CN104341534A - 一种用马尾藻制取褐藻酸钠和有机肥的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用马尾藻制取褐藻酸钠和有机肥的方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：（1）原料预处理（2）纤维酶解（3）蛋白酶解（4）盐水消化（5）稀释过滤（6）脱色（7）CaCl₂溶液处理（8）离子交换（9）制褐藻酸钠（10）制马尾藻有机肥。本发明以蛋白酶、果胶酶、纤维素酶按科学的配比制成复合酶，对原料进行预处理，有利于提高褐藻酸钠的提取率；充分开发利用我国的腐植酸资源，生产出以水为溶剂，富含腐植酸、大量营养元素的有机肥。实现了裙带菜孢子叶的高值化综合利用。

Description

一种用马尾藻制取褐藻酸钠和有机肥的方法

技术领域

本发明涉及马尾藻利用领域，具体涉及一种用马尾藻制取褐藻酸钠和有机肥的方法。

背景技术

当前世界面临着能源短缺和环境污染的巨大压力，开发清洁的可再生能源已经成为解决石化资源和能源危机的重要手段。生物乙醇作为一种清洁燃料及汽油添加剂而受到广泛关注。目前，我国制备燃料乙醇主要侧重于秸秆、甘蔗渣、木屑和木薯等陆源原料，但对海洋生物资源制备生物乙醇的研究较少，在马尾藻生物质能源开发方面的技术研究相对落后。

利用富含纤维素、马尾藻多糖、甘露醇的马尾藻加工废弃物制备燃料乙醇，不仅可使马尾藻加工废弃物变废为宝，解决环境污染问题，还可为制备生物乙醇提供充足和廉价的原料供应，促进海洋生物质能源的技术开发。

马尾藻酸钠，一种天然多糖，具有药物制剂辅料所需的稳定性、溶解性、粘性和安全性。1881年，英国化学家E.C.Stanford首先对褐色马尾藻中的马尾藻酸盐提取物进行科学研究。他发现该褐藻酸的提取物具有几种很有趣的特性，它具有浓缩溶液、形成凝胶和成膜的能力。基于此，他提出了几项工业化生产的申请。但是，马尾藻酸盐直到50年之后才进行大规模工业化生产。商业化生产始于1927年，现在全世界每年约生产30000吨，其中30%用于食品工业，剩下的用于其它工业，制药业和牙科。

目前酶解提取法提取马尾藻酸钠还不够成熟，往往都只是采用了单一的纤维素酶进行水解，但组成植物细胞壁的有纤维素酶、半纤维素酶、果胶、木质素等成分，他们之间的链接方式或者镶嵌，或者抱合，所以用单一的酶很难彻底破解植物的细胞壁，不能使内容物完全释放。

腐植酸是动植物遗骸、主要是植物遗骸经过微生物的分解和转化以及地球化学一系列过程形成和积累起来的一类成分复杂的天然高分子有机化合物，它确确实实地以实体存在。约4 亿年前有了陆生植物开始大量积累。腐植酸物质数量大的惊人，数以万亿吨计算。我国富含腐植酸物质的泥炭、褐煤、风化煤数千亿吨，极其丰富。

作为腐植酸资源大国，腐植酸科技和应用无论是深度和广度来看，都不太适应国家经济发展和生态建设的需要，与某些发达国家水平相比也有不小的差距。腐植酸的潜在优势并未发挥。

如何彻底破解植物的细胞壁，使内容物完全释放。又要避免受到其它人分子物质，如果胶、蛋白质等的干扰，本发明考虑以蛋白酶、果胶酶、纤维素酶按科学的配比制成复合酶，对原料进行预处理，然后再提取马尾藻酸钠的基础上，通过添加磷酸二氢钾、黄腐酸、尿素、复硝酚钠等成分，以充分开发利用我国的腐植酸资源，生产出富含腐植酸的有机肥。

发明内容

为解决上述技术中存在的技术难题，本发明提供了一种用马尾藻制取褐藻酸钠和有机肥的方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：

（1）原料预处理：将马尾藻原料去除泥沙，于55-65℃烘干或晒干，粉碎，向上述马尾藻粉加入原料重量6-7倍的新鲜饮用水，55-60℃水浴中浸泡2-3h； 

（2）纤维酶解：并用HCl调液体pH值至4-6，加入由内切β- 葡聚糖酶40％、外切β- 葡聚糖酶30％、β- 葡萄糖苜酶30％组成的纤维素酶0.4-0.5%，酶解8-10h；

（3）蛋白酶解：加入由中性蛋白酶45％、木瓜蛋白酶55％组成的蛋白酶0.3-0.6%，由果胶裂解酶55％、果胶酯酶45％组成的果胶酶0.3-0.4%，继续酶解3-4h，搅拌，酶解后离心分离；

（4）盐水消化： 向上述离心后的马尾藻中加入10-12倍马尾藻重量的2-4% Na₂CO₃溶液，在50-60℃水浴中消化2-3h；

（5）稀释过滤：然后加入体积5-6倍50-60℃的新鲜饮用水进行稀释1-2h，充分稀释均匀后，通过250-300目的绢网过滤；

（6） 脱色：滤液加入0.2-0.4%的双氧水，在50-60℃脱色1-2h，然后升温到80-90℃保持10-15min，用250-300目的绢网过滤；

（7）CaCl₂溶液处理：滤液缓慢加入体积比3-4%浓度10%的CaCl₂溶液，静置1-2h，然后过滤，用新鲜的饮用水清洗褐藻酸钙纤维中残留的CaCl₂溶液及其它杂质；

（8）离子交换：褐藻酸钙加入10-15倍的纯化水，然后用2-3倍10% NaCl溶液，在50-60℃水浴中进行离子交换，使褐藻酸钙纤维完全转化为褐藻酸钠溶液；

（9）制褐藻酸钠：然后用95%的酒精沉淀，获得褐藻酸钠，褐藻酸钠经脱水、烘干、粉碎得到成品；

（10）制马尾藻有机肥：称取蔗糖3-4kg 搅拌溶解于25-35kg 水中，搅拌下加入0.6-0.8kg 复硝酚钠和0.5-0.7kg 萘乙酸钠使之全部溶解，加入步骤（3）中的离心滤液中，称取黄腐酸23-25kg 研磨成粉、尿素16-18kg 和磷酸二氢钾25-28kg 混合均匀加入上述混合液，同时加水35-40kg 搅拌溶解即得本液体肥料。

本发明的有益效果：

本发明以蛋白酶、果胶酶、纤维素酶按科学的配比制成复合酶，避免受到其它人分子物质，如果胶、蛋白质等的干扰，对原料进行预处理，彻底破解植物的细胞壁，将马尾藻中的纤维素、蛋白质等主要成分分离出来，并转化为微生物可利用的单糖、寡糖及游离蛋白质，有利于提高褐藻酸钠的提取率；加工过程中酶解后的离心液通过添加磷酸二氢钾、黄腐酸、尿素、复硝酚钠等成分，以充分开发利用我国的腐植酸资源，生产出以水为溶剂，富含腐植酸、大量营养元素的有机肥。实现了裙带菜孢子叶的高值化综合利用，开发了海洋生物能源。

具体实施方式

实施例1：

将马尾藻原料去除泥沙，于55℃烘干或晒干，粉碎；准确称取烘干粉碎后的100kg马尾藻原料，向上述马尾藻粉加入原料重量600kg的新鲜饮用水，55℃水浴中浸泡2h；用HCl调液体pH值至4，加入由内切β- 葡聚糖酶40％、外切β- 葡聚糖酶30％、β- 葡萄糖苜酶30％组成的纤维素酶0.4%，酶解8h；加入由中性蛋白酶45％、木瓜蛋白酶55％组成的蛋白酶0.3%，由果胶裂解酶55％、果胶酯酶45％组成的果胶酶0.3%，继续酶解3h，搅拌，酶解后离心分离；向上述离心后的马尾藻中加入10倍马尾藻重量的2% Na₂CO₃溶液，在50℃水浴中消化2h；然后加入体积5倍50-60℃的新鲜饮用水进行稀释1h，充分稀释均匀后，通过250目的绢网过滤；滤液加入0.2%的双氧水，在50℃脱色1h，然后升温到80℃保持10min，用250目的绢网过滤；滤液缓慢加入体积比3%浓度10%的CaCl₂溶液，静置1h，然后过滤，用新鲜的饮用水清洗褐藻酸钙纤维中残留的CaCl₂溶液及其它杂质；褐藻酸钙加入10倍的纯化水，然后用2倍10% NaCl溶液，在50℃水浴中进行离子交换，使褐藻酸钙纤维完全转化为褐藻酸钠溶液；然后用95%的酒精沉淀，获得褐藻酸钠，褐藻酸钠经脱水、烘干、粉碎得到成品。

称取蔗糖3kg 搅拌溶解于25kg 水中，搅拌下加入0.6kg 复硝酚钠和0.5kg 萘乙酸钠使之全部溶解，加入上述酶解后的离心滤液中，称取黄腐酸23kg 研磨成粉、尿素16kg 和磷酸二氢钾25kg 混合均匀加入上述混合液，同时加水35kg 搅拌溶解即得本液体肥料。

实施例2：

将马尾藻原料去除泥沙，于65℃烘干或晒干，粉碎；准确称取烘干粉碎后的100kg马尾藻原料，向上述马尾藻粉加入原料重量700kg的新鲜饮用水， 60℃水浴中浸泡3h；用HCl调液体pH值至6，加入由内切β- 葡聚糖酶40％、外切β- 葡聚糖酶30％、β- 葡萄糖苜酶30％组成的纤维素酶0.5%，酶解10h；加入由中性蛋白酶45％、木瓜蛋白酶55％组成的蛋白酶0.6%，由果胶裂解酶55％、果胶酯酶45％组成的果胶酶0.4%，继续酶解4h，搅拌，酶解后离心分离；向上述离心后的马尾藻中加入12倍马尾藻重量的4% Na₂CO₃溶液，在60℃水浴中消化3h；然后加入体积6倍50-60℃的新鲜饮用水进行稀释2h，充分稀释均匀后，通过300目的绢网过滤；滤液加入0.4%的双氧水，在60℃脱色2h，然后升温到90℃保持15min，用300目的绢网过滤；滤液缓慢加入体积比4%浓度10%的CaCl₂溶液，静置2h，然后过滤，用新鲜的饮用水清洗褐藻酸钙纤维中残留的CaCl₂溶液及其它杂质；褐藻酸钙加入15倍的纯化水，然后用3倍10% NaCl溶液，在60℃水浴中进行离子交换，使褐藻酸钙纤维完全转化为褐藻酸钠溶液；然后用95%的酒精沉淀，获得褐藻酸钠，褐藻酸钠经脱水、烘干、粉碎得到成品。

称取蔗糖4kg 搅拌溶解于35kg 水中，搅拌下加入0.8kg 复硝酚钠和0.7kg 萘乙酸钠使之全部溶解，加入上述酶解后的离心滤液中，称取黄腐酸25kg 研磨成粉、尿素18kg 和磷酸二氢钾28kg 混合均匀加入上述混合液，同时加水40kg 搅拌溶解即得本液体肥料。

Claims (1)

1.一种用马尾藻制取褐藻酸钠和有机肥的方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：

（1）原料预处理：将马尾藻原料去除泥沙，于55-65℃烘干或晒干，粉碎，向上述马尾藻粉加入原料重量6-7倍的新鲜饮用水，55-60℃水浴中浸泡2-3h； 

（2）纤维酶解：并用HCl调液体pH值至4-6，加入由内切β- 葡聚糖酶40％、外切β- 葡聚糖酶30％、β- 葡萄糖苜酶30％组成的纤维素酶0.4-0.5%，酶解8-10h；

（3）蛋白酶解：加入由中性蛋白酶45％、木瓜蛋白酶55％组成的蛋白酶0.3-0.6%，由果胶裂解酶55％、果胶酯酶45％组成的果胶酶0.3-0.4%，继续酶解3-4h，搅拌，酶解后离心分离；

（4）盐水消化： 向上述离心后的马尾藻中加入10-12倍马尾藻重量的2-4% Na₂CO₃溶液，在50-60℃水浴中消化2-3h；

（5）稀释过滤：然后加入体积5-6倍50-60℃的新鲜饮用水进行稀释1-2h，充分稀释均匀后，通过250-300目的绢网过滤；

（6） 脱色：滤液加入0.2-0.4%的双氧水，在50-60℃脱色1-2h，然后升温到80-90℃保持10-15min，用250-300目的绢网过滤；

（7）CaCl₂溶液处理：滤液缓慢加入体积比3-4%浓度10%的CaCl₂溶液，静置1-2h，然后过滤，用新鲜的饮用水清洗褐藻酸钙纤维中残留的CaCl₂溶液及其它杂质；

（8）离子交换：褐藻酸钙加入10-15倍的纯化水，然后用2-3倍10% NaCl溶液，在50-60℃水浴中进行离子交换，使褐藻酸钙纤维完全转化为褐藻酸钠溶液；

（9）制褐藻酸钠：然后用95%的酒精沉淀，获得褐藻酸钠，褐藻酸钠经脱水、烘干、粉碎得到成品；

（10）制马尾藻有机肥：称取蔗糖3-4kg 搅拌溶解于25-35kg 水中，搅拌下加入0.6-0.8kg 复硝酚钠和0.5-0.7kg 萘乙酸钠使之全部溶解，加入步骤（3）中的离心滤液中，称取黄腐酸23-25kg 研磨成粉、尿素16-18kg 和磷酸二氢钾25-28kg 混合均匀加入上述混合液，同时加水35-40kg 搅拌溶解即得本液体肥料。