曾莉 刘然 曾永清 (四川光大制药有限公司，四川彭州，611930) 摘要:试验表明，从发酵周期、pH值、臭气度、外观形状及总养分和有机质含量方面 分析，接种菌剂I的处理B腐熟效果最好。其经57d发酵，除含水量以外，所测指标均 符合有机肥料的(NY525-2012)。发酵菌剂I对中药渣、鸡粪、菌渣的混合物料发 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药渣的资源化利用。 关键词:中药渣;抑菌;微生物菌剂;有机肥 [1] 随着人们对用药安全重视程度的提高，中药及中成药的消费量逐年递增，随之产生大量的中药废渣。中药废渣的含水量一般在55-75%，且富含营养，目前主要采用露天堆放或填埋处理，经雨水冲淋，极易造成河流及地下水富营养化污染。目前国内许多学者做过利用中药渣堆制有机肥、制作有机基质、作为食用菌栽培原料、发酵生产乙醇、制成饲料、流化 [2-15]床热解气化等方面的研究。在中药渣堆制有机肥方面，由于不同中药渣成分差别较大，在实际应用中存在较大差异。本文针对具有一定抑菌作用的酸性中药渣，利用经反复筛选获得的优良发酵菌株，进行了中药渣腐熟及条件的研究，为资源化利用中药渣，生产优质有机肥料提供依据。 1与方法 1.1试验材料 中药渣来源于四川光大制药有限公司，是生产抗病毒颗粒和口炎颗粒的混合药渣，其成分为:板蓝根、连翘、知母、芦根、地黄、广藿香、石菖蒲、郁金、玄参、青蒿、川木通、淡竹叶、儿茶、芦竹根、甘草、石膏(拣出)。辅料为工厂化杏鲍菇菌渣和鸡圈粪。发酵菌剂I由本公司自主分离筛选的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)、烟曲霉(Aspergillus fumigatus)混合构成。菌剂II为腐杆灵。中药渣、菌渣、鸡粪含水量分别为69.8%、53.7%、23.7%。 1.2处理及方法 试验设3各处理，每个处理重复3次，按自然含水质量投料。处理A(对照):中药渣500kg;处理B:中药渣350kg，鸡粪75kg，菌渣75kg，菌剂I1kg。处理C:中药渣350kg，鸡粪75kg，菌渣75kg，菌剂II1kg。 在室内自建的1.2m×3m尺寸的发酵槽中进行槽式有氧发酵，其中处理A直接堆制，处理B、C将中药渣粉碎后，加入鸡粪和菌渣混匀，再分别加入发酵菌剂。堆制时间从2014 [16]年4月29日开始，根据温度变化适时翻堆。每天上午8-9点测室温1次，各堆测堆温3处，取平均值。在0、10、20、30、40、50、60、70、80天时，各重复处理采用多点取样， [17]混合后测定pH和含水量，并对堆内臭气进行感官判断，臭味等级分为5级，分别为“-” [18-19]无臭味，“，”仔细才能闻到，“，，”有明显臭味，“，，，”比较臭，“，，，，”恶臭。[20]对第0、80天所取样品，测定氮、磷、钾及有机质含量。 2结果与分析 2.1温度变化 从图1可见，各处理的温度变化均存在升温期、高温期、降温期。处理A在堆制第3d升温至50?以上，26d后温度回落至50?以下，并在30?-50?之间徘徊，其温度始终未超过60?。处理B在堆制第3d升温至50?以上，43d后回落至50?以下，期间保持60?以上高温31d，第57d降至40?以下。处理C于堆制第8d升温至50?以上，但其温度上升缓 慢，第26d才升至60?以上，第65d温度回落至50?以下，期间保温60?以上天数33d，在第79d稳定降至40?以下。 在前期研究中，已证实处理A中含有耐高温菌类，其利用中药渣提取后余温，实现快速繁殖，达到快速提升堆温的效果，但中药渣未粉碎，间隙较大，不能有效的保持发酵热量，在物料表面营养消耗完后，进入中温缓慢分解阶段。在以往中药渣露天堆肥研究中，堆温维 [21]持40?左右可持续11个月。处理B接种菌剂I后，快速升温，进入高温阶段，57d即完成发酵。处理C接种市售菌剂后，升温缓慢，进入高温阶段迟，发酵过程长，78d才完成发酵。 图1 温度变化 Fig.1 Changes of temperature 2.2pH值变化 如图2所示，处理A、B、C的pH值经历上升、稳定、再上升至稳定的过程，经80d的发酵，三个处理的pH值上升至中性偏碱。 [22]大部分微生物适宜在中性和微碱性条件下活动，处理A中由于中药废渣出料场中长年堆放中药渣，自然筛选了高温微生物，使得其发酵能在酸性条件下快速启动。处理B中加入了能在酸性条件下快速启动发酵的菌剂。处理C中加入的常用菌剂，难以在酸性条件下快速繁殖，导致发酵启动过程慢，发酵时间长。 图2 pH值变化 Fig.2 Changes of pH 2.3水分变化 如图3所示，处理A含水量随着发酵时间的增长而降低，但由于原料含水量高、发酵堆温较低、以及中药渣物料结构对水的吸附，并且在缓慢呼吸作用中一直有水产生，导致最终含水量较高;处理B含水量随着高温发酵带来的强烈呼吸作用，分解产生大量水，导致含水量上升，后又经呼吸作用和温度的双重影响下，含水量逐渐下降;处理C由于发酵启动缓慢，含水量随着温度逐渐上升而降低，后又进入高温发酵阶段，大量呼吸作用产生的水 又导致堆内含水量上升，后随着发酵的进程逐渐下降。 图3 含水量变化 Fig.3 Changes fo water content 2.4臭气度及外观变化 如表1所示，各处理散发出的臭气与发酵速度和进程紧密相关，随着发酵的进程，臭气逐渐加重，进入高温发酵阶段后，产生的臭气最重，进入发酵后期至完全腐熟，臭气逐渐降低，直至消失。据感官判断，发酵中产生的主要臭气为氨气。 表1 臭味变化 Table1 Changes on odor 时间(d) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Time(d) 处理A - - + + +++ ++ + + + Treatment A 处理B - + +++ ++++ ++++ ++ + + - Treatment B 处理C - + ++ ++ +++ ++++ +++ +++ + Treatment c 在外光形态上，随着发酵的进行，处理A物料颜色逐渐变淡，但其物理结构改变较小;处理B、C由投料时的易结块、发黏、颜色深棕色，逐渐细粉化，质地蓬松，颜色呈褐色。 2.5氮、磷、钾、有机质含量变化 从表2可看出，在各处理中，物料中的氮、磷、钾皆上升，处理A有机质含量减少，处理B、C有机质含量上升。导致处理A有机质含量减少的原因是物料中养分不平衡，呼吸消耗碳较多，造成有机质下降，同时也导致在表面氮素影响消耗后，发酵活跃度快速下降。三个处理的养分指标均达到有机肥国家标准(NY525-2012)。在实际生产中，必须通过添加 [18]粪肥或化学氮肥的方式，调整物料中的C/N比，以促进中药渣快速发酵、腐熟。 表2 氮、磷、钾和有机质含量变化(%) Table2 Change of nitrogen, phosphorus, potassium and organic matter content (%) 养分含量 全氮 全磷 全钾 有机质 Nutrients Content Total N Total P Total K Organic matter 处理A 发酵前Before Fermentation 1.8 0.2 0.3 86.2 发酵后After Fermentation Treatment A 2.6 0.69 0.82 59.5 处理B 发酵前Before Fermentation 2.11 0.44 0.78 67.6 发酵后After Fermentation Treatment B 2.89 1.97 2.11 85.6 处理C 发酵前Before Fermentation 2.11 0.44 0.78 67.6 发酵后After Fermentation Treatment C 2.95 1.91 2.03 80.1 3讨论 试验中，接种菌剂I的处理B温度上升迅速，57d即完全腐熟，其pH、氮、磷、钾及有机质指标均达到标准要求;处理A由于物料较粗，且C/N比高，发酵温度偏低，进展缓慢，至80d后还未完全腐熟;处理C接种菌剂II，由于所用中药渣本身药理作用具有抑菌作用，且混合物pH值低，发酵启动缓慢，且发酵时间长。综上所述，从发酵温度、堆肥周期、养分含量、pH、含水量及臭味变化上分析，接种菌剂I的处理B在57d即完全腐熟，发酵周期最短，效果最好，可有效的实现具有一定抑菌作用的酸性中药渣的资源化利用。但发酵过程中产生臭气较重，还行在发酵菌剂中增加除臭菌株，可有效降低发酵过程中产生的 [23]臭气，并增加有机肥养分含量。 参考文献: [1]郭晓珍,周增桓.对我国中药产业发展现状与趋势的分析[J].卫生软科学,2004,18(3):145-147. 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It had the shortest fermentation period and the best decomposition effect by using fermentation microbial inoculants I to ferment the mixture of Chinese herb residues, chicken manure and fungi dregs. The fermentation microbial inoculants I can be used in resource utilization of acidic Chinese herb residues which has a certain bacteriostatic action. Keywords:Chinese herb residues; bacteria inhibition; microbial inoculants; organic fertilizer