基本信息
- 項目名稱：
- 利用餐廚垃圾進行Bt和Bs共培養(yǎng)固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)Bt生物農(nóng)藥
- 小類：
- 生命科學
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本項目將餐廚垃圾作為培養(yǎng)基，接入蘇云金芽孢桿菌Bt和枯草芽孢桿菌Bs共培養(yǎng)，固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)Bt生物農(nóng)藥。其中益生菌Bs可高效降解油脂，優(yōu)化Bt生長條件，提高餐廚垃圾的利用率和Bt的生長效率，提高產(chǎn)品毒力效價，解決了僅用Bt單菌種發(fā)酵時餐廚垃圾含油量過高影響B(tài)t生長的問題，為工業(yè)化生產(chǎn)Bt生物農(nóng)藥提供了可能。整個過程變廢為寶，創(chuàng)收減排，無污染零排放，達到資源化處理餐廚垃圾和推廣綠色Bt生物農(nóng)藥的目的。
- 詳細介紹：
- 生物農(nóng)藥與廣泛使用的化學農(nóng)藥相比，對環(huán)境友好、對人畜安全、殺蟲特異性強、防治作用持久、易與其他植物保護措施協(xié)調(diào)配合使用。隨著人們對環(huán)保重要性認識的深入，生物農(nóng)藥取代化學農(nóng)藥是目前的發(fā)展趨勢。然而目前生物農(nóng)藥的高成本阻礙了其推廣。污染嚴重的餐廚垃圾營養(yǎng)豐富，經(jīng)抽樣測定后發(fā)現(xiàn)其適宜作為微生物的培養(yǎng)基。因此，將廉價的餐廚垃圾作為培養(yǎng)基固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)Bt（蘇云金芽孢桿菌）生物農(nóng)藥。研究初期，我們以餐廚垃圾為培養(yǎng)基接入Bt單菌種固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)Bt生物農(nóng)藥。研究發(fā)現(xiàn)，由于餐廚垃圾含油量大，抑制了Bt的生長，其營養(yǎng)未被充分利用，所得產(chǎn)品質(zhì)量也無大的突破。在進一步研究過程中，我們創(chuàng)新性地提出引入可降解油脂的另一微生物與Bt共同培養(yǎng)。經(jīng)篩選后，選用益生菌枯草芽孢桿菌（Bs）作為共培養(yǎng)菌種，其在發(fā)酵過程中可降解油脂，優(yōu)化Bt生長條件，提高餐廚垃圾的利用率和Bt的生長效率，所得產(chǎn)品的毒力效價普遍高于Bt單菌種發(fā)酵和市售產(chǎn)品。整個生產(chǎn)過程變廢為寶，創(chuàng)收減排，對人畜安全無害，實現(xiàn)零排放無污染。此外，產(chǎn)品可能具有的葉面肥等功能（進一步研究中）提升了其品質(zhì)，將進一步擴大市場應用前景。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 發(fā)明目的：生物農(nóng)藥取替化學農(nóng)藥是目前的發(fā)展趨勢，但其高成本造成推廣困難。本作品用營養(yǎng)豐富的餐廚垃圾作為培養(yǎng)基發(fā)酵生產(chǎn)Bt生物農(nóng)藥，降低成本，可推廣替代化學農(nóng)藥，減少對人類和環(huán)境的危害，也使污染嚴重的餐廚垃圾得到合理的資源化處置。但餐廚垃圾含油量高，抑制Bt生長，利用效率低，產(chǎn)品難以實現(xiàn)突破。在餐廚垃圾為原料發(fā)酵生產(chǎn)Bt生物農(nóng)藥的研究基礎上，引入降解油脂的益生菌Bs共同發(fā)酵培養(yǎng)，提高餐廚垃圾的利用率和Bt生長效率，提高產(chǎn)品毒力效價，對人畜無害，生態(tài)友好。 基本思路：餐廚垃圾經(jīng)晾曬、分揀、干燥、粉碎、滅菌等前處理后作為培養(yǎng)基，接入Bt和Bs共培養(yǎng)固態(tài)發(fā)酵。發(fā)酵產(chǎn)物即為Bt生物農(nóng)藥原粉，劑型調(diào)配后得到可直接用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的粉劑、泡騰片劑、水懸浮劑和可濕性粉劑。 創(chuàng)新點：1.僅以餐廚垃圾作原料，來源廣，成本低，方法可操作性強。2.將餐廚垃圾發(fā)酵生產(chǎn)Bt生物農(nóng)藥由單菌種發(fā)酵改為雙菌種共培養(yǎng)發(fā)酵，降低油脂含量，提高原料利用率，利于Bt生長，產(chǎn)品質(zhì)量好。3. Bs為益生菌，人畜安全，無毒無害。4.該過程無污染零排放，實現(xiàn)對餐廚垃圾的資源化處置。5.推廣綠色生物農(nóng)藥，推動綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展，人畜安全，生態(tài)友好，變廢為寶，創(chuàng)收減排。 技術關鍵：共培養(yǎng)技術是以餐廚垃圾為原料發(fā)酵Bt生物農(nóng)藥的核心技術，其中菌種篩選和培養(yǎng)條件研究是主要實驗內(nèi)容。 技術指標：Bt生物農(nóng)藥的毒力效價是主要技術指標。實驗所得產(chǎn)品毒力效價在16000 IU/mg以上，普遍優(yōu)于單菌種發(fā)酵產(chǎn)品和市售產(chǎn)品（13000IU/mg）。
科學性、先進性
- 現(xiàn)有生物農(nóng)藥制備技術復雜，生產(chǎn)成本高。本作品相較現(xiàn)有技術優(yōu)點如下： 1．原料廉價，營養(yǎng)豐富：來源廣，成本低，最大化利用其營養(yǎng)物質(zhì)，實現(xiàn)資源化處理。 2．固態(tài)發(fā)酵，降低能耗：固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)率高于液體發(fā)酵，能避免大量發(fā)酵廢水產(chǎn)生，省去通氣與機械攪拌的高能耗。 3．共培養(yǎng)，新突破：益生菌Bs高效降解油脂，優(yōu)化Bt的生長條件，提高Bt生長效率和餐廚垃圾利用率，安全無害。 4．低投入，高產(chǎn)出：低廉的餐廚垃圾經(jīng)處理后成為價值可觀的生物農(nóng)藥，經(jīng)濟效益大，發(fā)展價值高。產(chǎn)品可能作為葉面肥等品質(zhì)擴大了其內(nèi)涵。 5．變廢為寶，節(jié)能減排：生產(chǎn)過程變廢為寶，無毒無害，節(jié)能減排，綠色環(huán)保。 邢汝明等在《北京市餐廚垃圾管理對策討論》提到餐廚垃圾處理技術主要有飼料化、制生物柴油、蚯蚓堆肥等，它們大多無法有效利用餐廚垃圾中豐富的營養(yǎng)物，技術不成熟，擴大生產(chǎn)困難，收益低。而利用餐廚垃圾發(fā)酵生產(chǎn)Bt生物農(nóng)藥，可充分利用氮磷等營養(yǎng)元素，共培養(yǎng)為工業(yè)化生產(chǎn)提供可能。 本方法在國內(nèi)外尚無相關報道（附件一科技查新報告）。
獲獎情況及鑒定結果
- 1.2010年12月獲學校第十二屆“搖籃杯”大學生課外學術科技作品競賽特等獎。 2.2011年6月獲省級“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術科技作品競賽特等獎。 3.2010年2月在《環(huán)境衛(wèi)生工程》發(fā)表學術論文《北京市餐廚垃圾的處理現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢》。 4.《餐廚垃圾的處理方法綜述》一文已被《環(huán)境衛(wèi)生工程》接收，將于2010年8月份發(fā)表。 5.經(jīng)中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所農(nóng)藥室測定，利用餐廚垃圾發(fā)酵所得的Bt生物農(nóng)藥樣品毒力效價達到16000U/mg以上。 6.經(jīng)北京科技大學農(nóng)藥殘留與環(huán)境毒理實驗室檢測，利用餐廚垃圾發(fā)酵所得的Bt生物農(nóng)藥樣品中常規(guī)化學農(nóng)藥均未檢出。
作品所處階段
- 作品目前處于中試階段，已與北京中訊陽光科技有限公司簽訂工業(yè)化生產(chǎn)合作意向書。
技術轉(zhuǎn)讓方式
- 有償技術轉(zhuǎn)讓。
作品可展示的形式
- 實物產(chǎn)品，模型，現(xiàn)場演示，圖片，錄像，樣品。
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 使用說明：本作品發(fā)酵所得原粉經(jīng)制劑處理后得到直接用于田間使用的粉劑、可濕性粉劑、水懸浮劑和泡騰片劑4種劑型，主要使用方式為噴灑和田間投放。可殺滅鱗翅、雙翅、膜翅等16目共3000多種昆蟲，廣泛用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)等領域的害蟲防治。 技術特點和優(yōu)勢：作品前期研究了以餐廚垃圾為培養(yǎng)基發(fā)酵生產(chǎn)Bt生物農(nóng)藥，獲得初步成果。但餐廚垃圾含油量高，影響B(tài)t生長，產(chǎn)品質(zhì)量無突破。進一步引入益生菌Bs共培養(yǎng)，降解油脂，提高Bt生長效率和產(chǎn)品毒力效價。 推廣前景：生物農(nóng)藥代替化學農(nóng)藥是當前的發(fā)展趨勢，在我國生物農(nóng)藥因成本高推廣困難，以餐廚垃圾為原料生產(chǎn)Bt生物農(nóng)藥將大大降低成本，有利于其推廣，實現(xiàn)綠色農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。且使污染嚴重的餐廚垃圾得到資源化處置。產(chǎn)品可能具有葉面肥等其它功效（研究中）增加了產(chǎn)品的內(nèi)涵，提高了其品質(zhì)。 經(jīng)濟效益預測：餐廚垃圾變成Bt生物農(nóng)藥，身價倍增（目前Bt生物農(nóng)藥市場售價約2.6萬元/噸），能夠帶來巨大的經(jīng)濟效益。經(jīng)數(shù)學模型計算，年處理餐廚垃圾1萬噸，經(jīng)濟效益可達1250萬/年。
同類課題研究水平概述
- 【生物農(nóng)藥】 生物農(nóng)藥具有環(huán)境友好、人畜安全、殺蟲特異性強、防治作用持久、易與其他植物保護措施協(xié)調(diào)配合使用等優(yōu)點。隨著人們對環(huán)保認識的深入，生物農(nóng)藥取代化學農(nóng)藥是未來的發(fā)展趨勢。Bt生物農(nóng)藥，即以蘇云金芽孢桿菌（Bt）為微生物活體進行殺蟲的農(nóng)藥，是目前用途最廣，開發(fā)最長，產(chǎn)量最大，應用最成功的生物殺蟲劑。自1901年發(fā)現(xiàn)Bt以來，國內(nèi)外科學家對其進行了廣泛的研究，積累了大量的研究成果。據(jù)報道，已發(fā)現(xiàn)并被保藏的Bt菌株達60000多株，已有60多個國家登記制備生產(chǎn)Bt產(chǎn)品120多種，占生物防治劑總量的90%以上， 可殺滅鱗翅、膜翅、鞘翅等16個目共計3000多種昆蟲，被廣泛用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)等領域的害蟲防治。1965年我國成立第一個工業(yè)化生產(chǎn)Bt的車間后，幾十年間，我國對Bt的研究已達到國際水平。隨著基因工程的發(fā)展，對Bt的研究也已進入基因水平。目前生物農(nóng)藥所占市場份額在國際上約為20%，而在我國這一比例僅為2%?，F(xiàn)有生產(chǎn)方式成本高，售價遠超化學農(nóng)藥，成為在我國推廣的最大難題。目前Bt生物農(nóng)藥的發(fā)酵原料逐漸從成本很高的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基轉(zhuǎn)變?yōu)槌杀镜土墓まr(nóng)業(yè)副產(chǎn)物培養(yǎng)基，但大部分仍處于實驗室階段。現(xiàn)有生產(chǎn)方式主要為深層液態(tài)發(fā)酵和固態(tài)發(fā)酵兩種，其中深層液態(tài)發(fā)酵適用范圍廣、精確控制、效率高、易于機械化和自動化，但存在能耗高、倒罐率高、成本高、效價低等缺點；固態(tài)發(fā)酵具有環(huán)境污染小、能耗低、工藝簡單、投資省、產(chǎn)物濃度高且后處理方便等優(yōu)點，在Bt生物農(nóng)藥的生產(chǎn)中逐漸顯示出其優(yōu)越性。 【餐廚垃圾】 餐廚垃圾剩飯菜的通稱，是城市垃圾的重要組成部分。其營養(yǎng)物質(zhì)豐富、脂肪含量高、含水量高，易為微生物利用降解，如處理不當，會造成多種危害。餐廚垃圾產(chǎn)量極大，具有很高的再生利用價值，因此如何對其進行資源化、減量化、無害化處理是一個重要課題。目前，主要的處理方法有飼料化、生物厭氧發(fā)酵、制生物柴油、發(fā)酵產(chǎn)燃料酒精、生物堆肥等?，F(xiàn)有方法的共有缺點有1.餐廚垃圾中大量營養(yǎng)物質(zhì)利用效率有限，營養(yǎng)成分浪費嚴重。2.處理技術不成熟，難以擴大生產(chǎn)，成本高，產(chǎn)品價格低廉，經(jīng)濟效益低。目前，我國尚未建立健全餐廚垃圾處理管理體系，餐廚垃圾的處理是城市發(fā)展面臨的嚴峻問題。 經(jīng)科技查新，本作品中利用餐廚垃圾發(fā)酵進行Bt和Bs固態(tài)共培養(yǎng)發(fā)酵生產(chǎn)Bt生物農(nóng)藥在國內(nèi)外尚未有文獻報道（見附加材料）。
