CN109265201A - 以动物毛溶解液为有效成分的生物肥料及制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供氨基酸离子液体通过溶解动物毛在生物肥料中的用途，一种溶解动物毛的方法，所述方法包括：将动物毛与氨基酸类离子液体混合，在80‑100℃条件下加热溶解5‑30min，得到溶解液。一种生物肥料，以上述的溶解液为有效成分。一种生物肥料的制备方法，所述方法包括：将动物毛与氨基酸类离子液体混合，于80‑100℃条件下加热溶解5‑30min，并进行连续或间歇式搅拌，得到溶解液即得到生物肥料。将经常被废弃的动物毛，利用氨基酸类离子液体将其充分溶解，溶解度大，处理步骤简便，溶解得到的溶解液可以用来制备生物肥料，减少了废弃动物毛对环境的污染，而且降解得到的液体用来制备生物肥料可以减少化肥的使用，提高作物产量。

Description

以动物毛溶解液为有效成分的生物肥料及制备方法与应用

技术领域

本发明涉及生物肥料技术领域，尤其涉及以动物毛溶解液为有效成分的生物肥料及制备方法与应用。

背景技术

我国动物毛产量较高，每年家禽屠宰厂产生的动物毛可达85％以上，约有80％以上的被废弃，而动物毛中拥有丰富的蛋白质，这些被废弃的动物毛中的物质没有被合理利用，造成了极大的资源浪费和环境污染。

近年来，由于受环境污染和资源短缺的影响，越来越多的研究人员开始关注可再生资源的开发和利用，人们对废弃动物毛的溶解做了大量的研究。动物毛中拥有丰富的蛋白质，其中角蛋白中含有大量的二硫键，交联成复杂的三维网状结构，其结构通过分子间二硫键、氢键、盐键和其他交键作用后具有非常高的稳定性，一般条件下很难分解。

离子液体由于其优异的物理化学性质尤其是较强的溶解能力，在动物毛预处理方面表现出广阔的应用前景。目前用于动物毛处理的离子液体主要是传统型的咪唑类离子液体，这类离子液体虽然具有良好的溶解性能，但存在合成原料不可再生、合成过程复杂，毒性较大等缺点。而新出现的氨基酸类离子液体具有低毒、易生物降解、可再生等优点。迄今，尚未见这类环境友好的离子液体用于动物毛处理制备生物肥料的相关报道。

在1983年曾有研究人员使用不同浓度的NaOH或磷酸水解动物毛，来提高体外胃蛋白酶对动物毛的消化率；在1985年研究人员使用0.2％-0.6％的NaOH或0.2％-0.6％的酶处理仔鸡动物毛，发现酶或NaOH处理可解开半胱氨酸的二硫键，提高动物毛溶解度和对蛋白水解酶的敏感性。目前，现有的溶解动物毛的方法主要是先氧化或还原动物毛，然后将动物毛蛋白中的二硫键打开，使动物毛降解，这种方法操作复杂，会对环境产生一定的影响。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供以动物毛溶解液为有效成分的生物肥料及制备方法与应用，以解决背景技术中提到的技术问题。减少废弃动物毛对环境的污染，减少化肥的使用，提高作物产量。将经常被废弃的动物毛，利用氨基酸类离子液体将其充分溶解，溶解度大，处理步骤简便，溶解得到的溶解液可以用来制备生物肥料，减少了废弃动物毛对环境的污染，而且降解得到的液体用来制备生物肥料可以减少化肥的使用，提高作物产量。

本发明是通过如下技术方案实现的：

第一方面，本发明提供一种氨基酸离子液体通过溶解动物毛在生物肥料中的用途。

第二方面，本发明提供一种溶解动物毛的方法，所述方法包括：将动物毛与氨基酸类离子液体混合，在80-100℃条件下加热溶解5-30min，得到溶解液。

所选氨基酸类离子液体呈碱性，在一定温度下处理能够打开动物毛中的二硫键，变成短肽或游离氨基酸，而这些短肽或游离氨基酸，易于被作物吸收，而且能提高作物的抗病性。补充植物必需的氨基酸，能刺激和调节植物快速生长，促使植物生长健壮，促进对营养物质的吸收。增强植物的代谢功能，提高光合作用，促进植物根系发达，加快植物生长繁殖。

在80-100℃条件下进行反应，加热过程中间歇进行搅拌；动物毛就能基本溶解，溶解速度较快，过高的温度不仅会造成成本增加，也会影响离子液体的热稳定性。加热至80-100℃溶解时，加热方式为微波炉、烘箱或电炉加热；加热时间为5-30min。加热时间过短会使动物毛溶解不完全，过长会增加生产成本。

优选的，所述氨基酸离子液体为常温下呈熔融状态的由阴离子和阳离子组成的盐，所述阴离子为脯氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸、甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、苯丙氨酸、组氨酸、或色氨酸，阳离子为胆碱。所述氨基酸类离子液体为室温下呈熔融状态的由阴离子和阳离子组成的盐[胆碱][氨基酸]。

优选的，所述动物毛选自鸡毛、鸭毛、鹅毛、羊毛、兔毛或牛毛。

优选的，所述动物毛原料的重量与氨基酸离子液体积的料液比为1:3-10。

在料液比1:3-10时，动物毛能水解完全，如果料液比过高，会增加反应液的粘度，反应不完全；过低，不仅增加成本，而且得到的水解液中氨基酸含量低，对植物的促生效果降低。

优选的，所述动物毛使用前清洗干净，风干或在低于60℃以下烘干。

第三方面，本发明提供一种由上述方法得到的溶解液。

第四方面，本发明提供一种上述方法得到的溶解液在生物肥料中的用途。

第五方面，本发明提供一种以上述溶解液为有效成分的生物肥料。

第六方面，本发明提供一种生物肥料的制备方法，所述方法包括：将动物毛与氨基酸类离子液体混合，于80-100℃条件下加热溶解5-30min，并进行间歇式或连续搅拌，得到溶解液即得到生物肥料。

本发明实施例提供的技术方案可以包含以下有益效果：

本发明提供一种以动物毛溶解液为有效成分的生物肥料及制备方法与应用，将经常被废弃的动物毛，利用氨基酸类离子液体将其充分溶解，溶解度大，处理步骤简便，溶解得到的溶解液可以用来制备生物肥料，减少了废弃动物毛对环境的污染，而且降解得到的液体用来制备生物肥料可以减少化肥的使用，提高作物产量。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

正如背景技术中所介绍的，我国动物毛产量较高，每年家禽屠宰厂产生的动物毛可达85％以上，约有80％以上的被废弃，而动物毛中拥有丰富的蛋白质，这些被废弃的动物毛中的物质没有被合理利用，造成了极大的资源浪费和环境污染。

基于此，为了充分利用废弃动物毛，本发明提供一种以动物毛溶解液为有效成分的生物肥料及制备方法与应用，利用一种功能化离子液体—氨基酸类离子液体来溶解动物毛，此类离子液体具有生物降解活性和生物相容性，可以提供稳定的手性中心，对环境友好，在合成、材料、分离等领域具有广泛的应用。氨基酸类离子液体是由天然可再生的原料合成的，生产成本较低，符合绿色环境友好的大方向，因此发展迅速。国内外学者发现离子液体能够很好地溶解纤维素、角蛋白及淀粉等。

将动物毛与氨基酸类离子液体混合，于80-100℃条件下溶解5-30min，即可得到溶解液，其中，动物毛的重量与溶剂的重量的料液比为1:3-10，将氨基酸离子液体溶解动物毛得到的溶解液用于制备生物肥料，可减少废弃动物毛对环境的污染，降解得到的溶解液制备生物肥料可以减少化肥的使用，制备得到的生物肥料可促进作物生长，提高作物产量。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。

本发明实施例中所用的试验材料均为本领域常规的试验材料，均可通过商业渠道购买得到。

实施例1

本实施例提供一种生物肥料及其制备方法，所述方法包括：

将清洗干净、在50℃烘箱烘干的鸡毛原料，直接与制备好的氨基酸离子液体混合，将混合物放入微波炉中加热，并进行间歇式搅拌，加热溶解5min得到溶解液即得到生物肥料；其中，所述鸡毛原料的重量与氨基酸类离子液体重量的料液比为1:3；氨基酸离子液体中阴离子选择赖氨酸，阳离子选择胆碱。

将本实施例得到的溶解液加入水，配成1:500的稀释液，按照1％的使用量添加，经小麦盆栽试验发现，此溶解液能促使幼苗快速发根，次生根多，根量增加，使作物吸收水分和养分的能力增强，植株健壮。平均使小麦株高增加了7.89％、叶面积指数增加了26.51％、干物质质量增加8.93％。

实施例2

本实施例提供一种生物肥料及其制备方法，所述方法包括：

将清洗干净、在50℃烘箱烘干的羊毛原料，直接与制备好的氨基酸离子液体混合，在90℃下进行加热(恒温烘箱中加热，并间歇式搅拌)溶解10min得溶解液即为生物肥料；其中，所述羊毛原料的重量与氨基酸类离子液体重量的料液比为1:5；氨基酸离子液体中阴离子选择丙氨酸，阳离子选择胆碱。

将本实施例得到的溶解液加入水，配成1:600的稀释液，经小麦盆栽试验发现，此溶解液使小麦株高增加了6.28％、叶面积指数增加了20.23％、干物质质量增加9.64％。

实施例3

本实施例提供一种生物肥料及其制备方法，所述方法包括：

将清洗干净、在50℃烘箱烘干的兔毛原料，直接与制备得到的氨基酸离子液体混合，可调温度的电炉下进行加热至80℃，并进行不断搅拌，溶解30min得溶解液即为生物肥料；其中，所述兔毛原料的重量与氨基酸类离子液体重量的料液比为1:6；氨基酸离子液体中阴离子选择脯氨酸，阳离子选择胆碱。

将本实施例得到的溶解液加入水，配成稀释液，经小麦盆栽试验发现，此溶解液使小麦株高增加了10.22％、叶面积指数增加了25.58％、干物质质量增加6.25％。

实施例4

本实施例提供一种生物肥料及其制备方法，所述方法包括：

将清洗干净、在50℃烘箱烘干的牛毛原料，直接与制备的氨基酸离子液体混合，在90℃电炉下进行加热，并不断搅拌，溶解15min得溶解液即为生物肥料；其中，所述兔毛原料的重量与氨基酸类离子液体重量的料液比为1:10；氨基酸离子液体中阴离子选择甘氨酸，阳离子选择胆碱。

将本实施例得到的溶解液加入水，配成稀释液，经小麦盆栽试验发现，此溶解液使小麦株高增加了17.44％、叶面积指数增加了29.53％、干物质质量增加8.21％。

对比例1

对比例1提供一种氨基酸水溶肥，所述方法包括：称取适量氨基酸水溶肥溶于水中，经小麦盆栽试验发现，此肥料使小麦株高增加了5.94％、叶面积指数增加了18.37％、干物质质量增加5.89％。

对比例2

对比例提供一种腐植酸水溶肥，所述方法包括：称取适量腐植酸水溶肥溶于水中，经小麦盆栽试验发现，此肥料使小麦株高增加了6.75％、叶面积指数增加了25.58％、干物质质量增加7.85％。

将上述实施例1至实施例4、以及对比例1和对比例2得到的生物肥料加水配成稀释液，水溶肥生物肥料和水的质量比为1:500，将稀释后的生物肥料同时分别施入相同条件下培养得到的小麦盆栽，作为试验组，同时设置对照组，对照组的小麦盆栽与上述试验组的小麦盆栽在相同条件下培养得到，唯一不同的是，对照组在上述试验组施入肥料的同一时间施入与其他试验组肥料相同量的水，其他生长条件完全相同，至小麦成熟后对每组的小麦进行质量检测，结构如下表1所示。

表1：试验组和对照组对照结果表

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (10)

1.氨基酸离子液体通过溶解动物毛在生物肥料中的用途。

2.一种溶解动物毛的方法，其特征在于，所述方法包括：将动物毛与氨基酸类离子液体混合，在80-100℃条件下加热溶解5-30min，得到溶解液。

3.根据权利要求2所述的一种溶解动物毛的方法，其特征在于，所述氨基酸离子液体为常温下呈熔融状态的由阴离子和阳离子组成的盐，所述阴离子为脯氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸、甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、苯丙氨酸、组氨酸、或色氨酸，阳离子为胆碱。

4.根据权利要求2所述的一种溶解动物毛的方法，其特征在于，所述动物毛选自鸡毛、鸭毛、鹅毛、羊毛、兔毛或牛毛。

5.根据权利要求2所述的一种溶解动物毛的方法，其特征在于，所述动物毛原料的重量与氨基酸离子液体积的料液比为1：3-10。

6.根据权利要求2所述的一种溶解动物毛的方法，其特征在于，所述动物毛使用前清洗干净，风干或在低于60℃以下烘干。

7.一种如权利要求2～6任一项所述的方法得到的溶解液。

8.一种权利要求7所述溶解液在生物肥料中的用途。

9.一种生物肥料，其特征在于，以权利要求7的溶解液为有效成分。

10.一种生物肥料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将动物毛与氨基酸类离子液体混合，于80-100℃条件下加热溶解5-30min，并进行间歇式或连续搅拌，得到溶解液，溶解液加入水，配成1:500～600的稀释液即得到生物肥料。