生物农药的发酵生产
生物农药的发酵生产
目录1背景2发酵在农药生产应用的研究进展3研究内容与研究方法总结4
目录 2 4 发酵在农药生产应用的研究进展 总结 研究内容与研究方法 1 背景 3
1背景生物农药生物农药一般是指自然界中存在的生物活体如细菌、真菌、病毒等微生物或其产生的具有防治农业病虫、草、鼠害作用的生物活性物质。在农业生产中使用生物农药替代化学农药，可以达到不污染环境，对人畜安全、防治对象不易产生抗药性、不杀伤天敌、对生态链的影响小等目的。随着生态农业和有机农产品市场的不断发展，生物农药受到了越来越多的重视，并显示出了强劲的发展势头
1 背景 生物农药一般是指自然界中存在的生物活体, 如细菌、真菌、病毒等微生物或其产生的具 有防治农业病虫、草、鼠害作用的生物活性 物质。在农业生产中使用生物农药替代化学 农药, 可以达到不污染环境，对人畜安全、 防治对象不易产生抗药性、不杀伤天敌、对 生态链的影响小等目的。随着生态农业和有 机农产品市场的不断发展, 生物农药受到了 越来越多的重视, 并显示出了强劲的发展势 头。 生物农药
1背景发酵发酵指人们借助微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体本身、或者直接代谢产物或次级代谢产物的过程。对于任何发酵类型（除一些转化过程外)：一个确定的发酵过程由6个部分组成：①菌种以及确定的种子培养基和发酵培养基的组成：②培养基、发酵罐和辅助设备的火菌；③大规模的有活性、纯种的种子培养物的生产；④发酵罐中微生物最优的生长条件下产物的大规模生产；③产物的提取、纯化③发酵废液的处理
1 背景 化学保鲜法 涂膜保鲜法 纳米复合涂膜保鲜法 发酵指人们借助微生物在有氧或无氧条件下的生命 活动来制备微生物菌体本身、或者直接代谢产物或 次级代谢产物的过程。 对于任何发酵类型(除一些转化过程外)．一个确定 的发酵过程由6个部分组成： ①菌种以及确定的种子培养基和发酵培养基的组成； ②培养基、发酵罐和辅助设备的火菌； ③大规模的有活性、纯种的种子培养物的生产； ④发酵罐中微生物最优的生长条件下产物的大规模 生产； ⑤产物的提取、纯化； ⑥发酵废液的处理。 发酵
1古态发酵：培养基中没有游离水的流动，水是培养基中较低的组分，微生物吸附于固态底物的表面生长或渗透到固态底物内生长：发酵结束时培养物是湿物料状态，产物浓度高，固态发酵微环境利于微生物的分化，特别是丝状真菌分化代谢，含水量控制在50%-70%，模拟自然生长环境，是微生物保持与自然界相似的生长状态，微生物是接近于自然状态下生长。液态发酵：培养基中始终有游离水的流动，水是培养基中主要组分：微生物从溶解水中吸收营养物，营养物浓度始终不存在梯度，发酵均匀，发酵能够均匀生长。缺点是对菌种的选择比较苛刻
1 固态发酵：培养基中没有游离水的流动，水是培养 基中较低的组分，微生物吸附于固态底物的表面生 长或渗透到固态底物内生长；发酵结束时培养物是 湿物料状态，产物浓度高，固态发酵微环境利于微 生物的分化，特别是丝状真菌分化代谢，含水量控 制在50%-70%，模拟自然生长环境，是微生物保持 与自然界相似的生长状态，微生物是接近于自然状 态下生长。 液态发酵：培养基中始终有游离水的流动，水是培 养基中主要组分；微生物从溶解水中吸收营养物， 营养物浓度始终不存在梯度，发酵均匀，发酵能够 均匀生长。缺点是对菌种的选择比较苛刻
2发酵在农药生产应用的研究进展近年来，固态发酵工艺在生物农药工业生产中的应用取得了进展。固态发酵是没有或只有少量游离水存在，在具有可以满足微生物生长代谢的一定湿度的固态营养基质中进行的微生物发酵过程，和传统的深层液体发酵工艺相比，固态发酵具有培养基含水量低，所需反应器体积小，产物浓度高，产品纯化费用低，无废水排放，污染物较少，所需通气压力低、能耗少，培养基来源广泛等优越性，特别适合于发展中国家生物农药的有效生产，利用固态发酵生产的生物农药品种主要有细菌类杀虫剂如苏云金芽孢杆菌、真菌类杀虫剂白僵菌、盾壳霉、金龟子绿僵菌等，其中苏云金芽孢杆菌经过百年的发展已成为目前世界上产量最大、应用最广的生物杀虫剂
2 近年来, 固态发酵工艺在生物农药工业生产中的应用取 得了进展。固态发酵是没有或只有少量游离水存在, 在 具有可以满足微生物生长代谢的一定湿度的固态营养基 质中进行的微生物发酵过程，和传统的深层液体发酵工 艺相比, 固态发酵具有培养基含水量低, 所需反应器体 积小, 产物浓度高, 产品纯化费用低, 无废水排放, 污染 物较少 , 所需通气压力低、能耗少, 培养基来源广泛等 优越性, 特别适合于发展中国家生物农药的有效生产， 利用固态发酵生产的生物农药品种主要有细菌类杀虫剂, 如苏云金芽孢杆菌、真菌类杀虫剂白僵菌、盾壳霉、金 龟子绿僵菌等，其中苏云金芽孢杆菌经过百年的发展已 成为目前世界上产量最大、应用最广的生物杀虫剂。 发酵在农药生产应用的研究进展
2发酵在农药生产应用的研究进展张玮玮等研究了以沼渣为原料固态发酵生产Bt生物农药，研究发现采用沼渣发酵制备Bt生物农药与传统培养基比较,降低了36.3%的生产成本,且发酵性能优良，也为沼渣的利用寻找到渐新的途径。毛雪飞等研究了发酵过程对橙皮渣中农药残留的影响，研究结果表明酵母和曲霉发酵处理对甜橙皮渣中百菌清和敌敌畏残留的降解最显著，降解率达到了72.87%~100%
2 发酵在农药生产应用的研究进展 张玮玮等研究了以沼渣为原料固态发酵生产Bt生物 农药 ，研究发现采用沼渣发酵制备Bt生物农药与传 统培养基比较,降低了36.3%的生产成本,且发酵性能 优良,也为沼渣的利用寻找到崭新的途径。 毛雪飞等研究了发酵过程对橙皮渣中农药残留的影 响，研究结果表明酵母和曲霉发酵处理对甜橙皮渣 中百菌清和敌敌畏残留的降解最显著,降解率达到了 72.87%～100%
3研究内容与研究方法Bt生物农药主要以各种工农业产品或农副产品，如葡萄糖、蛋白陈、酵母粉、豆饼粉、玉米粉、花生饼粉、麦麸等为原料，其价格约占总生产成本的35%～59%，是生物农药难以得到广泛应用的主要限制因素。因此，采用低成本、易获得的工农业废弃物为原料，发酵生产Bt生物农药是近来国内外的研究热点。沼渣是沼气工程中产生的副产物，制备沼气后剩余的沼渣中富含作物生长发育所必须的大量元素、微量元素和有机物质等，是一种优质有机肥料。沼渣中含有大量可被微生物利用的碳、氮、磷以及其他营养物质，若能将其作为发酵培养基生产Bt生物农药，不仅可为沼渣利用提供一条新的途径，施用在田间作为肥料的同时还可以具有杀虫效果，并且降低了Bt生物农药的生产成本
3 研究内容与研究方法 Bt 生物农药主要以各种工农业产品或农副产品，如葡萄 糖、蛋白胨、酵母粉、豆饼粉、玉米粉、花生饼粉、麦麸 等为原料，其价格约占总生产成本的 35%～ 59%，是生 物农药难以得到广泛应用的主要限制因素。因此，采用低 成本、易获得的工农业废弃物为原料，发酵生产 Bt 生物 农药是近来国内外的研究热点。 沼渣是沼气工程中产生的副产物，制备沼气后剩余的沼渣 中富含作物生长发育所必须的大量元素、微量元素和有机 物质等，是一种优质有机肥料。沼渣中含有大量可被微生 物利用的碳、氮、磷以及其他营养物质，若能将其作为发 酵培养基生产 Bt 生物农药，不仅可为沼渣利用提供一条 崭新的途径，施用在田间作为肥料的同时还可以具有杀虫 效果，并且降低了 Bt 生物农药的生产成本
3研究内容与研究方法1.菌种活化500mL锥形瓶内盛100mL液体培养基，从斜面培养基中移取1环Bt菌苔接种，于(30±1)C和200r/min摇床培养10h，此时Bt处于对数生长期。2.沼渣理化成分分析沼渣是垃圾处理厂利用餐厨垃圾发酵沼气后的表层物质，营养物质丰富，取回后密封置于4℃冰箱中保存备用。对总固体，pH值，总氮，总磷，总碳，总还原糖，金属离子的含量，进行分析。3.固态发酵对培养基，发酵箱等进行灭菌，然后在超净台中把培养基Ca(OH)2、去离子水、种子液等按一定比例进行混匀，控制含水率在50%～60%，调节pH值为7.2。转移至灭菌后的固态发酵箱，在30℃，微量鼓风条件下，发酵48h。4.沼渣培养基优化根据Bt的最佳生长条件
3 研究内容与研究方法 1.菌种活化 500 mL 锥形瓶内盛 100 mL 液体培养基，从斜面培养基 中移取 1 环 Bt 菌苔接种，于(30±1)℃和200 r/min 摇床 培养 10 h，此时 Bt 处于对数生长期。 2. 沼渣理化成分分析 沼渣是垃圾处理厂利用餐厨垃圾发酵沼气后的表层物质， 营养物质丰富，取回后密封置于 4℃ 冰箱中保存备用。对 总固体，pH 值，总氮，总磷，总碳，总还原糖，金属离 子的含量，进行分析。 3. 固态发酵 对培养基，发酵箱等进行灭菌，然后在超净台中把培养基， Ca(OH)2、去离子水、种子液等按一定比例进行混匀，控 制含水率在 50%～60%，调节 pH 值为 7.2。转移至灭菌 后的固态发酵箱，在 30℃，微量鼓风条件下，发酵 48 h。 4. 沼渣培养基优化根据 Bt 的最佳生长条件
3研究内容与研究方法5.不同培养基产品比较采用单纯沼渣、传统培养基以及优化后的沼渣培养基生产Bt生物农药，在发酵过程中对pH值、芽孢数和毒力效价的变化进行监测和比较。6.芽孢计数法准确称取粉碎过300目标准筛的发酵产物10.00g至250mL锥形瓶中，加入90mL无菌生理盐水稀释后在200r/min，30℃摇床上培养30min，置于80的水浴锅中，处理15min，利用芽孢的耐热性杀死营养体，进行一系列梯度稀释，取0.1mL稀释液涂布细菌平板，每个稀释度做3个对照同时做空白对照，30℃，在恒温培养箱中培养48h后计数，每平板菌数在30～300CFU内有效。7.Bt产品效价测定Bt产品毒力效价的测定采用中华人民共和国行业标准NY293-1995。供试昆虫为采自田间并经室内饲喂观察正常的3龄小菜蛾幼虫，每笼30只，3个平行，采用天然饲料感染法，计算48h杀虫率，设无菌水对照试验
3 研究内容与研究方法 5 .不同培养基产品比较 采用单纯沼渣、传统培养基以及优化后的沼渣培养基生产 Bt 生物 农药，在发酵过程中对 pH 值、芽孢数和毒力效价的变化进行监 测和比较。 6 .芽孢计数法 准确称取粉碎过 300 目标准筛的发酵产物 10.00 g 至 250 mL 锥 形瓶中，加入 90 mL 无菌生理盐水稀释后在 200 r/min，30℃摇 床上培养 30 min，置于 80℃的水浴锅中，处理 15 min，利用芽 孢的耐热性杀死营养体，进行一系列梯度稀释，取 0.1 mL 稀释 液涂布细菌平板，每个稀释度做 3 个对照同时做空白对照，30℃ ，在恒温培养箱中培养 48 h 后计数，每平板菌数在 30～300 CFU 内有效。 7. Bt产品效价测定 Bt 产品毒力效价的测定采用中华人民共和国行业标准 NY 293- 1995。供试昆虫为采自田间并经室内饲喂观察正常的 3 龄小菜蛾 幼虫，每笼 30 只， 3 个平行，采用天然饲料感染法，计算 48 h 杀虫率，设无菌水对照试验