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基本信息

項(xiàng)目名稱：
廚余發(fā)酵生產(chǎn)蛋白飼料的研究
小類：
能源化工
簡介：
廚余為餐廚廢棄物，營養(yǎng)豐富、易腐敗變質(zhì)，污染環(huán)境，同時(shí)造成資料的浪費(fèi)。本課題利用篩選出的優(yōu)良菌株進(jìn)行復(fù)合發(fā)酵，提高廚余廢棄物的真蛋白含量，改善其感官品質(zhì)，并加工作為動(dòng)物飼料，利用生物轉(zhuǎn)化的作用，避免蛋白質(zhì)同源的問題。具有較好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。
詳細(xì)介紹：
廚余是城市生活垃圾中的重要組成部分，產(chǎn)生量大、易腐敗變質(zhì)、直接飼喂牲畜容易導(dǎo)致“蛋白質(zhì)同源”的安全性問題，已成為困擾城市生活環(huán)境的一項(xiàng)急需解決的問題。為探索廚余的資源化處理方式，本項(xiàng)目組利用廚余營養(yǎng)物質(zhì)豐富的特點(diǎn)，從中分離若干優(yōu)良菌株，接種廚余進(jìn)行發(fā)酵，通過菌種配比和發(fā)酵工藝條件的優(yōu)化，以改善廚余營養(yǎng)結(jié)構(gòu)和提高發(fā)酵糟蛋白質(zhì)含量。 本項(xiàng)目篩選得到了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的優(yōu)良菌株Lc及Ydy，并得到了兩種菌株所組成的復(fù)合菌劑擴(kuò)大培養(yǎng)模式，通過菌株復(fù)合發(fā)酵改善廚余品質(zhì)和提高廚余真蛋白含量，探討得到了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的生產(chǎn)流程，項(xiàng)目研究相關(guān)成果在企業(yè)應(yīng)用2家，技術(shù)成果申請發(fā)明專利共2項(xiàng)，發(fā)表研究性論文2篇，獲得校級(jí)“挑戰(zhàn)杯”競賽二等獎(jiǎng)。本項(xiàng)目利用廚余廢棄物開發(fā)出生物蛋白飼料，變廢為寶，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保價(jià)值，應(yīng)用前景廣泛。

作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

基本思路： 利用選擇性培養(yǎng)基從廚余中篩選出菌種若干，經(jīng)純化、擴(kuò)大培養(yǎng)接種于廚余中，對(duì)發(fā)酵后廚余的感官品質(zhì)進(jìn)行評(píng)定，初步確定幾株適合廚余發(fā)酵的菌種；探討單菌發(fā)酵對(duì)廚余品質(zhì)的影響及單菌對(duì)于發(fā)酵的貢獻(xiàn)，并將三株菌復(fù)合對(duì)廚余進(jìn)行發(fā)酵，考察菌種配比、接種量等因素對(duì)廚余發(fā)酵后真蛋白含量的影響，對(duì)發(fā)酵工藝條件進(jìn)行優(yōu)化；在相關(guān)企業(yè)進(jìn)行小試及中試試驗(yàn)，探討工業(yè)化菌種培養(yǎng)模式及菌種應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)的工藝。 創(chuàng)新點(diǎn)： 采用微生物轉(zhuǎn)化法對(duì)廚余進(jìn)行發(fā)酵處理，通過定向篩選得到有益菌種Ydy（經(jīng)中國菌種保藏中心菌種保藏登記號(hào)4201）和Lc（保藏登記號(hào) 4202）；經(jīng)發(fā)酵作用改善廚余的品質(zhì)，提高其真蛋白含量，同時(shí)避免了蛋白質(zhì)同源性的問題。實(shí)驗(yàn)中以真蛋白含量作為測定指標(biāo)，可以更加真實(shí)的反映發(fā)酵過程中非蛋白氮轉(zhuǎn)化的情況，明確發(fā)酵菌種在生物轉(zhuǎn)化過程中的作用。 技術(shù)關(guān)鍵 該作品的關(guān)鍵在于從環(huán)境中篩選出合適的菌種，用于生產(chǎn)的菌種要求安全性好，易于培養(yǎng)，繁殖速度快，活力高，同時(shí)應(yīng)用于生產(chǎn)中具有較好的發(fā)酵效果。 主要技術(shù)指標(biāo) 微生物指標(biāo)：大腸桿菌、乳酸菌、酵母菌、細(xì)菌總數(shù)； 理化指標(biāo)：葡萄糖、真蛋白、水分、揮發(fā)性鹽基氮、粗灰分、粗脂肪； 感官指標(biāo)：氣味、色澤、質(zhì)地

科學(xué)性、先進(jìn)性

相對(duì)于單一菌種接種發(fā)酵，多菌種接種發(fā)酵利用不同菌劑的協(xié)同作用，可更好的對(duì)廚余進(jìn)行發(fā)酵，逐漸成為研究的趨勢。 本作品對(duì)廚余進(jìn)行預(yù)處理（分揀、除雜、油水分離、壓榨、粉碎）后，油脂用作生物柴油，固體部分混合麩皮等輔料按一定接種量接種混合菌對(duì)廚余進(jìn)行發(fā)酵，在實(shí)驗(yàn)室小試階段，在最優(yōu)發(fā)酵工藝條件下，廚余經(jīng)發(fā)酵后發(fā)酵糟組織疏松、有酒香味，大腸桿菌數(shù)顯著下降， 乳酸菌及酵母菌數(shù)量可分別達(dá)到1.5×109 cfu/g和6.6×108 cfu/g，真蛋白含量由發(fā)酵前的15.42%上升到發(fā)酵后的22.47%，增加率為45.8%；粗脂肪、粗灰分含量分別為11.78%、5.19%，相對(duì)于發(fā)酵前無明顯變化。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

1.《廚余發(fā)酵菌株篩選及單菌發(fā)酵機(jī)制研究》已于2010年7月30日確定被《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》錄用； 2.《三菌復(fù)合發(fā)酵提高廚余真蛋白含量的研究》已于2010年9月5號(hào)確定被《環(huán)境工程學(xué)報(bào)》錄用； 3.于2010年11月獲得寧波大學(xué)第四屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽“二等獎(jiǎng)” 4. 發(fā)明專利“一種微生物復(fù)合菌劑及其制備方法和應(yīng)用”，專利申請?zhí)枺?01110032692.4

作品所處階段

中試階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

聯(lián)合開發(fā)

作品可展示的形式

圖片、樣品

使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測

根據(jù)前期多次反復(fù)試驗(yàn)，確定一條適合廚余發(fā)酵生產(chǎn)的工藝。在該工藝條件下，廚余經(jīng)預(yù)處理（分揀、除雜、油水分離、壓榨、粉碎）后，經(jīng)調(diào)配、接種發(fā)酵后感官品質(zhì)有一定的改善，基本無異味、略有香味。 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢： 將篩選出的菌種按一定接種量接種于廚余中，在一定條件下進(jìn)行發(fā)酵，使廚余發(fā)酵糟中有益菌大量繁殖，改變廚余中的營養(yǎng)成分跟結(jié)構(gòu)，抑制腐敗微生物的生長。該技術(shù)具有可操作性強(qiáng)，原料成本低廉，所得飼料產(chǎn)品具有較好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。 市場分析及經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測 廚余價(jià)格低廉或基本無需成本，加工過程中添加部分的麩皮及玉米粉，經(jīng)菌種發(fā)酵加工成發(fā)酵蛋白飼料具有很強(qiáng)的價(jià)格優(yōu)勢；同時(shí)菌種發(fā)酵飼料具有消化率高、適口性好、富含有益菌群等傳統(tǒng)飼料所無法比擬優(yōu)勢，產(chǎn)品特色明顯，有較強(qiáng)的市場前景。

同類課題研究水平概述

廚余的飼料化生產(chǎn)是目前廚余處理的研究熱點(diǎn)也是發(fā)展趨勢之一。除了直接飼喂牲畜以外，廚余用作飼料有兩種方式，一種是非發(fā)酵飼料；一種是發(fā)酵飼料。非發(fā)酵飼料是將廚余經(jīng)過一系列處理直接干燥得到廚余蛋白粉，如朱華倫等[2]將經(jīng)過分選、粉碎的廚余經(jīng)固液分離，液相進(jìn)行油水分離，分離出的油送儲(chǔ)存罐，分離出的含蛋白水進(jìn)一步濃縮，與廚余固形物一起干燥，制得含水率在15%的飼料粗蛋白粉。這種方法工藝簡單，環(huán)境污染少，但所制得粗蛋白粉大分子未經(jīng)分解消化，飼料適口性及消化效率可能略差，同時(shí)也存在一定的安全問題。發(fā)酵飼料是指廚余經(jīng)過微生物的生物轉(zhuǎn)化作用，通過有益優(yōu)勢菌的生長代謝，抑制腐敗菌的生長繁殖，利用廚余豐富的營養(yǎng)物質(zhì)合成單細(xì)胞蛋白，提高飼料蛋白含量，并將廚余中大分子物質(zhì)分解為較易消化吸收的小分子，提高飼料的適口性。Yang, S. Y.[3]采用乳酸菌接種廚余并對(duì)其厭氧條件下保存10-30天的微生物及理化指標(biāo)進(jìn)行檢測，結(jié)果表明，乳酸菌在接種0.2%的條件下，可以顯著改善廚余發(fā)酵的特質(zhì)，得到較好的發(fā)酵產(chǎn)品；王星敏等選用白地霉、解酯亞羅酵母、康寧木霉三種菌發(fā)酵處理餐飲廢渣，探討了影響發(fā)酵工藝的條件因素，在最優(yōu)條件下，餐飲廢渣中粗蛋白質(zhì)含量能提高到24.58％。目前對(duì)于發(fā)酵飼料的研究重點(diǎn)多集中在發(fā)酵工藝流程及發(fā)酵條件的優(yōu)化上，有關(guān)于廚余發(fā)酵生產(chǎn)蛋白飼料菌劑的開發(fā)研究還比較少見。 關(guān)于廚余發(fā)酵菌種，復(fù)合發(fā)酵菌劑是今后的研究方向。日本科學(xué)家比嘉照夫發(fā)明了EM菌劑，于1992年開始用于生產(chǎn)，可用于農(nóng)業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、環(huán)境保護(hù)等方面，其中，在生活垃圾方面，日本開始推廣EM技術(shù)，將餐廚垃圾轉(zhuǎn)換成有機(jī)肥料。我國于上世紀(jì)九十年代也開發(fā)出一種復(fù)合發(fā)酵菌劑金寶貝，是一種由細(xì)菌、絲狀菌、酵母、放線菌等多種天然微生物組成的菌群，具有極強(qiáng)的好氧分解能力。經(jīng)試驗(yàn)制作生物有機(jī)肥，具有發(fā)酵快、效果好的特點(diǎn)。華中農(nóng)大金建云[6]通過定性的方法進(jìn)行初篩，通過定量的方法進(jìn)行復(fù)篩從468株細(xì)菌中篩到對(duì)餐廚垃圾有較好分解能力的活性菌8株，其中淀粉分解菌3株，蛋白分解菌4株，油脂分解菌2株，纖維素混合分解菌群一個(gè)。通過優(yōu)化組合試驗(yàn)，得到兩種效果較好的組合菌劑。但這種組合菌劑發(fā)酵廚余的目的也不是用來生產(chǎn)蛋白飼料。
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