科创中国

本发明公开了一种抗生素菌渣厌氧发酵促进剂，包含功能微生物、微量元素和载体，所述功能微生物为解淀粉芽孢杆菌Y10和双酶梭菌Z-13，生物炭作为载体，微量元素包括Fe2+、Co2+和Ni2+，其制备方法为将所述各组分均匀混合，烘干后粉碎或造粒即可。该促进剂用于高蛋白含量废弃物厌氧发酵产沼气，尤其是抗生素菌渣厌氧发酵产沼气，可以使抗生素菌渣有机负荷由2 .5 kg/m3d提高到4 .5-5 .5 kg/m3d，沼气产量提高40%以上。

一种抗生素菌渣厌氧发酵促进剂，包含功能微生物、微量元素和载体；所述功能微生物包含保藏编号为CGMCC No. 8362的解淀粉芽孢杆菌Y10和保藏编号为CGMCC No. 11561的双酶梭菌Z-13，所述载体是生物炭，所述微量元素包括Fe2+、Co2+和Ni2+。优选地，功能微生物解淀粉芽孢杆菌Y10培养方法参照专利ZL 2013105646928，双酶梭菌Z-13培养方法参照申请号为201510903168.8的专利申请进行培养。优选地，将生物炭作为吸附载体。优选地，将解淀粉芽孢杆菌Y10和双酶梭菌Z-13发酵液离心收集孢子，与生物炭混合均匀，其中Y10和Z-13在促进剂中的含量均为1×108 ～1×1010 cfu/g。优选地，在促进剂中均匀混入微量金属元素Fe2+、Ni+和Co+，其质量分数分别为：Fe2+ 5～100 mg/g，Ni+ 0.01～1.0 mg/g，Co+ 1.0～12 mg/g。

该发明通过功能微生物和微量元素双重强化调控技术，研制高效抗生素菌渣厌氧发酵促进剂，显著提高厌氧发酵系统运行稳定性和有机负荷，从而促进企业可持续快速发展，有广阔的推广应用前景。
针对以上技术现状，本发明所要解决的技术问题是提供一种可有效提高抗生素菌渣厌氧发酵有机负荷和水解效率的促进剂及其制备方法和应用。

河北省科学院成立于1978年，是河北省政府直属的综合性自然科学研究与技术开发机构，全院占地13.8万m2，建筑面积8.3万m2，总资产1.76亿元，固定资产1.29亿元。院机关设有8个处室，下辖地理科学研究所、应用数学研究所、生物研究所、能源研究所、自动化研究所、激光研究所、微生物研究所和机电一体化中试基地（机电研究所）等8个研究开发单位。全院共有职工700余人，专业技术人员530余人，高级职称人员170余人，博士31人，硕士98人，博士生导师14人，硕士生导师18人，享受国务院特殊津贴专家2人，享受河北省政府特殊津贴专家10人，河北省“百人计划”（省政府特聘专家）2人，入选河北省“三三三人才工程”第二层次人选15人、第三层次人选41人。 近年来，省科学院先后承担了“863”、“973”等国家、省部级重点项目和基金课题430余项，取得各类科研成果 1480余项，获省部级以上奖励697项，授权发明专利100项、软件著作权85项。

我国是世界上最大的抗生素原料药生产与出口国，生产1吨抗生素约产生8~10吨湿菌渣，因此抗生素药渣年排放达上百万吨，抗生素药渣中残留的培养基、抗生素母体及其降解物对生态环境和人类健康存在着潜在危害性，国家已经将抗生素药渣明确列为危险废物，禁止用于饲料和肥料。在目前政策认可的处置方式主要是焚烧，1吨药渣焚烧约需1500~2000元。受处置成本和焚烧设施能力等因素制约，此方式难以实施。

大量抗生素菌渣的产生及后处理问题已经成为环保和制药企业亟待解决的难题。厌氧发酵技术是当前有机废弃物无害化、资源化、能源化处理的一种有效途径。虽然部分科研院所与制药企业已经开展对药渣的厌氧发酵处理，并取得了阶段性成果，但存在很多问题，其中关键问题之一就是抗生素菌渣主要是菌丝体，很难破壁处理，菌渣厌氧发酵有机负荷低，产气效率和综合效益差，系统运行不稳定，处理能力与产生量严重不匹配，远不能满足处理需求。因此，针对以上问题，该发明通过功能微生物和微量元素双重强化调控技术，研制高效抗生素菌渣厌氧发酵促进剂，显著提高厌氧发酵系统运行稳定性和有机负荷，从而促进企业可持续快速发展。

厌氧发酵促进剂制备

（1）功能微生物培养

Y10和Z13均采用LB培养基，用厌氧瓶30 ℃振荡培养72 h，检测发酵液80%菌体形成芽孢，放置4 ℃备用。使用前8000 rpm/min离心15 min，分别收集菌体，用少量无菌水稀释，调整芽孢浓度为（1.0-5.0）×1011 cfu/mL。

LB培养基：酵母提取物 5.0 g，胰蛋白胨10.0 g，氯化钠 10.0 g，琼脂15.0 g，水1000 mL，pH7.0～7.4。

（2）微量元素储备液配置：分别将FeSO4·7H2O、NiCl2·6H2O和CoCl2·6H2O配制成浓度相对较高，如1～10 mol/L的储备液备用。

（3）分别取生物炭适量，用烘箱烘干，粉碎。均匀混入功能微生物，调整其最终成品中芽孢含量为1×108～1×1010 cfu/g。同时加入质量分数分别为Fe2+: 5～100 mg/g，Ni2+: 0.01～1.0 mg/g，Co2+: 1.0～12 mg/g。混合均匀后低温45～55 ℃烘干，粉碎，包装。

实施例2 头孢菌素C菌渣厌氧发酵

采用250 mL厌氧瓶，以头孢菌素C菌渣为原料，中温全混式厌氧发酵工艺，设2个处理：处理一：空白对照；处理二：添加质量分数为1.5%的本发明制备的促进剂。有机负荷TS为2%，（TS又称干物质浓度，指将一定量的发酵料液放置在100~105 ℃烘箱内，烘干至恒重，烘干物质占总重的百分比），以正常发酵沼气池中的沼液为接种物，接种量20~30%（体积比），发酵温度：中温35±2 ℃，发酵时间30 d，每个处理作5个平行。