微生物菌发酵技术应用前景广阔

《中国农资》记者 黄敏

日前，在国家微生物肥料技术研究推广中心、国家中医大农业创新战略联盟、北京国农科技特派员创新服务联盟主办的“2020第四届中国微生物肥料技术研究与行业发展大会暨全国科技特派员双创会议”上，中国科学院微生物研究所产业处博士杨勇重点分析了微生物菌的发酵技术与高效应用效果。

解决两大问题带来诸多效益

杨勇提出，微生物菌的发酵生产技术主要解决两大问题，一是如何生产出来菌剂的问题，二是如何做好节能降耗的问题。

微生物菌传统发酵工艺为一罐煮方式，采用培养基灭菌/非灭菌方式接种后培养。该工艺存在三大风险，一是培养基易被污染，品种不稳定；二是可能造成不良发酵结果危害下游；三是发酵单位不高，生产效率低下。

而微生物菌现代发酵工艺为连消补料方式，采用培养基瞬时灭菌方式接种后培养。“该工艺能够带来以下效益：培养基灭菌充分，营养损失少；发酵结果稳定，菌剂品质可靠；发酵单位高，生产效率提高。”

现代微生物生产技术有着独有特点。杨勇说：“现代微生物菌生产菌种扩大培养移种系统采用移种分配站阀组形式实现，减少种子液在管道内的死体积，降低菌种被污染概率，并可机动实现种子罐和发酵罐组对。自动补料站降低了底料中糖的浓度，减轻美拉德反应造成的营养损失，解除培养基对菌种的渗透压，提高了发酵强度，有利于实现高密度发酵培养。”

创新生产流程应用范围广泛

微生物菌肥作为一种新型肥料，在提高化肥利用率、降低化肥使用量和减少农药使用等方面，应用前景广阔。杨勇说，中国科学院微生物研究所围绕促生、生防、功能性菌剂在多种经济作物种植中开展应用研究，并取得一定成果。据介绍，目前农用微生物菌种分8种类型，包括根瘤菌菌剂、固氮菌菌剂、解磷类微生物菌剂、硅酸盐微生物菌剂、光合细菌菌剂、有机物料腐熟剂、促生菌剂、生防菌剂。

杨勇介绍，从生产流程来看，微生物菌经历了四个阶段。

第一阶段为菌种改造阶段。微生物生产菌种是生物发酵产业的核心技术载体。对筛选自然界中的微生物菌种进行分子生物学定向改造，使其满足生产需求。微生物在环境整治、可再生能源生产和人类健康保障等方面正发挥着不可替代的作用。

第二阶段为发酵优化阶段。发酵条件温度、pH值、溶氧、搅拌转速、氨离子、金属离子、营养物浓度等，在微生物生长的不同阶段会有不同的要求。在生物反应器内，始终为微生物发酵提供最佳的培养和发酵的环境条件，以提高目的产物的得率。

第三阶段为分离提取阶段。发酵产物存在形式不同，用途各异，产品质量要求和分离纯化步骤也不同。分离提取工艺装备一体化研发，能够实现发酵行业企业提升分离提取技术，提高收率，降低成本，减少废弃物总量，实现清洁生产及资源综合利用。

第四阶段为工艺开发阶段。通过技术集成创新将实验室原创技术成果与工艺单元技术有机整合，实现菌种改造、发酵优化、分离提取技术与工艺装备，产业化技术系统集成。推动行业技术及装备进步，工艺提升、节能降耗，形成行业示范工程。

跟踪田间测产示范效果突出

在农用微生物菌剂高效应用情况介绍中，杨勇通过经济作物代表生姜功能菌剂的开发与示范和大田作物代表水稻功能菌剂的开发与示范加以说明。

在生姜功能菌剂开发与示范案例介绍过程中，杨勇通过图片直观介绍了健康姜与致病姜的外观表现，并讲解了生姜功能菌剂施用流程、田间跟踪记录相关数据以及应用示范田测产情况。“事实证明，使用了生姜功能菌剂的生姜根茎大、根茎重、大小均匀度高、品相好。”杨勇表示，“同时，我们对生姜实验田的土壤修复状况进行了检测，发现试验田土壤中菌丝体菌活性高、定殖能力强、繁殖速度快。”

在水稻功能菌剂的开发与示范案例介绍过程中，杨勇通过盐碱地水稻生态种植技术开发、水稻大田实验比较、水稻生态种植对标数据等对水稻功能菌剂应用情况进行了介绍。

“同样，微生物菌肥应用示范主要也是解决两大问题，一是解决如何做好菌剂剂型的问题，二是解决如何做好应用方式的问题。只有把这两个问题研究透了，微生物菌肥才能为我国农业贡献更大的力量。”杨勇表示。

使用了生姜功能菌剂的生姜根茎大、根茎重、大小均匀度高、品相好。