CN105503332A

CN105503332A - 一种双羧基耦合钙多肽及其制备方法和在延长草莓产果期方面的应用

Info

Publication number: CN105503332A
Application number: CN201510922354.6A
Authority: CN
Inventors: 李亚东; 王行国; 李顺意; 李洋; 倪红; 李海波; 杨兰芳; 高琪; 舒芳芳; 王楠; 李龙盘
Original assignee: Hubei University
Current assignee: Hubei University
Priority date: 2015-12-11
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2016-04-20

Abstract

本发明公开了一种双羧基耦合钙多肽及其制备方法和在延长草莓产果期方面的应用，属于蛋白废弃物的处理及资源化利用技术领域。本发明的双羧基耦合钙多肽为水溶性，平均分子量为10000～15000道尔顿，含有重量比为3.0～4.3％的氮元素，0.40～0.50％的磷元素，还含有钾元素、钙元素及微量元素。本发明是利用含蛋白废弃物与石灰乳液或氧化钙乳液在75～166℃条件下保温反应0.65～3.5小时制得。施加本发明的双羧基耦合钙多肽5～7天后草莓可变绿，还可促进草莓植株的生长。另外，本发明的水溶性双羧基耦合钙多肽可作为矿物元素载体结合钙、镁离子、微量元素成水溶性状态，经过植物导管运输到植物各个部分，提高可溶性糖含量，延长草莓产果期，提高草莓在产果末期的产果量。

Description

一种双羧基耦合钙多肽及其制备方法和在延长草莓产果期方面的应用

技术领域

本发明属于蛋白废弃物的处理及资源化利用技术领域，具体涉及一种双羧基耦合钙多肽及其制备方法和在延长草莓产果期方面的应用。

背景技术

草莓其果实鲜红、柔软多汁、馥郁可口，不但含有丰富的无机和有机营养物质，而且具有较高的药用价值和抗衰老作用。草莓适应性强，栽培容易，结果早，成熟早，投资少，见效快，是提高农民经济收入的一种重要园艺作物，具有很好的经济效益。提高草莓的价值不仅可以从提高草莓的营养品质、食味品质即维生素C、蔗糖、还原糖、总糖、总酸含量和草莓的外观品质等，还可以从延长草莓的产果期来实现。

一般延长果期可以通过控制温度、光照等方法。草莓的花芽分化期适宜温度在5～15℃，开花结果期适宜温度为白天25～30℃，夜间8～10℃，温度过高会影响果实膨大，结果量减少；温度过低虽然有利于果实膨大，但不利于花芽分化，会影响后续大量结果。草莓为长日照植物，光照强度也对其有很大的影响，光照强时，草莓品质好但果实小；光照较弱时，不利于草莓的生长；光照中等时，产果期延长，果实较大，但品质下降。利用光照、温度等因素控制草莓品质以及产果期所需条件复杂、成本较高，不同施肥也可显著影响草莓品质和产果期，因此研究草莓的营养特性并研制相应的高产草莓肥料对于提高草莓产量和改善草莓品质以及降低病害发生是非常必要的。草莓在生长发育结果期需要多种元素，并且在不同时期所吸收的元素含量比例不同，因此合理施肥既要满足作物对必要元素的需要，又要使肥料发挥最大效益，但草莓是忌氯作物，施肥时不能多用含氯的化肥。

市面上出售的肥料，根据肥料的不同性质与特点，其中最常用的可分为两大类，一是化肥，又称无机肥料；二是有机肥料，又称农家肥料。化肥即种植业中常使用的各种肥料，是用化学或物理方法人工制成的含有一种或几种农作物生长需要的营养元素的肥料，如：尿素、磷酸二铵、硫酸钾。施用化肥后草莓的生育期相对提前，可促早上市，且单株产量提高，结果末期在4月底，但化肥的不合理使用可能导致草莓品质下降，造成土壤板结、结构变差、肥力下降，对土壤微生物的生长产生不利影响；且经化肥处理后草莓白粉病、灰霉病及根腐病的发生率及发病强度高；另外，化肥中或多或少含有氯离子，长期使用化肥对草莓的生长带来不利影响。

有机肥含有丰富的有机质和植物所需的各种营养元素，经过转化，能供给植物多种营养，不仅有利于作物吸收,而且对果实品质的提高有一定的促进作用且具有改良土壤、加强土壤微生物活性的作用，有效地改善了根系的生长环境，可以促进根系的发育，提高草莓对养分的吸收和转化，如人畜粪尿、绿肥、堆沤肥、饼肥等，是一种完全肥料。在有机肥条件下，丰富的有机质一方面可增强草莓植株的抗病能力，并且草莓产量、食味品质较化肥处理有显著提高，能延长草莓产果末期到5月中旬。但是也有缺点，例如农家肥直接使用后在土壤里腐熟，会引起烧苗现象，且农家肥施用不方便，肥料施用不均匀，且肥效慢。

发明内容

鉴于现有技术中化肥和有机肥存在的缺点，本发明的目的在于提供一种水溶性双羧基耦合钙多肽，所述水溶性双羧基耦合钙多肽同时具有有机肥、无机肥的多重功能；本发明的另一目的在于提供该水溶性双羧基耦合钙多肽的制备方法，即利用含蛋白废弃物与石灰乳液或氧化钙乳液在高温高压条件下制得；此外，本发明的还一目的在于提供所述水溶性双羧基耦合钙多肽在延长草莓产果期方面的应用。

为了实现本发明的上述第一个目的，本发明人通过大量试验研究并不断探索，最终获得了如下技术方案：

一种双羧基耦合钙多肽，所述双羧基耦合钙多肽为水溶性，平均分子量为10000～15000道尔顿，所述双羧基耦合钙多肽含有重量比为3.0～4.3％的氮元素，0.40～0.50％的磷元素，还含有钾元素、钙元素及微量元素。

进一步地，上述技术方案中所述的双羧基耦合钙多肽的pH值为8.7～11.7。

本发明的另一目的在于提供上述所述的双羧基耦合钙多肽的制备方法，所述方法包括如下步骤：

a)将含蛋白废弃物与石灰乳液或氧化钙乳液在反应釜中混合均匀，其中，所述石灰或氧化钙的用量为含蛋白废弃物重量的4.5～24.5％，所述石灰乳液或氧化钙乳液由石灰或氧化钙和水制备而成，所述石灰或氧化钙与水的重量比为1：11～16；

b)将所述反应釜加热至75～166℃，搅拌，保温反应0.65～3.5小时，使原料水解液呈均匀胶质状后浓缩，即得到所述水溶性双羧基耦合钙多肽。

进一步地，上述技术方案中所述浓缩后双羧基耦合钙多肽的pH值为8.7～11.7，平均分子量为10000～15000道尔顿。

进一步地，上述技术方案中所述含蛋白废弃物中蛋白质含量为38～56％。

进一步地，上述技术方案中所述水解液浓缩浓度为13～20波美。

进一步地，上述技术方案中所述含蛋白废弃物可以为植物蛋白、微生物菌体、食品工厂污泥、动物毛发、动物血液或蹄角中的任一种或几种。

进一步优选地，上述技术方案中所述植物蛋白为植物饼粕。

进一步优选地，上述技术方案中步骤b)中所述的搅拌速度为每分钟30～65转。

本发明的还一目的在于提供一种本发明上述制得的双羧基耦合钙多肽的应用。

上述所述制得的双羧基耦合钙多肽在延长草莓产果期方面的应用，是将所述双羧基耦合钙多肽分别在促苗期、盖膜前、开花结果期按每月30～40ml/m²的量等体积稀释后施用于草莓植株种植的土壤中。

本发明的制备原理如下：

本发明在将含蛋白废弃物与石灰乳液或氧化钙乳液原料在反应釜中水解过程中，需进行取样观测，若上清液为黄色或棕色，分层明显时，表明水解所产生的产物属于羧基的钙盐，属于沉淀物，难溶于水，需继续强制水解直至水解物呈现均匀的胶质状态，即两个羧基与一个钙离子耦合成为双羧基耦合钙多肽，此时的多肽可溶于水，水解结束，然后再将水解液经过浓缩，即得到所述水溶性双羧基耦合钙多肽。

与现有技术相比，本发明制得的水溶性双羧基耦合钙多肽具有如下突出的实质性特点和显著的进步：

(1)本发明的水溶性双羧基耦合钙多肽是一种纯有机肥，能快速促进植物生长，研究表明，施加本发明的双羧基耦合钙多肽5～7天后草莓可变绿，其速度与尿素相当，比有机肥快20天以上(有机肥通常25～30天方能有效)，植物的叶绿素含量比所有有机肥都高，草莓生物量高、叶绿素含量高、含糖量高、品质好、产量高、产果期长，可在7月份、35℃条件下产果；

(2)本发明的水溶性双羧基耦合钙多肽可作为矿物元素载体结合钙、镁离子、微量元素成水溶性状态，经过植物导管运输到植物各个部分，提高草莓产品品质；

(3)本发明的水溶性双羧基耦合钙多肽平均分子量在10000～15000道尔顿以内，因此进入土壤后可快速被土壤中微生物吸收，可作为微生物生长促进剂，可促进分解土壤中的有机质，提高肥效，同时加强了微生物与植物的相互作用关系，加强植物的快速生长、无机离子的吸收和提高产品品质；

(4)本发明的水溶性双羧基耦合钙多肽在制备过程中经过高温处理，病虫卵和病原菌或病原微生物已全部被杀死并分解，因此，将本发明的溶性双羧基耦合钙多肽用于草莓种植，不会导致传染性的细菌性和病毒性疾病，同时作为水果采摘、食用均较安全。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明的技术方案进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的发明点及其各方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

具体实施方式

实施例1

本实施例以植物饼粕为原料制备水溶性双羧基耦合钙多肽，包括如下步骤：

将蛋白质含量为38～56％的植物饼粕经过粉碎后输入高压反应釜中，再将相当于植物饼粕重量4.5～24.5％(W/W，石灰或氧化钙/蛋白物料)的石灰或氧化钙加入到所述高压反应釜中，随后再向反应釜中添加相当于石灰或氧化钙重量11～16倍的水，或先配制石灰乳液，再将粉碎的饼粕粉加入到石灰乳液中，搅拌后利用输料泵送入高压反应釜中，通入蒸汽将物料加热至75℃～166℃，保温反应0.65～3.5小时，如上清液为黄色或棕色，分层明显时，表明水解所产生的产物属于羧基的钙盐，属于沉淀物，难溶于水，需继续强制水解直至水解物呈现均匀的胶质状态，即两个羧基与一个钙离子耦合成为双羧基耦合钙多肽，此时的多肽可溶于水，水解结束，将水解液经过浓缩为浓度13～20波美，即得到所述水溶性双羧基耦合钙多肽。

更具体地，在10m³的配料桶中将400kg生石灰或氧化钙溶解于4800kg水中(加水12倍)，再将2000kg菜子饼加入石灰乳液中，经过机械搅拌均匀后，用泵输送到10m³的反应釜中，通入0.2Mpa～0.85Mpa蒸汽加热至125℃，保温1.2h，待取样后的水解液呈现均匀的胶质状态，即两个羧基与一个钙离子耦合成为双羧基耦合钙多肽，此时即得到所述水溶性双羧基耦合钙多肽，将水解液经多效蒸发器浓缩直至13～20波美，即制得具有多功能的水溶性双羧基耦合钙多肽，也可将获得的水溶性双羧基耦合钙多肽喷雾干燥为干粉以便运输。

实施例2

本实施例以食品工厂污泥为原料制备水溶性双羧基耦合钙多肽，包括如下步骤：

在10m³的配料桶中加入食品工厂污泥4000kg(含水80％，干品含蛋白质的重量比为55％，含干污泥800kg左右)，用1760～2200kg水溶化160～192kg的生石灰(加11倍的水)，制备出石灰乳溶液，将此石灰溶液输入添加有污泥的配料桶中，搅拌均匀，用泵输入10m³的反应釜中，通入0.2～0.7Mpa蒸汽加热至145～162℃，保温1.5～3.5h，打开排气阀，查看是否具有污泥臭味，如有污泥的臭味说明不能取样测定，需继续保温0.5～1小时，当无臭味时用量筒取样，如果溶液呈现均匀的胶质状态，即表明蛋白已强制分解转化双羧基耦合钙多肽，利用蒸汽余压将双羧基耦合钙多肽输入缓冲罐以降低压力和温度，此时利用板框机过滤，将滤液进行多效蒸发器浓缩，直至13～15波美，利用高效液相色谱法测定双羧基耦合钙多肽的平均分子量为10000～15000道尔顿，pH试纸测定其pH值为8.8～11.6，此浓缩液即所述的具有多功能的水溶性双羧基耦合钙多肽。

应用试验例1

本应用试验例是将本发明制得的双羧基耦合钙多肽应用于草莓叶绿素提高方面的试验研究。

将15m²的土地分成相等的3块，其中一块土地施加500ml实施例1制得的双羧基耦合钙多肽促进剂，同时加水1000ml(雨天可不加)，一块施加等氮量的尿素和水，另一块土地施加等氮量的有机肥，并向三块土地施加适量磷肥钾肥，保证这三块土地的磷元素和钾元素一样，15天以后种上相同数量的同种草莓苗，一个月以后，取相同部位的叶片测定叶绿素含量测定方法：取新鲜叶子洗净，擦干，除去叶柄，称取0.5克左右，于试管中，加25ml95％的乙醇，做试剂空白，用黑袋子包住，放入冰箱中冷藏，直到叶子无色，在A665，A649和A470三种波长的光下测吸光度，并通过公式计算出叶绿素含量，公式如下：

叶绿素a浓度(mg/L)Ca＝13.95*A665-6.88*A649；

叶绿素b浓度(mg/L)Cb＝24.96*A649-7.32*A665；

叶绿素＝叶绿素a+叶绿素b；

具体结果参见表1。

表1施用不同肥料的草莓的叶绿素含量结果表

由表1的结果可以看出，在施加本发明制得的双羧基耦合钙多肽的土地上种植的草莓中叶绿素含量明显高于施用普通尿素、有机肥的土地上种植的草莓中叶绿素含量，因此，本发明制得的双羧基耦合钙多肽可提高草莓的叶绿素含量。

应用试验例2

本应用试验例是将本发明制得的双羧基耦合钙多肽应用于促进草莓植株生长方面的试验研究。

将15m²的土地分成相等的3块，其中一块土地施加500ml实施例1制得的双羧基耦合钙多肽促进剂，同时加水1000ml(雨天可不加)，一块施加等氮量的尿素和水，另一块土地施加等氮量的有机肥，并向三块土地施加适量磷肥钾肥，保证这三块土地的磷元素和钾元素一样，15天以后种上相同数量的同种草莓苗，一个月以后，每块地随机选取10株草莓测定其株高，求平均值，具体结果参见表2。

表2施用不同肥料的草莓的平均株高结果表

由表2的结果可以看出，在施加本发明制得的双羧基耦合钙多肽的土地上种植的草莓的平均株高明显高于施用普通尿素、有机肥的土地上种植的草莓的平均株高，因此，本发明制得的双羧基耦合钙多肽可明显促进草莓植株的生长。

应用试验例3

本应用试验例是将本发明制得的双羧基耦合钙多肽应用于提高草莓产果量方面的试验研究。

将15m²的土地分成相等的3块，其中一块土地施加500ml实施例1制得的双羧基耦合钙多肽促进剂，同时加水1000ml(雨天可不加)，一块施加等氮量的尿素和水，另一块土地施加等氮量的有机肥，并向三块土地施加适量磷肥钾肥，保证这三块土地的磷元素和钾元素一样，15天以后种上相同数量的同种草莓苗，30天以后施肥。促苗期：追加施肥，具体方法：双羧基耦合钙多肽组每隔一个月施一次，每次施加双羧基耦合钙多肽150ml，同时加水150ml；化肥组施加等氮量的尿素及等量的磷钾；有机肥组施加等氮量的有机肥；盖膜前：双羧基耦合钙多肽组施加200ml，同时加水200ml；化肥组施加等氮量的尿素，及等量的磷钾；有机肥组施加等氮量的有机肥；开花结果期每隔30～35天施一次，每次施加双羧基耦合钙多肽150ml，同时加水150ml并适当增加钾肥(硫酸钾)；化肥组施加等氮量的尿素及适量的磷钾；有机肥组施加等氮量的有机肥及适量的磷钾，统计整个产果期的产果量(所有草莓果实)，具体结果参见表3。

表3施用不同肥料的草莓产果量结果表

由表3的结果可以看出，在施加本发明制得的双羧基耦合钙多肽的土地上种植的草莓的产果量高于施用普通尿素、有机肥的土地上种植的草莓的产果量，因此，本发明制得的双羧基耦合钙多肽可提高草莓产果量。

应用试验例4

本应用试验例是将本发明制得的双羧基耦合钙多肽应用于提高草莓可溶性糖方面的试验研究。

在应用试验例3中，取果期中期(2～3月)的新鲜草莓测定可溶性含糖量，可溶性含糖量测定方法：1.可溶性糖的提取：取新鲜可食部分，擦净表面污物，剪碎混匀，称取0.3g左右，放入刻度试管中，加入5～10mL蒸馏水，塑料薄膜封口，于沸水中提取30min(提取2次)，提取液过滤入25mL容量瓶中，反复冲洗试管及残渣，定容至刻度，测定吸取0.5mL样品液于试管中(重复3次)，加蒸馏水1.5mL，同制作标准曲线的步骤，按顺序分别加入蒽酮、浓硫酸溶液，显色并测定光密度，由标准线性方程求出糖的量，计算测试样品中可溶性糖含量，具体结果参见表4。

表4施用不同肥料的草莓可溶性糖含量结果表

由表4的结果可以看出，在施加本发明制得的双羧基耦合钙多肽的土地上种植的草莓的可溶性糖含量高于施用普通尿素、有机肥的土地上种植的草莓的可溶性糖含量，因此，本发明制得的双羧基耦合钙多肽可提高草莓的可溶性糖含量。

应用试验例5

本应用试验例是将本发明制得的双羧基耦合钙多肽应用于延长草莓产果期方面的试验研究。

将15m²的土地分成相等的3块，其中一块土地施加500ml实施例1制得的双羧基耦合钙多肽促进剂，同时加水1000ml(雨天可不加)，一块施加等氮量的尿素和水，另一块土地施加等氮量的有机肥，并向三块土地施加适量磷肥钾肥，保证这三块土地的磷元素和钾元素一样，15天以后种上相同数量的同种草莓苗，30天以后施肥。促苗期：追加施肥，具体方法：双羧基耦合钙多肽组每隔一个月施一次，每次施加双羧基耦合钙多肽150ml，同时加水150ml；化肥组施加等氮量的尿素，及等量的磷钾；有机肥组施加等氮量的有机肥。盖膜前：双羧基耦合钙多肽组施加200ml，同时加水200ml；化肥组施加等氮量的尿素，及等量的磷钾；有机肥组施加等氮量的有机肥；开花结果期每隔30～35天施一次，每次施加双羧基耦合钙多肽150ml，同时加水150ml并适当增加钾肥(硫酸钾)；化肥组施加等氮量的尿素，及适量的磷钾；有机肥组施加等氮量的有机肥及适量的磷钾。统计产果期末期(6～7月)的产果量(所有草莓果的重量)，具体结果参见表5。

由表5的结果可以看出，在施加本发明制得的双羧基耦合钙多肽的土地上种植的草莓在产果末期(6～7月)的产果量明显高于施用普通尿素、有机肥的土地上种植的草莓在产果末期的产果量，由此可见，本发明制得的双羧基耦合钙多肽可用于延长草莓的产果期。

表5施用不同肥料的草莓在产果末期(6～7月)的产果量结果表

Claims

1.一种双羧基耦合钙多肽，其特征在于：所述双羧基耦合钙多肽为水溶性，平均分子量为10000～15000道尔顿，所述双羧基耦合钙多肽含有重量比为3.0～4.3％的氮元素，0.40～0.50％的磷元素，还含有钾元素、钙元素及微量元素。

2.根据权利要求1所述的双羧基耦合钙多肽，其特征在于：所述的双羧基耦合钙多肽的pH值为8.7～11.7。

3.一种根据权利要求1或2所述的双羧基耦合钙多肽的制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的双羧基耦合钙多肽的制备方法，其特征在于：所述浓缩后双羧基耦合钙多肽的pH值为8.7～11.7，平均分子量为10000～15000道尔顿。

5.根据权利要求3所述的双羧基耦合钙多肽的制备方法，其特征在于：所述含蛋白废弃物中蛋白质含量为38～56％。

6.根据权利要求3所述的双羧基耦合钙多肽的制备方法，其特征在于：所述水解液浓缩浓度为13～20波美。

7.根据权利要求3所述的双羧基耦合钙多肽的制备方法，其特征在于：所述含蛋白废弃物可以为植物蛋白、微生物菌体、食品工厂污泥、动物毛发、动物血液或蹄角中的任一种或几种。

8.根据权利要求7所述的双羧基耦合钙多肽的制备方法，其特征在于：所述植物蛋白为植物饼粕。

9.根据权利要求3所述的双羧基耦合钙多肽的制备方法，其特征在于：步骤b)中所述的搅拌速度为每分钟30～65转。

10.权利要求1或2所述的双羧基耦合钙多肽在延长草莓产果期方面的应用，其特征在于：将所述双羧基耦合钙多肽分别在促苗期、盖膜前、开花结果期按每月30～40ml/m²的量等体积稀释后施用于草莓植株种植的土壤中。