[发明专利]一种餐厨垃圾解淀粉芽孢杆菌与鼠李糖乳杆菌混合发酵产乳酸的方法

说明书

技术领域

本发明属于固体废弃物资源化处理领域，具体涉及一种利用餐厨垃圾混合细菌发酵产乳酸的方法。

背景技术

我国餐厨垃圾年产量大，处置不当会产生巨大的危害。因餐厨垃圾有机质含量高，极易腐败发酸发臭、滋生有害生物，如果餐厨垃圾直接喂饲畜禽或处理不当，将导致不可忽视的卫生安全隐患。

乳酸在纺织、食品、发酵工业等领域有着广泛的应用。而且以生物质资源为基础制取的乳酸可用于加工生产环境友好型可降解高分子生物材料聚乳酸，乳酸的市场需求正不断升高。但是以粮食、蔗糖等为生产原料的传统乳酸生产工艺，其生产成本较高，因而以废弃生物质如秸秆、餐厨垃圾为原料的乳酸生产技术与方法备受关注。

餐厨垃圾富含淀粉、纤维素、蛋白质、等生物质原料，但直接利用餐厨垃圾发酵产乳酸却不现实。首先，多数乳酸细菌无法产生淀粉酶无法直接将淀粉水解，需要先实现发酵底物的高效糖化这也是制约餐厨垃圾乳酸发酵的因素之一。不同乳酸菌所含蛋白酶种类和活力不同，对蛋白质的利用存在差异，有的可以直接利用蛋白质，有的只能利用其水解产物，因而单一的乳酸菌种难以对实现餐厨垃圾中复杂N源的有效利用。第三，传统的发酵工艺中糖化过程会受糖化产物反馈抑制，制约了原料的高效转化，乳酸的同步糖化发酵工艺逐渐受到更多关注。

综上所述，寻找一种高效利用餐厨垃圾且生产工艺简单的乳酸生产方法，这对提高餐厨垃圾资源化处理效率、防止环境污染、发展循环经济具有重要意义。

发明内容

为解决餐厨垃圾发酵生产乳酸的技术中存在的问题，提供一种解淀粉芽孢杆菌与鼠李糖乳杆菌利用餐厨垃圾混合发酵产乳酸的方法。将餐厨垃圾分拣杂质后按一定固液比打浆制备餐厨垃圾发酵原料并将其灭菌。接入扩大培养的解淀粉芽孢杆菌菌液，水解餐厨垃圾中有机质，使原料糖化、水解。控制一定时间间隔后再接入鼠李糖乳杆菌菌液进行混合发酵产乳酸，实现餐厨垃圾的资源化。

技术原理：

本发明选取与乳酸菌有良好的共生性的解淀粉芽孢杆菌，首先在发酵体系中接入解淀粉芽孢杆菌，然后控制一定间隔时间后，再在发酵体系中接入乳酸菌，从而形成餐厨垃圾同步糖化发酵生产乳酸反应体系，最终提高餐厨垃圾转化效率和乳酸的生产效率。由于解淀粉芽胞菌可产α淀粉酶，能够将餐厨垃圾中的淀粉水解为葡萄糖和麦芽糖，减少传统工艺中酶解糖化的成本，而鼠李糖乳杆菌可利用葡萄糖、麦芽糖、乳糖和半乳糖作为C源转化为乳酸；同时，相比单一乳酸菌种发酵，接入解淀粉芽孢杆菌对于餐厨垃圾中多种蛋白质及其水解产物可以得到更有效利用，从而提高N源利用率。

为实现本发明的目的，采用的具体技术方案如下：

一种餐厨垃圾解淀粉芽孢杆菌与鼠李糖乳杆菌混合发酵产乳酸方法，包括以下步骤：

（1）餐厨垃圾预处理及发酵底物配制

首先，对餐厨垃圾进行分拣，分拣出骨头、杂物塑料等；然后，将餐厨垃圾加水、打浆，固液比为1:3~1:8，优选为1:6，打浆机功率250W，打浆时间20~30分钟。第三步，CaCO₃投加，采用固体投加，投加量为0.1~0.3gCaCO₃/g餐厨垃圾；优选地投加量为0.2gCaCO₃/g餐厨垃圾；第四步，灭菌，温度121℃，灭菌时间30min。

（2）解淀粉芽孢杆菌与鼠李糖乳杆菌的扩大培养

依照产品说明活化后的解淀粉芽孢杆菌菌液转接于淀粉液体培养基扩大培养，备用。接种比为10%，培养温度为37℃，培养时间12h。淀粉液体培养培养基：蛋白胨 1.0g， NaCl 1.0g，可溶性淀粉2.0g ，溶于装有 200 mL蒸馏水的三角瓶中，再加入4.0g 琼脂粉并搅拌至充分溶解，调 pH 为 7.2 至 7.4，包扎，121℃高压蒸汽灭菌 20 分钟。

在无菌条件下用接种环挑取一环鼠李糖乳杆菌菌落接种于150ml MRS液体培养基中活化24h，再将活化后鼠李糖乳杆菌菌液扩大培养于MRS液体培养基24h，备用。接种比10%，培养温度37℃，培养时间24h。MRS液体培养基：蛋白胨10g，酵母粉5g，牛肉膏10g，葡萄糖20g，乙酸钠5g，柠檬酸二铵1.5g，MnSO₄·4H₂O 0.25g，MgSO₄·7H₂O 0.58g，K₂HPO₄ 2g，吐温80 1.0mL，1000mL蒸馏水，调节pH为6.6~6.8，121℃灭菌30min。

（3）发酵原料的糖化、水解。