一种氨基酸废水的综合利用方法

摘要

本发明公开了一种氨基酸废水的综合利用方法，具体步骤为：按待培养的目标微生物营养需求选择固体培养基原料，将原料粉碎后按照比例混匀形成基质，添加氨基酸废水，放置6‑12小时后，将pH值调节到待培养的目标微生物所需要的范围，再根据待培养的目标微生物生长所需的碳氮比要求，加入无菌营养液调节碳氮比，从而形成营养成分与目标微生物配伍的专用固体培养基；本发明提供的氨基酸废水的综合利用方法简便、快捷，在有效消纳氨基酸废水的同时，为微生物固体培养基的灭菌提供了新途径，具有与现有方法相同或相似的灭菌效果，实现了废弃物资源化高效利用和环境保护的协调发展，具有重大的经济、环境、社会和生态效益。

权利要求

1.一种氨基酸废水的综合利用方法，其特征在于，在利用固体培养基生产微生物菌剂的过程中，利用氨基酸废水灭杀固体培养基中的杂菌，协助人工接种的微生物生长，具体步骤如下：按待培养的目标微生物营养需求选择固体培养基原料，将原料分别粉碎，按照比例混匀后形成基质再装入玻璃器皿中，添加基质重量0.5-2倍的氨基酸废水，放置6-12小时后，将pH值调节到待培养的目标微生物所需要的范围，测定此时基质的碳氮比，根据待培养的目标微生物生长所需的碳氮比要求，加入无菌营养液调节碳氮比，从而形成营养成分与目标微生物配伍的专用固体培养基；

所述的氨基酸废水是指氨基酸生产企业在生产过程中形成的富含多种氨基酸、pH值在

1.5-3.5范围内的酸性液体。

2.根据权利要求1所述的氨基酸废水的综合利用方法，其特征在于，所述的固体培养基原料是指：水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、甘蔗渣、木薯渣、食用菌渣、以及豆粕、麸皮类农副产品加工下脚料中的一种或多种，并按照待培养的目标微生物营养需求选择配比。

3.根据权利要求1所述的氨基酸废水的综合利用方法，其特征在于，所述将pH值调节到待培养的目标微生物所需要的范围是指：放置6-12小时后，在装有固体培养基的玻璃器皿中边搅拌边加入5-8mol/L的氢氧化钠溶液，使培养基pH值调节到满足目标微生物所需要的范围。

4.根据权利要求1-3之一所述的氨基酸废水的综合利用方法，其特征在于，所述的根据待培养的目标微生物生长所需的碳氮比要求，加入无菌营养液调节碳氮比是指：首先根据待培养的微生物的养分利用特征，将有机或无机的碳源、有机或无机的氮源配制成适当浓度的液体，然后将该液体经0.22微米的无菌滤膜过滤后获得无菌营养液，最后根据测定的培养基碳氮比加入无菌营养液，使培养基中的养分达到待培养的目标微生物生长所需的碳氮比。

说明书

一种氨基酸废水的综合利用方法 

技术领域

[0001] 本发明涉及废弃物综合利用领域，特别是一种氨基酸废水的综合利用方法。

背景技术

[0002] 氨基酸废水是化工、食品和制药等行业产生的富含多种氨基酸和其他有机及无机营养物质的强酸性液体，pH一般在1.5-3.5之间。因为成分复杂、有机物含量高等特点，是典型的高含量难降解废水。一个中等规模的企业平均每天约产生50-200吨的氨基酸废水， 全国范围内每天产生的氨基酸废水数量是巨大而惊人的。一直以来，虽然不乏氨基酸废水处理技术的研究和应用报道，如浓缩法、膜过滤法和生物降解法等，但如此量大和高酸度的废水，现有的处理措施难以满足要求，至今生产上仍然缺乏简便、高效的处置和利用方法，致使许多氨基酸废水产生企业仍然面临巨大的环境保护压力。

[0003] 考虑到氨基酸废水中仍含有多种氨基酸和其他养分，长期以来许多企业一直是将其直接喷雾干燥生产成氨基酸粉用作饲料或者肥料，这种处理方式虽然速度快，但需要消耗大量热能且排放到空中的水蒸汽仍含有较高浓度的养分，对空气、环境乃至人体健康仍有较高的污染风险。虽然也有企业采用微生物法进行二次转化生产饲料蛋白或者将废水经生物处理达标后直接排放，但这些处理措施的技术、设备和场地要求以及较高的运行成本使得许多企业望而却步，难以大范围推广。

[0004] 因此，为氨基酸废水寻求更加安全、环保、经济、高效和可持续发展的利用途径，不仅能实现废弃物资源的合理利用，而且解决了这些废水对环境的污染问题，实现资源利用和环境保护的双赢，具有良好的经济、社会和生态效益。

[0005] 固体培养是微生物常见的培养方式，被广泛用于许多真菌和放线菌菌剂的生产。在规模化生产条件下，常用的固体培养基原料主要有秸秆、麸皮、菇渣、豆粕等农业废弃物原料，常用的杀菌和消毒方法主要有高压灭菌法、高温蒸汽法、远红外射线或微波以及辐照灭菌等物理方法，杀菌效果较好，基本能满足微生物纯培养的要求，但能耗高或设备投入成本高等因素限制了这些方法在农用微生物菌剂生产行业的推广和应用，因此，寻求一种简便、快捷、经济且适用于规模化操作的固体培养基的消毒方法，对简化微生物固体培养工序和降低生产成本具有重大的生产实践价值。

[0006] 因此，若能利用氨基酸废水的强酸性特点，将其适量加入到固体培养基中，通过快速降低物料pH并维持适当时间，以达到快速杀灭培养基中微生物的效果，同时，由于氨基酸废水中还含有多种氨基酸、有机质和无机盐等多种营养成分，还可以为接种的纯培养微生物提供生长所需要的营养。这种氨基酸废水的综合利用方法不仅开辟了氨基酸废水综合利用的新途径，而且创新了大规模生产条件下微生物固体培养基的杀菌方法，节省大量培养基杀菌消毒所需要的巨大能耗，降低企业生产成本，具有重大的研究意义和实际应用价值，目前未见相关的报道。

发明内容

[0007] 针对上述问题，本发明提供一种操作简单、经济高效的氨基酸废水综合利用的方法 ，本发明是这样实现的：

[0008] 一种氨基酸废水的综合利用方法，在利用固体培养基生产微生物菌剂的过程中，利用氨基酸废水灭杀固体培养基中的杂菌，协助人工接种的微生物生长，其具体步骤如下：

[0009] 首先，按待培养的目标微生物营养需求选择固体培养基原料，将原料分别粉碎过5毫米筛，然后按照比例混匀后形成基质再装入玻璃器皿中，添加基质重量0.5-2倍的氨基酸废水，放置6-12小时后，再将pH值调节到待培养的目标微生物所需要的范围，测定此时基质的碳氮比，根据待培养的目标微生物生长所需的碳氮比要求，加入无菌营养液调节碳氮比，最后形成营养成分与目标微生物配伍的专用固体培养基。

[0010] 优选的，本发明所述的氨基酸废水的综合利用方法中，所述的氨基酸废水是指氨基酸生产企业、味精生产企业在生产过程中形成的富含多种氨基酸、pH值在1.5-3.5范围内的酸性液体。

[0011] 优选的，本发明所述的氨基酸废水的综合利用方法中，所述的固体培养基原料是指：水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、甘蔗渣、木薯渣、食用菌渣、以及豆粕、麸皮类农副产品加工下脚料中的一种或多种，并按照待培养的目标微生物营养需求选择配比。

[0012] 优选的，本发明所述的氨基酸废水的综合利用方法中，所述将pH值调节到待培养的目标微生物所需要的范围是指：放置6-12小时后，在装有固体培养基的玻璃器皿中边搅拌边加入5-8mol/L的氢氧化钠溶液，使培养基pH值调节到满足目标微生物所需要的范围。

[0013] 优选的，本发明所述的氨基酸废水的综合利用方法中，所述的根据待培养的目标微生物生长所需的碳氮比要求，加入无菌营养液调节碳氮比是指：首先根据待培养的微生物的养分利用特征，将有机或无机的碳源或氮源配制成适当浓度的液体，然后将该液体经0.22微米的无菌滤膜过滤后获得无菌营养液，最后根据测定的培养基碳氮比加入无菌营养液，使培养基中的养分达到待培养的目标微生物生长所需的碳氮比。

[0014] 本发明创新了一种简单、便捷氨基酸废水的综合利用方法，在有效消纳氨基酸废水的同时，为微生物固体培养基的灭菌提供了新途径，该发明优势体现于：

[0015] （1）与已有的氨基酸废水处置和利用方法相比，本发明中氨基酸废水的综合利用方法不增加投入，不需要前处理，不额外消耗任何能源和成本，直接实现了资源化利用。

[0016] （2）本发明在利用氨基酸废水的同时创新了一种固体培养基的杀菌方法。该综合利用方法既利用其强酸性杀灭培养基中的杂菌，又充分利用其含有的多种氨基酸为待培养的微生物生长提供优质营养，充分发挥其复杂成分的功效，它与传统的固体培养基制备方法中涉及的高压湿热灭菌处理具有相同或相似的灭菌效果，却大大减小了运营成本。

[0017] (3)经固体培养生产出的微生物菌剂可广泛应用于多个行业，产生极高的经济效益，通过本发明，将具有极大环境污染风险、处理代价高的废液和微生物制剂产业进行有机结合，实现了废弃物资源化高效利用和环境保护的协调发展，具有重大的经济、环境、社会和生态效益。

附图说明

[0018] 图1为不同处理的培养基对木霉TV41生长的影响示意图。

具体实施方式

[0019] 本发明使用的氨基酸废水是由江苏新沂市汉菱生物工程有限公司提供的需要无公害处理的氨基酸废水，废水主要成分见表1。

[0020] 表1 氨基酸废水的主要成分 主要成分 固形物含量（%） pH 游离氨基酸含量（%） 总氮 % 氨氮%
含量 32.1 1.7 7.0 6.3 4.2

[0021] 本发明组成固体培养基的干物质包括水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、甘蔗渣、木薯渣、食用菌渣、以及豆粕、麸皮类农副产品加工下脚料，按照待培养的目标微生物营养需求选择常规配伍。

[0022] 实施例1 利用氨基酸废水对绿色木霉固体培养基进行杀菌处理的效果

[0023] 本实施例中：

[0024] 组成固体培养基的干物质为小麦秸秆和麸皮

[0025] 细菌固体培养基 ：蛋白胨10.0g，牛肉膏3.0g，氯化钠5.0g，水1000mL，琼脂20g，pH=7.4 7.6，121℃灭菌20 min。~

[0026] 真菌固体培养基：葡萄糖10.0g，蛋白胨5.0g，磷酸二氢钾1.0g，硫酸镁0.5g，3%孟加拉红水溶液1ml，琼脂20g，水1000mL，121℃灭菌20min。

[0027] 放线菌固体培养基：可溶性淀粉20g，硝酸钾1.0g，氯化钠0.5g，磷酸氢二钾0.5g，硫酸镁0.5g，FeSO4·2H2O 0.01g，琼脂20g，水1000mL，121℃灭菌20min。

[0028] 梯度稀释涂平板法：取10g固体培养基，置于装有90mL无菌水的250mL三角瓶中，15℃，180rpm震荡30min后取出静置10min，将上清液作10-1---10-6梯度稀释，进行平板计数。用NA培养基对细菌进行计数，真菌固体培养基对真菌进行计数， 用放线菌固体培养基对放线菌进行计数。

[0029] 实施过程如下：

[0030] 小麦秸秆粉碎至0.5-1厘米左右，然后将等量的小麦秸秆和麸皮的混匀后分别装入两个1000毫升玻璃三角瓶中，其中一个作为实验组，另一个作为对照组，每个玻璃三角瓶中均含有50克小麦秸秆与50克麸皮的混合物。

[0031] 所述实验组中加入30毫升氨基酸废水和20毫升去离子水，所述对照组中加入50毫升去离子水。然后进行后续的同步操作：分别搅拌均匀后放置6-8小时，期间用无菌纱布封口，然后用5摩尔/升的氢氧化钠溶液将培养基pH中和至4.5-6.0，控制培养基水分含量在60-65%范围，放置12小时后，在无菌操作台中称取10克培养基放置在装有90毫升无菌水的
250毫升三角瓶中，25℃，160rpm摇床震荡30分钟后取出，静置5分钟后取上清液在无菌操作台中分别用梯度稀释涂平板法稀释：分别取100微升10-1、10-2、10-3稀释度的液体涂布在真-1 -2 -3 -4
菌固体培养基中，分别取100微升10 、10 、10 、10 稀释度的液体涂布在放线菌固体培养基中， 分别取100微升10-1、10-2、10-3、10-4、10-5、10-6稀释度的液体涂布在细菌固体培养基 中，所有平板培养基静置放置在28±2℃培养箱中，3天后进行真菌和细菌的计数，5天后进行放线菌计数。

[0032] 实验结果如表2所示。

[0033] 表2 氨基酸废水对木霉培养基的杀菌效果

[0034]

[0035] 由表2可见，在对照组中，在三种培养中分别长出了大量的细菌、真菌和放线菌，而在实验组中，由于加入氨基酸废水的处理中，真菌和放线菌的平板中均没有菌落长出，只有细菌平板有个别细菌菌落长出，而残留的这个细菌数量对接种进去的木霉生长不会产生任何影响，而且木霉快速生长后会明显抑制该细菌的繁殖。

[0036] 实施例2 利用氨基酸废水制备绿色木霉固体培养基

[0037] 将组成固体培养基的干物质小麦秸秆粉碎至0.5-1厘米左右，然后将粉碎的小麦秸秆与麸皮按照1：1的质量比等量混合混匀后形成固体培养基的基质装入玻璃器皿中，添加所述基质重量0.5-2倍的氨基酸废水，放置6-12小时后，然后用5摩尔/升的氢氧化钠溶液将基质的pH中和至4.5-5.5，使其适合待培养绿色木霉的范围，测定此时基质的碳氮比，将10%的尿素经0.22微米的无菌滤膜过滤后获得无菌尿素营养液，采用无菌尿素营养液将培养基的碳氮比 调节到24：1，最终形成营养成分与绿色木霉养分需求配伍的专用固体培养基。

[0038] 实施例3 氨基酸废水参与制备的木霉培养基制备木霉固体菌剂的应用效果[0039] 本实施例中所用培养基：

[0040] 马铃薯固体培养基（PDA）：葡萄糖20.0g，马铃薯200g（将马铃薯洗净去皮切碎煮30min，四层纱布过滤，取滤液），琼脂20g，水1000mL，pH=7.0，121℃灭菌20min。

[0041] 马铃薯液体培养基（PDB）：葡萄糖20.0g，马铃薯200g（将马铃薯洗净去皮切碎煮30min，四层纱布过滤，取滤液）， 水1000mL，pH=7.0，121℃灭菌20min。

[0042] 绿色木霉菌（Trichoderma harzianum）为保藏号为CGMCC No. 9293的绿色木霉TV41菌，由江苏省农业科学院提供。

[0043] 实验组绿色木霉固体培养基由实施例2提供。

[0044] 对照组的绿色木霉固体培养基的成分组成和制备方法与实施例2基本相同，它们的区别仅在于：培养基装入玻璃器皿中后，添加的不是氨基酸废水，而是去离子水，其他均与实施例2相同。对照组又分为对照1组和对照2组。

[0045] 绿色木霉TV41种子液制备：将试管斜面保藏的绿色木霉菌TV41挑取一块直径5mm 左右的菌丝块接种到马铃薯斜面培养基（PDA）中活化，将试管活化好的绿色木霉挑取三块直径8mm 左右的菌块接种在容积为250m l的装有80ml马铃薯液体培养基（PDB）三角瓶中，置于摇床，摇床的转速160r/min， 在28±2℃的环境中培养3-4天后即为种子液。

[0046] 实验组将实施例2的木霉固体培养基中接种绿色木霉TV41种子液，接种浓度为培养基重量的10%，搅拌均匀后，用无菌纱布封口放置在28±2℃培养箱中培养5-6天，然后取出培养物进行梯度稀释后在真菌固体培养基平板上计数。

[0047] 对照1组需要将对照组的绿色木霉固体培养基进行灭菌处理，即：调节与实施例2所述固体培养基具有相同含水量，然后经过实验室常用的高压湿热灭菌处理，再接种相同的木霉TV41种子液，后续与实验组进行同步培养 。

[0048] 对照2组不将对照组的绿色木霉固体培养基进行灭菌处理，即：调节与实施例2所述固体培养基具有相同含水量，然后接种相同木霉TV41种子液，后续与实验组进行同步培养。

[0049] 结果见图1。由图1可以看出，实验组的木霉培养基和经过实验室常规高压灭菌的木霉培养基在分别接种木霉TV41培养5天后，木霉的生长和产孢数量相当，二者没有明显差别，说明氨基酸废水对该培养基的杀菌效果与高压灭菌效果相当。 平板计数结果（表3）进一步显示，培养5天后， 氨基酸废水参与制备的固体培养基（实验组）和高压灭菌处理的固体培养基（对照组）中木霉孢子的数量几乎没有差别，而未经处理的培养基中木霉数量极少，且有大量杂菌长出。

[0050] 表3不同处理的培养基对木霉TV41产孢的影响

[0051]

[0052] 实施例4 利用氨基酸废水制备枯草芽孢杆菌培养基

[0053] 组成固体培养基的干物质为木薯渣、双孢菇渣和麸皮，首先将自然风干的木薯渣和双孢菇渣粉碎后过5毫米筛，然后将木薯渣：双孢菇渣：麸皮按照质量比 1:1：2混合均匀，形成固体培养基的基质装入玻璃器皿中，添加所述基质重量0.5-2倍的氨基酸废水，放置6-12小时后，然后用8摩尔/升的氢氧化钠溶液将基质的pH中和至6.5-7.5，使其适合待培养枯草芽孢杆菌的范围，测定此时基质的碳氮比，根据待培养的枯草芽孢杆菌生长所需的碳氮比要求加入浓度为10%的无菌蛋白胨溶液液将碳氮比调节到28：1，最终形成营养成分与枯草芽孢杆菌营养需求配伍的专用固体培养基。

[0054] 实施例5氨基酸废水参与制备的枯草芽孢杆菌培养基制备枯草芽孢杆菌固体菌剂的应用效果

[0055] 实施例所用的培养基：

[0056] 细菌固体培养基（NA） ：蛋白胨10.0g，牛肉膏3.0g，氯化钠5.0g，水1000mL，琼脂20g，pH=7.4 7.6，121℃灭菌20 min。
~

[0057] 细菌液体培养基（NB） ：蛋白胨10.0g，牛肉膏3.0g，氯化钠5.0g，水1000mL， ，pH=7.4 7.6，121℃灭菌20 min。
~

[0058] 芽孢细菌选择性培养基：v8果汁326mL,氯化钠33g,葡萄糖 0.8 g,琼脂25g,去离子水490mL,pH5.2,115℃高压灭菌30min。倒平板前加入45mg放线菌酮,22.5mg多粘菌素。

[0059] 枯草芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌Bs212菌株

[0060] 实验组用的枯草芽孢杆菌固体培养基由实施例4提供。

[0061] 对照组用的枯草芽孢杆菌固体培养基的成分组成和制备方法与实施例4基本相同，它们的区别仅在于：基质装入玻璃器皿中后，添加的不是氨基酸废水，而是去离子水，其他均与实施例4相同。对照组又分为对照1组和对照2组。

[0062] 枯草芽孢杆菌Bs212种子液制备：将试管斜面保藏的枯草芽孢杆菌Bs212接种到细菌固体平板培养基（NA）中活化，将活化好的枯草芽孢杆菌Bs212接种在容积为250mL的装有80ml细菌液体培养基（NB）三角瓶中，置于摇床，摇床的转速180r/min， 在28±2℃的环境中培养12小时后即为种子液。

[0063] 实验组将实施例4获得的枯草芽孢杆菌固体培养中接种枯草芽孢杆菌Bs212种子液，接种量为培养基重量的5%，搅拌均匀后，用无菌纱布封口放置在28±2℃培养箱中培养3-4天，然后取出培养物进行梯度稀释后在芽孢细菌选择性培养基平板上计数。

[0064] 对照1组需要将对照组的枯草芽孢杆菌固体培养基进行灭菌处理，即：调节与实施例4所述固体培养基具有相同含水量，然后经过实验室常用的高压湿热灭菌处理，再接种相同的枯草芽孢杆菌Bs212种子液，后续与实验组进行同步培养。

[0065] 对照2组不将对照组的枯草芽孢杆菌固体培养基进行灭菌处理，即：调节与实施例4所述固体培养基具有相同含水量后接种Bs212种子液，后续与实验组进行同步培养。

[0066] 结果见表4，由表4可见， 氨基酸废水参与处理的固体培养基（实验组）和高压灭菌处理的固体培养基（对照组）中Bs212活菌的数量几乎没有差别，而未经处理的培养基中Bs212活菌数量极少 。

[0067] 表4不同处理的培养基对Bs212生长的影响

[0068]

[0069] 以上仅为本发明的优选实施例，并非对本发明的限制。在具体的实施过程中，本领域技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进，如用不同的农业废弃物配制的适合不同微生物的固体培养，以实现本发明之目的，这些改进都属于本发明的保护范围。