黑曲霉菌渣资源化再利用途径分析

采用 ＩＣＰ－ＡＥＳ（电感耦合等离子体原子发射光谱法）的 果见表 ３。
微 波 消 解［１２］测 定 重 金 属 和 矿 物 质 元 素 含 量 ， ３，５－ 二硝基水杨酸法测定总糖含量， 酸水解法测试脂肪 含量［１３］、 粗纤维含量［１４］， 凯氏法［１５］测定粗蛋白 质含 量 ， 烘 干 法［１６］测 定 水 分 含 量 ， ｐＨ、 有 机 质 、 全 氮 、
黑曲霉菌渣含有大量的 Ｎａ 元素， 难以被农作 物和家禽吸收利用， 也不利于微生物发酵分解， 如 不经处理就施放到土壤中， 将加速土地盐碱化， 不 利于土地资源的持续发展， 因此， 黑曲霉菌渣作为 有机－无机复混肥料的制约因素是 Ｎａ 元素的过量存 在， 降低 Ｎａ 元素含量将是黑曲霉菌渣肥料化利用 需要解决的问题。 此外， 黑曲霉菌渣因含有大量的 易分解变质的粗蛋白等营养成分， 腐熟很快， 臭味 严重， 饲喂家禽家畜也因口感不好而影响进食， 大 大制约了其作为家禽家畜预混合饲料原料的饲料化
内 放 进 烘 箱 ， １０５℃ 条 件 下 烘 干 １５ ｍｉｎ， 后 降 至 新陈代谢所必需的营养物质， 具有多种重要的生理
６５℃条件下烘干 ６ ｈ， 取出粉碎后全部通过 ０．４５ ｍｍ 和生化功能。
筛孔， 装入密封容器中备用。
2. 3 营养成分检测
1. 3 测试方法
黑曲霉菌渣干燥处理后进行营养成分检测， 结
Ｚｎ
氮 １．６７％， 有效磷 ０．０６％， 速效钾
发射波长／ｎｍ １９６．０２６ ２２０．３５３ ２２８．８０２ １９３．６９６ ２３１．６０４ ３２７．３９３ ２６７．７１６ ２０６．２００
菌渣
未检出 未检出 未检出 ６．０４ ７．７６ ２６．７５ ２８．４８ ３３．２８
０．０３％， 可作为制作有机－无机复 混肥料的良好原料。
① 基 金 项 目 ： 中 国 热 带 农 业 科 学 院 环 境 与 植 物 保 护 研 究 所 中 央 级 公 益 性 科 研 院 所 基 本 科 研 业 务 费 专 项 资 助 项 目 （Ｎ０． ２００８ｈｚｓ１Ｊ０２４）。 收稿日期： ２０１１－０５－１１； 责任编辑／兰 莹； 编辑部 Ｅ－ｍａｉｌ： ｒｄｎｋ＠１６３．ｃｏｍ。
从环境污染方面所说的重金属， 实际上主要是指
黑曲霉通过新陈代谢富集了培养基中的各种成 Ｈｇ、 Ｃｄ、 Ｐｂ、 Ｃｒ、 Ａｓ 等金属或类金属， 也指 具有一
分， 发酵液过滤剩下的菌渣含有大量的营养物质和 定 毒 性 的 一 般 重 金 属 ， 如 Ｃｕ、 Ｚｎ、 Ｎｉ 等 。 依 据 现
多种细胞内酶类等有效成分， 如能准确探知其中的 行土壤环境质量标准［１８］和城镇垃圾农用控制标准［１９］
Resource Utilization of Aspergillus niger
CHEN Xiulong1） CAI Guanjie2） QIN Xindao1） PENG Lixu3） (1 Guangzhou Experimental Station, CATAS, Guangzhou, Guangdong 510140;
物科技有限公司。
达到 ２．３４％、 ０．３０％、 ０．２７％、 ０．１３％、 ０．０７％、 ０．０６％、
1. 2 样品制备
０．０５％和 ０．００２％。 Ｍｎ、 Ｍｇ、 Ｆｅ、 Ａｌ 和 Ｃａ 为常见有益
将 所 采 样 品 装 入 塑 料 袋 中 保 存 运 回 ， 在 １２ ｈ 的微量元素， 它们是动、 植物维持正常生理机能和
有效成分， 有望将其开发成为饲料、 肥料、 食品、 来看， 黑曲霉菌渣符合Ⅰ类土壤环境质量执行标
医药工业的新原料。 鉴于此， 本试验从有机肥料和 准， 其残留的有害重金属也没有超出城镇垃圾农用
禽畜饲料方向对黑曲霉菌体残渣的有效成分进行检 控制标准， 直接排放对环境污染影响较少。
测， 深入分析其可资源化再利用途径， 为快速无害 2. 2 矿物质检测
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２０１１ 年 ６ 月
热带农业科学
第 ３１ 卷第 ６ 期
表 4 黑曲霉菌渣有机质及氮、 磷、 钾含量
项目 菌渣
有机质 全氮 有效磷 速效钾 ｐＨ ／（ｇ·ｋｇ－１） ／（ｇ·ｋｇ－１） ／（ｍｇ·ｋｇ－１） ／（ｍｇ·ｋｇ－１） ６．１０ ５３４．０３ １６．７３ ５６９．７６ ２５９．９６
对于工业废渣资源化再利用研究大多是根据废
渣本身的理化性质， 采取相应的技术， 制备出多种 用途的材料。 酿造业废渣、 城市垃圾、 农林废弃物通 过发酵处理及添加适当的原料配比做成栽培基质［１－２］、 废渣肥料［３－５］和动物饲料［６－８］。 生物发酵培育基及真菌 类废弃物， 往往因为含水量多、 粘性大、 风干后不 易破碎等特点造成资源化再利用困难， 刘秀梅等［９］ 利用赤霉菌培养基废渣开发出优质颗粒有机肥料。 阮 南 等［１０］利 用 青 霉 菌 渣 固 态 发 酵 生 产 菌 体 蛋 白 饲 料。 蔡俊［１１］利用复合菌发酵乳酸废渣生产蛋白质饲 料， 但对采用生物发酵法生产葡萄糖酸钠后产生的
表 3 黑曲霉菌渣的营养成分 ／％ 项目 水分 粗蛋白 脂肪 粗纤维 总糖 菌渣 ６３．１０ １０．３０ ３．８９ １６．４６ ３２．５６
说明： 总糖、 粗纤维、 粗蛋白、 脂肪均为干物质中的含量。
有 效 磷 和 速 效 钾 含 量 参 考 有 机 肥 料 分 析 方 法 ［１７］。
检测结果表明， 该菌渣含有较多的总糖、 粗纤
黑曲霉菌渣含有较多的总糖、 粗纤维、 粗蛋 白、 脂肪等有用营养成分， 同时也含有丰富的 Ｎ、 Ｐ、 Ｋ、 Ｃａ、 Ｍｇ、 Ｆｅ 等有用物 质和微量元 素， 因此宜 作反刍家畜、 生长猪、 肥育猪的添加剂预混合饲 料。 此外， 黑曲霉菌渣有机质含量高， 菌体及其它 病原菌在出罐时已经高温杀死， 经过简单堆沤发酵 处理能达到使菌渣粉碎且易于和添加的其它能提高 氮、 磷、 钾有效成分的物料混合造粒， 发酵后添加 适量的无机肥料便可制成符合我国标准的有机－无 机复混肥料。 3. 3 黑曲霉菌渣资源化利用的不利因素
黑曲霉菌渣是黑曲霉发酵法生产葡萄糖酸钠后 产生的废弃物。 目前国内采用黑曲霉发酵法生产葡 萄糖酸钠的总量在 ３０×１０４ ｔ／ａ 左右， 发酵液过 滤 后产生的菌体残渣量多达 ３×１０４ ｔ／ａ。 该废渣含有 ６０％ 以上的水分， 具有臭味， 难以运输和储存， 风 干后呈扁状， 坚硬如石， 难以破碎， 长期堆置不仅 污染了大气、 土壤和地下水环境， 而且浪费了资 源， 降低了企业经济效益。 此废渣的资源化利用成 为企业扩大生产亟需解决的问题。
２０１１ 年 ６ 月 June． 2011
热带农业科学 CHINESE JOURNAL OF TROPICAL AGRICULTURE
第 ３１ 卷第 ６ 期 Vol．31, No．6
黑曲霉菌渣资源化再利用途径分析①
陈秀龙 １）② 蔡冠杰 ２） 覃新导 １） 彭黎旭 ３）③ （1 中国热带农业科学院广州实验站 广东广州 510140；
2 Foshan Henry Biotechnology Co., Ltd., Foshan, Guangdong 52822; 3 Environment and Plant Protection Institute, CATAS, Danzhou, Hainan 571737)
Abstract Aspergillus niger was the industrial solid waste, and the resource utilization of Aspergillus niger becomes urgent problem. The test indicates that the heavy metals and composition in Aspergillus niger are accord with national standard, they can be used to organic fertilizer and livestock feed, which should be the good way to reduce environmental pollution and bring benefits. Keywords Aspergillus niger ; effective components ; resource utilization
2 佛山市恒瑞生物科技有限公司 广东佛山 528225 3 中国热带农业科学院环境与植物保护研究所 海南儋州 571737）
摘 要 黑曲霉菌渣是黑曲霉发酵法生产葡萄糖酸钠后产生的废弃物， 其资源化利用已成为企业扩大生产亟需 解决的问题。 对该菌渣有效成分检测得知， 该菌渣有害金属元素均小于城镇垃圾农用控制标准、 有机－无机复混 肥料控制标准和鱼粉、 猪、 家禽添加剂预混合饲料卫生指标， 有机质含量符合有机肥料中的有机质含量指标， 总 糖、 粗纤维、 粗蛋白、 脂肪 等 营 养成 分 含 量较 多 ， 同 时也 含 有 丰富 的 Ｎ、 Ｐ、 Ｋ、 Ｃａ、 Ｍｇ、 Ｆｅ 等 元素 ， 可 从 有机 肥 料 和禽畜饲料方向进行资源化利用， 有利于减轻环境污染及实现变废为宝， 具有积极的社会、 经济和生态效益。 关键词 黑曲霉菌渣 ； 有效成分 ； 资源化利用 分类号 Ｘ７９８
Ａｓ、 Ｎｉ、 Ｃｕ、 Ｃｒ、 Ｚｎ， 而 Ｓｅ、 Ｐｂ、 Ｃｄ 未检出有残留。 表 ４。 检测结果表明， 该菌渣含有丰富的有机质、 Ｎ、
Ｐ、 Ｋ、 Ｃａ、 Ｍｇ 等有用元素和物质，
表 1 黑曲霉菌渣重金属含量 ／（ｍｇ·ｋｇ－１）
其干物质中含有机质 ５３．４０％， 全
项目
Ｓｅ
Ｐｂ
Ｃｄ
Ａｓ
Ｎｉ
Ｃｕ
Ｃｒ
说明： 有机质、 全氮、 有效磷和速效钾均为干物质中的含量。
3 结论与讨论 3. 1 黑曲霉菌渣残留重金属含量
采用 ＩＣＰ－ＡＥＳ 快速测定重金属含量是国际公认 的权威分析 方法 ， ［２０－２３］ ２ 次平行 测试结果的 绝对差 值与算术平均值的百分比均在国家标准规定的范围 内。 因此， 本测试所得的重金属含量如实反映出黑 曲霉菌渣残留重金属的状况。 黑曲霉菌渣残留的重 金属 Ｃｄ、 Ｐｂ 均未检 出， 培养基及 生产过程中 从未 添加有 含 Ｈｇ 的物质， Ｃｒ 和 Ａｓ 均 小 于 城 镇 垃 圾 农 用控制标准［１９］、 有机－无机复混肥料控制标准［２４］和鱼 粉、 猪、 家禽添加剂预混合饲料卫生指标［２５］。 因此， 黑曲霉菌渣作为有机－无机复混肥料和预混合饲料 原料的重金属含量没有超出我国相关控制标准。 3. 2 黑曲霉菌渣主要有效成分
菌渣
２１．１３ ５１６．００ ６３１．８０ ７０６．４０ １２７５．５０ ２７３３．５０ ２９８０．００ ２３４１５．００
1. 1 材料
源自文库
检测结果表明， 该菌渣残留的矿物质从多到少
供试原料为黑曲霉菌渣， 来源于佛山市恒瑞生 依次有 Ｎａ、 Ｋ、 Ｐ、 Ｃａ、 Ａｌ、 Ｆｅ、 Ｍｇ 和 Ｍｎ， 含量分别
维、 粗蛋白和脂肪等有用营养成分， 其干物质中总
2 结果与分析
糖含量高达 ３２．５６％， 可 作 为 制 作 配 合 饲 料 或 预 混
2. 1 有害重金属检测
合饲料的良好原料。
黑曲霉菌渣残留的有害重金属含量见表 １。
2. 4 有机质及氮、 磷、 钾检测
检测结果表明， 该菌渣残留的有害重金属有
黑曲霉菌渣干燥处理后进行成分检测， 结果见
② 陈秀龙（１９８０～）， 男， 硕士， 助理研究员， 从事热带作物栽培生态研究。 ③ 通讯作者： 彭黎旭（１９６１～）， 男， 博士， 研究员， 硕士生导师， 从事分析化学、 天然产物和农产品质量安全研究。
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陈秀龙 等 黑曲霉菌渣资源化再利用途径分析
黑曲霉菌渣资源化再利用问题仍未见有报道。
化处理黑曲霉菌体残渣、 高值化开发工业废弃物提
黑曲霉菌渣含有的矿物质检测结果见表 ２。
供可靠的依据， 有利于减轻环境 污染及实现变废为宝， 带来可观 的社会、 经济和生态效益。
1 材料与方法
表 2 黑曲霉菌渣矿物质含量
／（ｍｇ·ｋｇ－１）
项目
Ｍｎ
Ｍｇ
Ｆｅ
Ａｌ
Ｃａ
Ｐ
Ｋ
Ｎａ
发射波长 ／ｎｍ ２５７．６１０ ２８５．２１３ ２３８．２０４ ３９６．１５３ ３１７．９３３ ２１３．６１７ ７６６．４９０ ５８９．５９２