CN105622293A - 一种酶解发酵法制备抗盐碱专用海藻生物水溶肥料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种酶解发酵法制备抗盐碱专用海藻生物水溶肥料的方法，其特点是：制备方法包括（1）海藻预处理；（2）超声波辅助酶解；（3）发酵液调配；（4）好氧发酵；（5）二步发酵；（6）过滤；（7）浓缩。采用复合酶解和多菌种共同发酵的方式将海藻中难以利用的大分子物质降解为小分子多糖、单糖、含氮化合物，而且产生大量的土壤有益菌和多种特效代谢产物，提高海藻肥料的生物活性，避免了海藻肥料生产过程中强碱、高温、高压的破坏，完全保留了海藻中丰富的营养物质。产品集天然营养成分、抗生物质、植物激素于一体，具有有机肥料、微生物肥料、微量元素肥料“三肥合一”的复合功效，具有较好的盐碱地改良功效，应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明属于肥料制造领域，涉及一种酶解发酵法制备抗盐碱专用海藻生物水溶肥料的方法。
背景技术
目前土壤盐渍化很严重,给农业带来了很大的影响,不利于植物的种植，给农业资源带来了不利影响。在我国1亿平方公里的耕地中，约有10%的土地属于盐渍化土壤，此外，还有2000多公顷的盐荒地，其中大部分没有被开垦利用。如何开垦和利用这些盐渍化土壤，扩大种植面积，增加国民收入，是当前农业生产中的重要问题之一。目前国家政府和科学研究者都重视对盐渍化土壤的修复,积极开展各方面的研究和合理的开发利用,使之成为有效地土地资源，并启动了“渤海粮仓”科技示范工程，提高盐碱地粮食增产能力，保障我国粮食安全。目前对于盐渍化土壤常用灌水洗盐、深耕客土、物理化学法以及农业中的植物改良法等,这些在一定的程度上都能够起到改善土壤,促进植物发展的效果，但利用成本高、容易产生二次污染，亟需新型绿色高效专用肥料的开发应用。
海藻肥是一类纯天然、无毒副作用的新型肥料,它含有丰富的非含N有机物和一定数量的氨基酸、蛋白质和微量营养元素外，还含有海洋生物特有的海藻多糖、藻朊酸、高度不饱和脂肪酸和陆生植物稀有的锌、溴、碘等矿物元素以及丰富的维生素C、B1、B2、B12、D、E、K等多种营养物质，具有提高作物产量、改善品质和增强作物的抗旱、耐寒、抗病性等作用。目前海藻肥料、微生物肥料是比较新型的改良产品,在改良土壤环境、利用盐渍化土地领域具有较好的应用前景，不仅成本低,而且无二次污染等优点，已有很多专家学者认可海藻功能性物质和微生物的改良效果；但在应用中海藻肥料、微生物肥料改良盐渍化土地仍存在效果较差、改良成本高等弊端，尚未实现规模化推广应用，亟需产业化关键技术集成与应用。
发明内容
为解决现有技术存在的问题和不足，本发明提供一种酶解发酵法制备抗盐碱专用海藻生物水溶肥料的方法，促进土壤中有机质的释放，改善盐渍化土壤的理化结构，增加土壤团聚体和渗透性，改善土壤肥沃度，提高盐碱地作物在高盐胁迫下的抗逆能力，提升盐碱地的粮食增产能力。
本发明上述目的是通过以下技术方案予以实现的：
本发明提供一种酶解发酵法制备抗盐碱专用海藻生物水溶肥料的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）海藻预处理：用清水冲洗海藻,去除杂质,沥干；80～90℃条件下烘干，最后磨粉，过筛；
（2）超声波辅助酶解：加入海藻质量8～10倍的水，调整pH6.8～7.2；按海藻质量比加入2%～3%糖化酶、1%～2%非淀粉多糖酶，40～60℃下超声波辅助酶解2～4h；
（3）发酵液调配：向酶解液中加入海藻质量比的3.0%～5.0%葡萄糖、2.0%～3.0%酵母膏、0.3%～0.5%磷酸二氢钾、0.02%MgSO4.7H2O、0.01%CaCl2,pH调至7.0～7.2；
（4）好氧发酵：选用液体发酵罐，装液量为60%～70%，接种冷解糖芽孢杆菌和黑曲霉，按海藻质量比接种量分别为2%～3%、1%～2%，控制发酵温度28～37℃，转速150～300rpm，通气量10～20L/min；在此发酵条件下发酵8～12h；
（5）二步发酵：按海藻质量比接种3%～5%耐盐性甲基营养型芽孢杆菌，控制发酵温度28～37℃，转速150～300rpm，通气量10～20L/min；在此发酵条件下发酵12～16h；
（6）过滤：发酵结束后过滤得上清液，固形物进入复混肥生产；
（7）浓缩：将发酵液浓缩，即得抗盐碱专用海藻生物水溶肥料。
上述的海藻可以是海带、浒苔中的一种或两种的混合物。
所述步骤（1）中,最后磨粉之后，过筛所用筛网的目数为40目。
所述步骤（2）中，超声波辅助酶解使用超声功率400w、频率25kHz的超声波设备。
本发明与现有技术相比具有如下优点和积极效果：
1、本发明提供的一种酶解发酵法制备抗盐碱专用海藻生物水溶肥料的方法，避免了海藻肥料生产过程中强碱、高温、高压的破坏作用，通过复合酶解微生物发酵代谢过程中产生的各种酶系降解海藻大分子物质，完全保留了海藻中丰富的营养物质，且通过冷解糖芽孢杆菌、黑曲霉的发酵作用，将海藻中的多糖降解为功能性强的海藻寡糖，经检测海藻寡糖含量远超于目前已报到的技术水平（P<0.01）。
2、本发明提供的一种酶解发酵法制备抗盐碱专用海藻生物水溶肥料的方法，该方法制备的产品集天然营养成分、抗生物质、植物激素于一体，集有机肥料、微生物肥料、微量元素肥料“三肥”复合功效于一体，具有较好的盐碱地改良功效，施用本发明产品的实验组较施用市售盐碱地改良生物有机肥的对照组相比，亩均产量提高32.26%，差异达到显著水平（P<0.01），与对照组（施用市场上微生物肥料、有机肥料、海藻肥料等）差异性显著（p<0.01)；其优势主要表现在：一是富含枯土壤益生菌，特别是通过二步发酵，产品中富含耐盐性甲基营养型芽孢杆菌，能够在盐碱化土壤中富集并形成优势菌群，外源性加入的土壤有益微生物能促进植物监理一个健壮壮大的根系，增强其对土壤养分、水分与气体的吸收利用；可增大植物茎秆的维管束细胞，加快水、养分和光合产物的运输；能促进植物细胞分裂，有效促进植物生长；二是本发明提供的海藻生物水溶肥料通过超声波辅助酶解和微生物二步发酵，有效降解海藻中的功能活性成分，特别是产品中富含海藻寡糖，可显著提升盐碱地作物在高盐胁迫下的抗逆能力，提高生产能力；三是海藻中的海藻酸是天然的土壤调理剂，有利于形成水稳性团粒结构不可缺少的皎洁物质—土壤胶体，促进、改良土壤团粒结构，改善土壤内部空隙，协调土壤中固、液、气三者的比例，增强土壤生物活力，促进速效养分的释放，提高土壤对酸碱的缓冲性和保肥、蓄水能力；四是生产反应温和，功能活性成分损失小。
具体实施方式
本发明提供一种酶解发酵法制备抗盐碱专用海藻生物水溶肥料方法的具体实施方式，具体包括以下步骤：
（1）海藻预处理：用清水冲洗海藻,去除杂质,沥干；80～90℃条件下烘干，最后磨粉，过筛；
（2）超声波辅助酶解：加入海藻质量8～10倍的水，调整pH6.8～7.2；按海藻质量比加入2%～3%糖化酶、1%～2%非淀粉多糖酶，40～60℃下超声波辅助酶解2～4h；
（3）发酵液调配：向酶解液中加入海藻质量比的3.0%～5.0%葡萄糖、2.0%～3.0%酵母膏、0.3%～0.5%磷酸二氢钾、0.02%MgSO4.7H2O、0.01%CaCl2,pH调至7.0～7.2；
（4）好氧发酵：选用液体发酵罐，装液量为60%～70%，接种冷解糖芽孢杆菌和黑曲霉，按海藻质量比接种量分别为2%～3%、1%～2%，控制发酵温度28～37℃，转速150～300rpm，通气量10～20L/min；在此发酵条件下发酵8～12h；
（5）二步发酵：按海藻质量比接种3%～5%耐盐性甲基营养型芽孢杆菌，控制发酵温度28～37℃，转速150～300rpm，通气量10～20L/min；在此发酵条件下发酵12～16h；
（6）过滤：发酵结束后过滤得上清液，固形物进入复混肥生产；
（7）浓缩：将发酵液浓缩，即得抗盐碱专用海藻生物水溶肥料。
以下为本发明的3个具体实施例：
实施例1：
一种酶解发酵法制备抗盐碱专用海藻生物水溶肥料的方法，具体制备步骤如下：
（1）海藻预处理：用清水冲洗海藻,去除杂质,沥干；85℃条件下烘干，最后磨粉，过40目筛；
（2）超声波辅助酶解：加入海藻质量10倍水，调整pH6.8～7.2；按海藻质量比加入3%糖化酶、2%非淀粉多糖酶，40～60℃下超声波辅助酶解2h，超声功率400w，频率25kHz；
（3）发酵液调配：向酶解液中加入海藻质量比的5.0%葡萄糖、3.0%酵母膏、0.5%磷酸二氢钾、0.02%MgSO4.7H2O、0.01%CaCl2,pH调至7.0～7.2；
（4）好氧发酵：选用液体发酵罐，装液量为60%～70%，接种冷解糖芽孢杆菌和黑曲霉，按海藻质量比接种量分别为3%、2%，控制发酵温度28～37℃，转速150～300rpm，通气量10～20L/min；在此发酵条件下发酵8h；
（5）二步发酵：按海藻质量比接种5%耐盐性甲基营养型芽孢杆菌，控制发酵温度28～37℃，转速150～300rpm，通气量10～20L/min；在此发酵条件下发酵12h；
（6）过滤：发酵结束后过滤得上清液，固形物进入复混肥生产；
（7）浓缩：将发酵液浓缩，即得抗盐碱专用海藻生物水溶肥料。
实施例2：
一种酶解发酵法制备抗盐碱专用海藻生物水溶肥料的方法，具体制备步骤如下：
（1）海藻预处理：用清水冲洗海藻,去除杂质,沥干；85℃条件下烘干，最后磨粉，过40目筛；
（2）超声波辅助酶解：加入海藻质量8倍水，调整pH6.8～7.2；按海藻质量比加入2%糖化酶、1%非淀粉多糖酶，40～60℃下超声波辅助酶解4h，超声功率400w，频率25kHz；
（3）发酵液调配：向酶解液中加入海藻质量比的3.0%葡萄糖、2.0%酵母膏、0.3%磷酸二氢钾、0.02%MgSO4.7H2O、0.01%CaCl2,pH调至7.0～7.2；
（4）好氧发酵：选用液体发酵罐，装液量为60%～70%，接种冷解糖芽孢杆菌和黑曲霉，按海藻质量比接种量分别为2%、1%，控制发酵温度28～37℃，转速150～300rpm，通气量10～20L/min；在此发酵条件下发酵12h；
（5）二步发酵：按海藻质量比接种3%耐盐性甲基营养型芽孢杆菌，控制发酵温度28～37℃，转速150～300rpm，通气量10～20L/min；在此发酵条件下发酵16h；
（6）过滤：发酵结束后过滤得上清液，固形物进入复混肥生产；
（7）浓缩：将发酵液浓缩，即得抗盐碱专用海藻生物水溶肥料。
实施例3：
一种酶解发酵法制备抗盐碱专用海藻生物水溶肥料的方法，具体制备步骤如下：
（1）海藻预处理：用清水冲洗海藻,去除杂质,沥干；85℃条件下烘干，最后磨粉，过40目筛；
（2）超声波辅助酶解：加入海藻质量10倍水，调整pH6.8～7.2；按海藻质量比加入2.5%糖化酶、1.5%非淀粉多糖酶，40～60℃下超声波辅助酶解3h，超声功率400w，频率25kHz；
（3）发酵液调配：向酶解液中加入海藻质量比的4.0%葡萄糖、2.5%酵母膏、0.4%磷酸二氢钾、0.02%MgSO4.7H2O、0.01%CaCl2,pH调至7.0～7.2；
（4）好氧发酵：选用液体发酵罐，装液量为60%～70%，接种冷解糖芽孢杆菌和黑曲霉，按海藻质量比接种量分别为2.5%、1.5%，控制发酵温度28～37℃，转速150～300rpm，通气量10～20L/min；在此发酵条件下发酵10h；
（5）二步发酵：按海藻质量比接种4%耐盐性甲基营养型芽孢杆菌，控制发酵温度28～37℃，转速150～300rpm，通气量10～20L/min；在此发酵条件下发酵14h；
（6）过滤：发酵结束后过滤得上清液，固形物进入复混肥生产；
（7）浓缩：将发酵液浓缩，即得抗盐碱专用海藻生物水溶肥料。
上述各实施例的海藻可以是海带、浒苔中的一种或两种的混合物。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对被发明进行了详细的说明，但对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而对这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种酶解发酵法制备抗盐碱专用海藻生物水溶肥料的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）海藻预处理：用清水冲洗海藻,去除杂质,沥干；80～90℃条件下烘干，最后磨粉，过筛；
（2）超声波辅助酶解：加入海藻质量8～10倍的水，调整pH6.8～7.2；按海藻质量比加入2%～3%糖化酶、1%～2%非淀粉多糖酶，40～60℃下超声波辅助酶解2～4h；
（3）发酵液调配：向酶解液中加入海藻质量比的3.0%～5.0%葡萄糖、2.0%～3.0%酵母膏、0.3%～0.5%磷酸二氢钾、0.02%MgSO4.7H2O、0.01%CaCl2,pH调至7.0～7.2；
（4）好氧发酵：选用液体发酵罐，装液量为60%～70%，接种冷解糖芽孢杆菌和黑曲霉，按海藻质量比接种量分别为2%～3%、1%～2%，控制发酵温度28～37℃，转速150～300rpm，通气量10～20L/min；在此发酵条件下发酵8～12h；
（5）二步发酵：按海藻质量比接种3%～5%耐盐性甲基营养型芽孢杆菌，控制发酵温度28～37℃，转速150～300rpm，通气量10～20L/min；在此发酵条件下发酵12～16h；
（6）过滤：发酵结束后过滤得上清液，固形物进入复混肥生产；
（7）浓缩：将发酵液浓缩，即得抗盐碱专用海藻生物水溶肥料。
2.按照权利要求1所述的酶解发酵法制备抗盐碱专用海藻生物水溶肥料的方法，其特征在于，所述的海藻是海带、浒苔中的一种或两种的混合物。
3.按照权利要求1或2所述的酶解发酵法制备抗盐碱专用海藻生物水溶肥料的方法，其特征在于，所述步骤（1）中,最后磨粉之后，过筛所用筛网的目数为40目。
4.按照权利要求1或2所述的酶解发酵法制备抗盐碱专用海藻生物水溶肥料的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，超声波辅助酶解使用超声功率400w、频率25kHz的超声波设备。
5.按照权利要求3所述的酶解发酵法制备抗盐碱专用海藻生物水溶肥料的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，超声波辅助酶解使用超声功率400w、频率25kHz的超声波设备。
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