CN107226722B - 具有活性酶、海藻全价营养的液态肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有活性酶、海藻全价营养的液态肥及其制备方法，该方法包括如下步骤：(1)利用复合酶在第一温度下酶解海藻，制得海藻酶解液，所述复合酶由纤维素酶、果胶酶、蛋白酶和淀粉酶组成；(2)在第二温度下对所述海藻酶解液进行过滤，制得海藻清液；其中，所述第二温度低于所述第一温度，且所述复合酶在第二温度下无法进行酶促反应；(3)对所述海藻清液进行浓缩，制得浓缩清液；和(4)向所述浓缩清液中添加酸性蛋白酶，再调节所述浓缩清液的pH至6.5～7.0，制得所述液态肥。本发明提供的制备方法无需高温灭活处理即可达到长久保鲜存储的目的，活性酶和海藻中的营养成分也不会被破坏，从而保证制得的液态肥中具有海藻的全价营养以及活性酶。

Description

具有活性酶、海藻全价营养的液态肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及肥料制造领域，尤其涉及了一种具有活性酶、海藻全价营养的液态肥及其制备方法。

背景技术

海藻是一种来源丰富的海洋生物，广泛应用于食品、工业原料、植物性药材。将海藻应用于农业和畜牧业生产已有几百年历史。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。因此，利用海藻生产有机肥料成为当今新型肥料研究的重要热点之一。

海藻肥的功效并不是一种或几种海藻营养的作用，而是多种有机、无机营养成分及内含的天然植物生长素等共同作用的结果。目前国内生产的海藻肥大多是添加微量海藻酸盐勾兑的水溶肥，或添加少量海藻渣掺混成的固体海藻肥，肥料的功效较低。

利用微生物酶解技术生产海藻肥是世界公认的最佳工艺，能保留海藻全部的营养成分。但对酶解液中能够对作物起到促生作用的海藻活性营养、植物因子、生物酶造成损害。原因在于：在将海藻酶解后，仍可能有部分酶存留于海藻酶解液中，为了杀灭存留的活性酶，阻止其因继续发生酶反应而缩短产品的保鲜储存期限，目前的微生物酶解技术还需在酶解后进行灭活处理，一般是通过高温处理达到灭活的目的。虽然灭活处理能够起到保鲜储存目的，但因为在高温处理中，必然损伤海藻活性成分，而且杀灭了能够促进作物生长的活性酶，降低肥效。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：现有的海藻肥生产工艺没有规避损伤海藻活性营养物质、植物因子问题，并且没有保留能够对作物起到促生作用的酶，从而使得海藻肥的肥效低。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明提供了一种具有活性酶、海藻全价营养的液态肥的制备方法，包括如下步骤：

(1)利用复合酶在第一温度下酶解海藻，制得海藻酶解液；其中，所述复合酶由纤维素酶、果胶酶、蛋白酶和淀粉酶组成；

(2)在第二温度下对所述海藻酶解液进行过滤，制得海藻清液；其中，所述第二温度低于所述第一温度，且所述复合酶在第二温度下无法进行酶促反应；

(3)对所述海藻清液进行浓缩，制得浓缩清液；和

(4)向所述浓缩清液中添加酸性蛋白酶，再调节所述浓缩清液的pH至6.5～7.0，制得所述液态肥。

优选地，所述酸性蛋白酶的酶活为100,000～200,000U·g^-1，且添加的所述酸性蛋白酶的质量为所述浓缩清液的质量的1～3％。

优选地，所述纤维素酶、所述果胶酶、所述蛋白酶和所述淀粉酶的酶活比为6:1.5:1:0.8。纤维素酶的酶活最高，作为主酶，果胶酶、蛋白酶和淀粉酶作为辅酶。使用这一复合酶酶解海藻，以复合酶的催化作用降解海藻，破坏细胞壁，使其释放内容物。

优选地，所述第一温度为42～56℃；和

所述第二温度为10～37℃。

优选地，在步骤(3)中，在55～60℃下进行所述浓缩。

优选地，在步骤(2)中，采用反冲式挤压过滤器进行所述过滤。

优选地，所述步骤(3)按照如下方式进行：

(a)在55～60℃对所述海藻清液进行浓缩，制得浓缩液；和

(b)在10～37℃下，采用反冲式挤压过滤器对所述浓缩液进行过滤，制得浓缩清液；其中，所述浓缩清液中的水不溶物的含量不超过5g/升。

优选地，所述步骤(1)按照如下方式进行：

(11)将海藻放入清水中浸泡，捞出后将海藻粉碎，再加入质量为海藻质量4～6倍的水，制得海藻浆；和

(12)向所述海藻浆中添加所述复合酶进行酶解，制得海藻酶解液。

本发明还提供了一种具有活性酶、海藻全价营养的液态肥，采用权利要求1至8任一项所述制备方法制备而成。

所述液态肥包含有机营养成分、无机营养成分、植物生长激素和活性酶；

所述有机营养成分包含海藻多糖、海藻单糖、海藻寡糖和甘露醇；

所述无机营养成分包含碘、硼、钙、铁、锌和硒。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：

(1)本发明提供的制备方法无需高温灭活处理即可抑制酶解液中存留的酶的活性，即能达到长久保鲜存储的目的。

(2)本发明提供的制备方法不会破坏海藻中的营养成分，并且不会破坏酶的活性，从而保证制得的液态肥中具有海藻的全价营养以及活性酶。

(3)利用本发明提供的制备方法得到的液态肥中富含海藻中的有机营养成分、无机营养成分以及植物生长激素，同时还含有活性酶。使用时，海藻中含有的金属离子起到激活海藻肥中的酶活性目的，让活性酶在施用于作物后起到作用，从而达到海藻活性营养、活性植物因子、活性酶共促植物生长的肥料效应。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

第一、本发明提供了一种具有活性酶、海藻全价营养的液态肥的制备方法，包括如下步骤：

(1)利用复合酶在第一温度下酶解海藻，制得海藻酶解液；其中，所述复合酶由纤维素酶、果胶酶、蛋白酶和淀粉酶组成；

(2)在第二温度下对所述海藻酶解液进行过滤，制得海藻清液；其中，所述第二温度低于所述第一温度，且所述复合酶在所述第二温度下无法进行酶促反应；

(3)对所述海藻清液进行浓缩，制得浓缩清液；和

(4)向所述浓缩清液中添加酸性蛋白酶，再调节所述浓缩清液的pH至6.5～7.0，制得所述液态肥。

首先，本发明通过低温处理抑制了存留于酶解液中的酶的活性，在第二温度下，酶所处的环境的温度条件无法达到正常酶解的所需要的温度，因此，存留的这部分酶在该温度条件下停止了酶促反应。

此后，本发明还对过滤后得到的海藻清液进行了浓缩处理。通过浓缩处理，海藻清液中酶解生成物的浓度升高。在这种情况下，即使有活性酶，活性酶的酶促反应速度也会大大受到抑制。

最后，本发明还将清液的pH调整为6.5～7.0，在这一pH条件下，酶的活性受到抑制，尤其是添加的酸性蛋白酶的活性受到较大的抑制，无法进行酶促反应。

总之，本发明提供的制备方法无需高温灭活处理即可抑制酶的活性，既能达到长久保鲜存储的目的，更为重要的是，由于未进行高温处理，海藻中的营养成分不会被破坏，因而制得的产品中能够保留海藻的全价营养成分。

此外，本发明提供的制备方法由于未进行高温处理，因此，酶只是活性受到抑制，而未被破坏，存留的酶仍是活性酶。再加上添加的酸性蛋白酶，从而使得产品中含有大量的活性酶。

综上所述，本发明制得的液态肥为浓缩产品，使用时通过稀释(稀释倍数为300～500倍)可增加分子的扩散性，产品中的部分甚至大部分的活性酶可恢复活力，再加之海藻中含有的金属离子起到激活海藻肥中的酶活性目的，让活性酶在施用于作物后起到作用，从而达到海藻活性营养、活性植物因子、活性酶共促植物生长的肥料效应。

优选地，所述酸性蛋白酶的酶活为100,000～200,000U·g^-1，且添加的所述酸性蛋白酶的质量为所述浓缩清液的质量的1～3％，从而保证将pH调整为6.5～7.0后得到的海藻肥在经过稀释后，仍有部分甚至大部分酶能够恢复活力。

在所述复合酶中，所述纤维素酶、所述果胶酶、所述蛋白酶和所述淀粉酶的酶活比为6:1.5:1:0.8，纤维素酶的酶活最高，作为主酶，果胶酶、蛋白酶和淀粉酶作为辅酶。使用这一复合酶酶解海藻，以复合酶的催化作用降解海藻，破坏细胞壁，使其释放内容物。

优选地，所述第一温度为42～56℃；和

所述第二温度为10～37℃。

在42～56℃下酶解海藻，既能保证复合酶的活性，促进酶解，而且还不会对海藻中的营养成分造成损害。

在10～37℃下进行过滤，酶解液中存留的酶无法在这一温度下发生酶促反应，并且也不会对酶造成损害。

优选地，在步骤(3)中，在55～60℃下进行所述浓缩。

同样地，在该温度下进行浓缩处理也不会对酶和海藻中的营养成分造成损害。

优选地，在步骤(2)中，采用反冲式挤压过滤器进行所述过滤。

海藻酶解液中的海藻糖胶有一定粘性，采用反冲式挤压过滤器对海藻酶解液进行过滤，能够将粘性海藻酶解液中的轻质微小水不溶物去除。

优选地，所述步骤(3)按照如下方式进行：

(a)将所述海藻清液进行浓缩，制得浓缩液；

(b)在第二温度下，采用反冲式挤压过滤器对所述浓缩液进行过滤，制得浓缩清液；其中，所述浓缩清液中的水不溶物的含量不超过5g/升。

优选地，所述步骤(1)按照如下方式进行：

(11)将海藻放入清水中浸泡，捞出后将海藻粉碎，再加入质量为海藻质量4～6倍的水，制得海藻浆；

(12)向所述海藻浆中添加所述复合酶进行酶解，制得海藻酶解液。

本发明还提供了一种具有活性酶、海藻全价营养的液态肥，采用上述制备方法制备而成。

所述液态肥中包含有机营养成分、无机营养成分、植物生长激素和活性酶；

所述有机营养成分包含海藻多糖、海藻单糖、海藻寡糖和甘露醇；

所述无机营养成分包含碘、硼、钙、铁、锌和硒。

肥料中包含的海藻中的有机、无机营养成分、植物生长激素和活性酶共同促进植物生长。

以下是本发明列举的几个实施例。

实施例1

S11：

将收集的海藻放在清水中浸泡，去除海藻中的杂质，并减少其盐分含量，然后将海藻捞出并进行粉碎，向粉碎后的海藻中添加4倍海藻质量的水，混合均匀，制得用于酶解的海藻浆。

向所述海藻浆中添加由纤维素酶、果胶酶、蛋白酶、淀粉酶组成的复合酶(在复合酶中，纤维素酶、果胶酶、蛋白酶和淀粉酶的酶活比为6:1.5:1:0.8)，混合均匀后，在42℃下进行酶解，经过复合酶酶解，海藻浆变成了混合有海藻酶解产物和复合酶的混合液体，即为海藻酶解液。

酶解工艺为本领域常规工艺，在此不一一详述。

S12：

在10℃下，采用反冲式挤压过滤器对所述海藻酶解液进行过滤，使带有粘性的海藻酶解液中的轻质微小水不溶物得以去除，制得海藻清液。

S13：

首先，在55℃下对海藻清液进行浓缩，得到浓缩液。

其次，在10℃下，采用反冲式挤压过滤器对所述浓缩液进行过滤，确保浓缩液中的水不溶物不超过5克/升，达到此要求的浓缩液即为浓缩清液。

S14：

向所述浓缩清液中添加质量为所述浓缩清液质量1％的酸性蛋白酶，其中，所添加的酸性蛋白酶的酶活为100,000U·g^-1，

再调节所述浓缩清液的pH至6.5，制得所述液态肥。

实施例2至实施例4的制备方法同实施例1基本上相同，不同之处见表1(1至4分别对应实施例1至实施例4)。

表1

注明：酸性蛋白酶的添加量是指添加的酸性蛋白酶的质量占浓缩清液的质量的百分数。

对比例1：采用如下的制备方法制备海藻肥：

(1)将收集的海藻放在清水中浸泡，去除海藻中的杂质，并减少其盐分含量，然后将海藻捞出并进行粉碎，向粉碎后的海藻中添加4倍海藻质量的水，混合均匀，制得用于酶解的海藻浆。

向所述海藻浆中添加由纤维素酶、果胶酶、蛋白酶、淀粉酶组成的复合酶(在复合酶中，纤维素酶、果胶酶、蛋白酶和淀粉酶的酶活比为6:1.5:1:0.8)，混合均匀后，在42℃下进行酶解，经过复合酶酶解，海藻浆变成了混合有海藻酶解产物和复合酶的混合液体，即为海藻酶解液。

(2)将所述海藻酶解液置于90℃下进行灭活处理，得到液态海藻肥。

对比例2：与对比例1相比，对比例2未进行灭活处理，所得的海藻酶解液即为对比例2制得的产品。

一、存储期限检测

将实施例1至实施例4制得的肥料产品和对比例1、对比例2制得的肥料产品分别置于常温下存储不同时间，观察它们的变化。其检测结果如表2和表3所示。

表2存储期限检测结果

表3存储期限检测结果

由表2和表3的数据可以看出，利用本发明提供的方法制得的肥料产品在存储期限上表现良好，媲美采用高温灭活处理的产品。而未进行灭活处理的海藻酶解液在常温下无法长期存储，尤其是气温较高的月份，在常温放置下，肥料中存留的活性酶浓度太大，从而发生酶促反应，导致肥料无法长期存储。

二、营养成分检测

检测实施例1至实施例4制得的肥料产品和对比例1、对比例2制得的肥料产品中的营养成分。经检测，在实施例1至实施例4以及对比例2的产品中均检测出了海藻多糖、海藻单糖、海藻寡糖和甘露醇这些有机营养成分、碘、硼、钙、铁、锌和硒这些无机营养成分、植物生长激素和活性酶。而在对比例1的肥料产品中无法检测促植物生长激素和活性酶。可见，高温处理不但会破坏活性酶的活性，还会破坏海藻中的部分营养物质。

三、肥效检测

(1)、大豆应用试验结果

试验方法：采用小区试验，对比法排列，三次重复，小区面积21m²，按照亩用肥料产品500g，兑水400倍，大豆初花期，浇水灌溉，肥料随水入田。对照区一在浇水灌溉时施加了对比例1制得的肥料产品，对照区二为空白对照组，在浇水灌溉时未使用任何肥料产品。

定期浇水、施肥、除草，日常管理在此不一一详述。

观察大豆的生长情况，并记录其产量。其结果如表4所示。

表4

	株高	折合亩产	亩产量增加	产率增加
					实施例1	88cm	435.3kg	53.3kg	14％
实施例2	87cm	425.6kg	43.6kg	11％
					实施例3	87cm	436.1kg	54.1kg	14％
实施例4	89cm	440.2kg	58.2kg	15％
					对比例1	83cm	398.3kg	16.3kg	4％
CK	81cm	382.0kg	-	-

从结果可以看出，本发明提供的肥料能够促进大豆的生长发育，促进大豆株高增加，也使得大豆亩产量平均增加50kg以上，远远超过对比例1制得的肥料产品。

(2)秋白菜应用试验结果

试验方法：

实验组：农家肥10m³/亩作底肥，在白菜的菜苗期、莲座期和结球初期，各用实施例1至实施例4制得的肥料产品叶喷一次，浓度为300倍液，即100mL液态肥兑水300公斤喷施1亩地。

对照区一：农家肥10m³/亩作底肥，在白菜的菜苗期、莲座期和结球初期，用对比例1制得的肥料产品叶喷一次，浓度为50倍液，即100mL液态肥兑水50公斤喷施1亩地。

对照区二：以常规施肥量和施肥方法为对照，所用肥料为尿素，使用量为每亩5kg。

观察白菜的生长情况，并记录其产量。其结果如表5所示。

表5

球高

球径

平均单株重

折合亩产

亩产量增加

产率增加

实施例1

27.6cm

17.5cm

3.25kg

8512.6kg

175.1kg

2％

实施例2

26.8cm

17.1cm

3.18kg

8507.3kg

169.8kg

2％

实施例3

28.1cm

17.8cm

3.28kg

8603.7kg

266.2kg

3％

实施例4

28.5cm

18.2cm

3.31kg

8691.2kg

353.7kg

4％

对比例1

25.8cm

16.9cm

3.11kg

8407.6kg

70.1kg

1％

CK

25.4cm

16.8cm

3.03kg

8337.5kg

-

-

由结果可以看出，本发明提供的肥料能够促进白菜增产增收，远远超过对比例1制得的肥料产品。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各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各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.具有活性酶、海藻全价营养的液态肥的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)利用复合酶在第一温度下酶解海藻，制得海藻酶解液；其中，所述复合酶由纤维素酶、果胶酶、蛋白酶和淀粉酶组成；

(2)在第二温度下对所述海藻酶解液进行过滤，制得海藻清液；其中，所述第二温度低于所述第一温度，且所述复合酶在所述第二温度下无法进行酶促反应；

(3)对所述海藻清液进行浓缩，制得浓缩清液；和

(4)向所述浓缩清液中添加酸性蛋白酶，再调节所述浓缩清液的pH至6.5～7.0，制得所述液态肥。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酸性蛋白酶的酶活为100,000～200,000U·g^-1，且添加的所述酸性蛋白酶的质量为所述浓缩清液的质量的1～3％。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纤维素酶、所述果胶酶、所述蛋白酶和所述淀粉酶的酶活比为6:1.5:1:0.8。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一温度为42～56℃；和

所述第二温度为10～37℃。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，在55～60℃下进行所述浓缩。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，采用反冲式挤压过滤器进行所述过滤。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)按照如下方式进行：

(a)在55～60℃对所述海藻清液进行浓缩，制得浓缩液；和

(b)在10～37℃下，采用反冲式挤压过滤器对所述浓缩液进行过滤，制得浓缩清液；其中，所述浓缩清液中的水不溶物的含量不超过5g/升。

8.根据权利要求1至7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)按照如下方式进行：

(11)将海藻放入清水中浸泡，捞出后将海藻粉碎，再加入质量为海藻质量4～6倍的水，制得海藻浆；和

(12)向所述海藻浆中添加所述复合酶进行酶解，制得海藻酶解液。

9.具有活性酶、海藻全价营养的液态肥，其特征在于，采用权利要求1至8任一项所述制备方法制备而成。

10.根据权利要求9所述的液态肥，其特征在于，所述液态肥包含有机营养成分、无机营养成分、植物生长激素和活性酶；

所述有机营养成分包含海藻多糖、海藻单糖、海藻寡糖和甘露醇；

所述无机营养成分包含碘、硼、钙、铁、锌和硒。