CN110100797A - 一种蚯蚓生物活性硒的制备方法 - Google Patents

一种蚯蚓生物活性硒的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种蚯蚓生物活性硒的制备方法，它涉及一种植物活性硒的制备方法，本发明为了解决当前我国农业生产中对种植业、养殖业补充硒元素所产生的问题，通过5蚯蚓种协同微生物生物发酵处理畜禽粪便+秸秆混合物来生产蚯蚓的饵料，同时在饵料中加入硒盐(亚硒酸钠)，混合均匀后饲喂自主杂交选育的高效蚯蚓品种，得到富硒蚯蚓粪后，对其进行提取，最终得到蚯蚓生物活性黄腐酸硒，本发明应用于植物活性硒的制备领域。

Description

一种蚯蚓生物活性硒的制备方法
技术领域
本发明涉及植物活性硒领域，具体涉及一种蚯蚓生物活性硒的制备方法。
背景技术
当前我国农业生产中对种植业、养殖业补充硒元素所产生的3个问题：
1、动、植物对无机硒的摄入量过高，会对动、植物产生毒害性；
2、我国是缺硒大国，全国有72％的土地缺硒，有机硒的资源极其匮乏，为了满足我国农业对有机硒资源日益增长的需求，市面上出现了各种人工合成的有机硒肥，但这些肥料都是通过氨基酸、腐殖酸、海藻提取液以及各种人工合成的螯合剂与硒盐进行螯合得到的人工合成有机硒肥料；
3、目前，通过微生物技术生产的富硒酵母是唯一实现量产的纯天然有机硒原料，但富硒酵母自身的生物学特性导致其只能成为养殖业的饲料添加剂，无法大面积推广到种植业。而且，富硒酵母的生产条件相对较高、容错率较低，需要保证菌株不被污染，且生产成本较高。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，而提供了一种蚯蚓生物活性硒的制备方法。
本发明的一种蚯蚓生物活性硒的制备方法，它是按照以下步骤进行的：
一、农作物秸秆与畜禽粪便混合，进行发酵处理，发酵后的产物作为蚯蚓饵料；其中，发酵处理中按0.1％的接种量加入5种微生物菌株混合后的复合微生物菌液；所述的微生物为尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)、脉孢菌(Neurospora sp.)、黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和酸快生芽孢杆菌(Bacillus acidiceler)；
发酵处理的起始条件为碳氮比为25～30：1，湿度为45～55％，pH值为6.5～7.0，温度在8～20℃即可，发酵过程中每24小时进行一次滚筒旋转翻堆，发酵至产物的精细度≦5mm为止；
二、将步骤一得到的蚯蚓饵料与硒盐按质量比7:1的比例放入搅拌机里进行30分钟搅拌混合，待混合均匀后，将混合好的饵料均匀的投放到放有蚯蚓的生物反应器内进行饲喂培养；喂食3天后，得富硒蚯蚓以及富硒蚯蚓排出的富硒蚯蚓粪；其中富硒蚯蚓单独保存；
三、收集步骤二饲喂蚯蚓后产生的富硒蚯蚓粪，加入到1号反应釜中，并加入去离子水，调节温度至60℃，并开启反应釜进行充分的搅拌溶解30min后，进行固液分离，得到1号腐殖酸水溶液和1号残渣；取1号腐殖酸水溶液置于2号反应釜中，并加入柠檬酸或多元有机酸，调节pH值至≦2后，开启反应釜搅拌反应15min后，进行固液分离，得到2号腐殖酸水溶液和2号残渣；其中，去离子水与蚯蚓粪便的质量比为3：1；
四、将2号残渣和1号残渣混合均匀后放入蚯蚓生物反应器内，并加入步骤一的蚯蚓饵料和硒盐进行混合得到富硒蚯蚓饵料继续饲喂蚯蚓；饲喂后得到富硒蚯蚓以及富硒蚯蚓排出的富硒蚯蚓粪，富硒蚯蚓粪重复步骤二的操作，其中富硒蚯蚓单独保存；
五、将1号富硒腐殖酸水溶液与2号富硒腐殖酸水溶液混合，调节pH值至5.5～6.0，得到黄腐酸硒水溶液；
六、将含黄腐酸硒水溶液进行烘干制粉，得到蚯蚓生物活性硒粉剂，即蚯蚓生物活性黄腐酸硒粉剂。
本发明包含以下有益效果：
1、蚯蚓生物活性硒的生产来自于农作物秸秆发酵后的腐殖质+硒盐(亚硒酸钠)混合后的蚯蚓饵料，通过混合饵料喂食蚯蚓，得到蚯蚓生物活性黄腐酸硒。整个生产过程还原了原生态植物活性硒(有机硒)的形成机理，真正做到了纯天然、无毒副作用的生产植物活性硒的自然生产过程。且生产过程中，可通过蚯蚓自身对毒性的敏感性，即蚯蚓在吃食混合后的饵料是否发生异常来判断混合饵料中硒盐的添加量、硒盐原材料的质量是否出现问题，可在生产过程中及时补救，以防生产产生失误，酿造生产隐患；
2、在蚯蚓肠胃中通过各种酶类物质将木质素与含氮有机化合物经过复杂的生理生化反应转化成黄腐酸的过程中可直接将硒离子螯合固定，且蚯蚓生物活性黄腐酸的活性更高、稳定性更强，可大幅度提高对硒离子的富集效率；
3、与富硒酵母不同，蚯蚓在吃食含有硒盐的腐殖质饵料的过程中，如果饲喂时间周期适宜，蚯蚓会消化吸收掉饵料中大部分的氨基酸、核算、糖类、可溶性碳水化合物等，进而大幅度减少蚯蚓生物活性黄腐酸硒中的其他杂质，可得到纯度较高的蚯蚓生物活性黄腐酸硒。而富硒酵母是由微生物在发酵物中进行生理生化反应并富集无机硒盐后得到的产物，产物里有腐殖质、氨基酸、蛋白质、核算等物质，最终富硒酵母的成份也相对复杂，纯度不高。主要应用于养殖业的私聊添加剂，并且，其自身的酵母生物学特性导致其不适宜广泛应用于种植业；
4、本发明方法在得到蚯蚓生物活性黄腐酸硒的同时也得到了大量的富硒蚯蚓，也就是说蚯蚓生物活性硒是由蚯蚓生物活性黄腐酸硒、富硒蚯蚓组成的。蚯蚓生物活性黄腐酸硒由于其活性高、稳定性强、纯度高可广泛应用于种植业，可开展天然富硒种植产业；而富硒蚯蚓可广泛应用与养殖业，可开展天然富硒养殖产业。
附图说明
图1为本发明制备的蚯蚓生物活性黄腐酸硒结构式。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的一种蚯蚓生物活性硒的制备方法，它是按照以下步骤进行的：
一、农作物秸秆与畜禽粪便混合，进行发酵处理，发酵后的产物作为蚯蚓饵料；其中，发酵处理中按0.1％的接种量加入5种微生物菌株混合后的复合微生物菌液；所述的微生物为尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)、脉孢菌(Neurospora sp.)、黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和酸快生芽孢杆菌(Bacillus acidiceler)；
发酵处理的起始条件为碳氮比为25～30：1，湿度为45～55％，pH值为6.5～7.0，温度在8～20℃即可，发酵过程中每24小时进行一次滚筒旋转翻堆，发酵至产物的精细度≦5mm为止；
二、将步骤一得到的蚯蚓饵料与硒盐按质量比7:1的比例放入搅拌机里进行30分钟搅拌混合，待混合均匀后，将混合好的饵料均匀的投放到放有蚯蚓的生物反应器内进行饲喂培养；喂食3天后，得富硒蚯蚓以及富硒蚯蚓排出的富硒蚯蚓粪；其中富硒蚯蚓单独保存；
三、收集步骤二饲喂蚯蚓后产生的富硒蚯蚓粪，加入到1号反应釜中，并加入去离子水，调节温度至60℃，并开启反应釜进行充分的搅拌溶解30min后，进行固液分离，得到1号腐殖酸水溶液和1号残渣；取1号腐殖酸水溶液置于2号反应釜中，并加入柠檬酸或多元有机酸，调节pH值至≦2后，开启反应釜搅拌反应15min后，进行固液分离，得到2号腐殖酸水溶液和2号残渣；其中，去离子水与蚯蚓粪便的质量比为3：1；
四、将2号残渣和1号残渣混合均匀后放入蚯蚓生物反应器内，并加入步骤一的蚯蚓饵料和硒盐进行混合得到富硒蚯蚓饵料继续饲喂蚯蚓；饲喂后得到富硒蚯蚓以及富硒蚯蚓排出的富硒蚯蚓粪，富硒蚯蚓粪重复步骤二的操作，其中富硒蚯蚓单独保存；
五、将1号富硒腐殖酸水溶液与2号富硒腐殖酸水溶液混合，调节pH值至5.5～6.0，得到黄腐酸硒水溶液；
六、将含黄腐酸硒水溶液进行烘干制粉，得到蚯蚓生物活性硒粉剂，即蚯蚓生物活性黄腐酸硒粉剂。
本实施方式制备的蚯蚓生物活性黄腐酸硒结构式如图1所示。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一相同的是：所述的硒盐为亚硒酸钠。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一相同的是：步骤二中1立方混合好的蚯蚓饵料饲喂5～6万条蚯蚓。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一相同的是：所述的畜禽粪便为猪粪、羊粪、牛粪中的一种或几种混合的粪便；农作物秸秆为玉米、水稻、大豆、小麦中的一种或几种混合的秸秆。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一相同的是：猪粪与玉米秸秆的质量比为1:4，猪粪与水稻秸秆的质量比为1:3.5，猪粪与大豆秸秆的质量比为1:5，猪粪与小麦秸秆的质量比为1:6。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一相同的是：牛粪与玉米秸秆的质量比为1:3，牛粪与水稻秸秆的质量比为1:2，牛粪与大豆秸秆的质量比为1:4，牛粪与小麦秸秆的质量比为1:4.5。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一相同的是：羊粪与玉米秸秆的质量比为1:3，羊粪与水稻秸秆的质量比为1:2.5，羊粪与大豆秸秆的质量比为1:4.5，羊粪与小麦秸秆的质量比为1:5.5。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一相同的是：所述的蚯蚓品种是由吉尔吉斯斯坦地区的红色爱胜蚓(Eisenia rosea rosea)与俄罗斯远东地区的赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)蚯蚓品种，通过杂交选育得到的。其它与具体实施方式一相同。
通过以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例1
本实施例的一种蚯蚓生物活性硒的制备方法，它是按照以下步骤实现的：
一、农作物秸秆与畜禽粪便混合，进行发酵处理，发酵后的产物作为蚯蚓饵料；其中，发酵处理中按0.1％的接种量加入5种微生物菌株混合后的复合微生物菌液；所述的微生物为尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)、脉孢菌(Neurospora sp.)、黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和酸快生芽孢杆菌(Bacillus acidiceler)；
上述5种菌株均是购买得到；
表1不同粪便与秸秆的物料配比(碳氮比：30/1)
发酵处理的条件为碳氮比为25～30：1，湿度为45～55％，pH值为6.5～7.0，温度为8～20℃，发酵过程中进行滚筒旋转翻堆，发酵至产物的精细度≦5mm为止；
本步骤中1吨的发酵物料，发酵后的蚯蚓饵料质量约为700公斤。其中腐殖酸质量为200公斤左右、黄腐酸质量为20～35公斤；
二、将步骤一得到的蚯蚓饵料与硒盐按质量比7:1的比例放入搅拌机里进行混合30分钟，待混合均匀后，将混合好的饵料均匀的投放到放有蚯蚓的生物反应器内进行饲喂培养；喂食3天后，得富硒蚯蚓以及富硒蚯蚓排出的富硒蚯蚓粪；其中富硒蚯蚓单独保存；
1立方混合好的蚯蚓饵料饲喂5.5万条蚯蚓，即72小时后，饵料基本全部被吃掉，并排出富硒蚯蚓粪，将富硒蚯蚓粪与富硒蚯蚓分离，得到富硒蚯蚓粪与富硒蚯蚓，其中富硒蚯蚓单独保存；
本步骤中1吨的发酵物料，发酵后的蚯蚓饵料质量约为700公斤，混合硒盐的饵料质量约800公斤，饲喂蚯蚓后可产生480～500公斤的富硒蚯蚓粪。其中腐殖酸质量约260～280公斤、黄腐酸质量为130～150公斤，因黄腐酸的官能团更小、活性更高且黄腐酸偏酸性，所以蚯蚓粪中的硒元素除了被蚯蚓自身富集，其余大部分都被黄腐酸螯合固定，因此黄腐酸的质量可近似看作黄腐酸硒的质量。
三、收集步骤二饲喂蚯蚓后产生的富硒蚯蚓粪，加入到1号反应釜中，并加入去离子水，调节温度至60℃，并开启反应釜进行充分的搅拌溶解30min后，进行固液分离，得到1号腐殖酸水溶液和1号残渣；取1号腐殖酸水溶液置于2号反应釜中，并加入柠檬酸或多元有机酸，调节pH值至≦2后，开启反应釜搅拌反应15min后，进行固液分离，得到2号腐殖酸水溶液和2号残渣；其中，去离子水与蚯蚓粪便的质量比为3：1；柠檬酸或多元有机酸与1号腐殖酸水溶液的体积比为；
四、将2号残渣和1号残渣混合均匀后放入蚯蚓生物反应器内，并加入步骤一的蚯蚓饵料和硒盐进行混合得到富硒蚯蚓饵料继续饲喂蚯蚓；饲喂后得到富硒蚯蚓以及富硒蚯蚓排出的富硒蚯蚓粪，富硒蚯蚓粪重复步骤二的操作，其中富硒蚯蚓单独保存；
五、将1号富硒腐殖酸水溶液与2号富硒腐殖酸水溶液混合，调节pH值至5.5～6.0，得到黄腐酸硒水溶液；
本步骤中1吨的发酵物料，发酵后质量为700公斤，混合硒盐的饵料质量约800公斤，饲喂蚯蚓后可产生480～500公斤的富硒蚯蚓粪。其中腐殖酸质量约260～280公斤、黄腐酸质量为130～150公斤；经过“三、四、五”3个步骤后，可得到含130～150公斤黄腐酸硒水溶液。
二、将含黄腐酸硒水溶液进行烘干制粉，得到蚯蚓生物活性硒粉剂，即蚯蚓生物活性黄腐酸硒粉剂。
本步骤中1吨的发酵物料，发酵后质量为700公斤，混合硒盐的饵料质量约800公斤，饲喂蚯蚓后可产生480～500公斤的富硒蚯蚓粪。其中腐殖酸质量约260～280公斤、黄腐酸质量为130～150公斤；经过“三、四、五、六”4个步骤后，可得到含130～150公斤黄腐酸硒粉剂。
实施例2
将实施例1制得的蚯蚓生物活性黄腐酸硒粉剂进行田间试验。
试验对象：海南种植的大豆；豆平均产量为3吨/公顷；
试验方法：大豆肥为实施例1的生物活性黄腐酸硒水溶肥料，其中硒含量为5660mg/kg；试验用量为1kg/公顷；即每公顷大豆喷洒的生物活性硒总量为5660mg，平均每公斤大豆可分配硒总量达1.86mg，实际大豆硒含量经检测为0.91mg/公斤。
试验结果：
按照HG/T 3276-2012《腐植酸铵肥料分析方法》进行检测，结果如表1所示。
表1
序号 试验项目 单位 试验结果 备注
1 硒 mg/kg 5660 IPC-MS
2 黄腐酸 ％ 1.64 HG/T 3276-2012
按照GB 5009.93-2017《食品安全国家标准食品中的硒的测定》进行检测，结果见表2，并将对照试验同时进行检测，结果见表3。
表2试验组
序号 试验项目 单位 试验结果 备注
1 硒 mg/kg 0.91 GB 5009.93-2017第一法
表3对照组
序号 试验项目 单位 试验结果 备注
1 硒 mg/kg 0.022 GB 5009.93-2017第一法
由上表可知，实施例1制得的蚯蚓生物活性黄腐酸硒粉剂对大豆富硒具有显著的效果。
进一步分析，实施例1制得的蚯蚓生物活性黄腐酸硒粉剂对大豆富硒的转化率，因水溶肥料喷施过程中有一定的损失(没有喷施到叶面上或滴落到地表等)根据以往经验，按照人工操作实际喷施量(60％)来计算，可得：1.86mg/kg×0.7＝1.116mg/kg，因此，大豆硒的转化总量/实际喷施硒肥总量＝硒的真实转化率即：0.91mg/kg÷1.116mg/kg≈0.8154；
本次试验硒的真实转化率为：0.8154×100％＝81.54％，属于极高的硒转化率。

Claims (8)

1.一种蚯蚓生物活性硒的制备方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的：
一、农作物秸秆与畜禽粪便混合，进行发酵处理，发酵后的产物作为蚯蚓饵料；其中，发酵处理中按0.1％的接种量加入5种微生物菌株混合后的复合微生物菌液；所述的微生物为尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)、脉孢菌(Neurospora sp.)、黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和酸快生芽孢杆菌(Bacillus acidiceler)；
发酵处理的起始条件为碳氮比为25～30：1，湿度为45～55％，pH值为6.5～7.0，温度在8～20℃即可，发酵过程中每24小时进行一次滚筒旋转翻堆，发酵至产物的精细度≦5mm为止；
二、将步骤一得到的蚯蚓饵料与硒盐按质量比7:1的比例放入搅拌机里进行30分钟搅拌混合，待混合均匀后，将混合好的饵料均匀的投放到放有蚯蚓的生物反应器内进行饲喂培养；喂食3天后，得富硒蚯蚓以及富硒蚯蚓排出的富硒蚯蚓粪；其中富硒蚯蚓单独保存；
三、收集步骤二饲喂蚯蚓后产生的富硒蚯蚓粪，加入到1号反应釜中，并加入去离子水，调节温度至60℃，并开启反应釜进行充分的搅拌溶解30min后，进行固液分离，得到1号腐殖酸水溶液和1号残渣；取1号腐殖酸水溶液置于2号反应釜中，并加入柠檬酸或多元有机酸，调节pH值至≦2后，开启反应釜搅拌反应15min后，进行固液分离，得到2号腐殖酸水溶液和2号残渣；其中，去离子水与蚯蚓粪便的质量比为3：1；
四、将2号残渣和1号残渣混合均匀后放入蚯蚓生物反应器内，并加入步骤一的蚯蚓饵料和硒盐进行混合得到富硒蚯蚓饵料继续饲喂蚯蚓；饲喂后得到富硒蚯蚓以及富硒蚯蚓排出的富硒蚯蚓粪，富硒蚯蚓粪重复步骤二的操作，其中富硒蚯蚓单独保存；
五、将1号富硒腐殖酸水溶液与2号富硒腐殖酸水溶液混合，调节pH值至5.5～6.0，得到黄腐酸硒水溶液；
六、将含黄腐酸硒水溶液进行烘干制粉，得到蚯蚓生物活性硒粉剂，即蚯蚓生物活性黄腐酸硒粉剂。
2.根据权利要求1所述的一种蚯蚓生物活性硒的制备方法，其特征在于所述的硒盐为亚硒酸钠。
3.根据权利要求1所述的一种蚯蚓生物活性硒的制备方法，其特征在于步骤二中1立方混合好的蚯蚓饵料饲喂5～6万条蚯蚓。
4.根据权利要求1所述的一种蚯蚓生物活性黄腐酸的制备方法，其特征在于所述的畜禽粪便为猪粪、羊粪、牛粪中的一种或几种混合的粪便；农作物秸秆为玉米、水稻、大豆、小麦中的一种或几种混合的秸秆。
5.根据权利要求4所述的一种蚯蚓生物活性黄腐酸的制备方法，其特征在于猪粪与玉米秸秆的质量比为1:4，猪粪与水稻秸秆的质量比为1:3.5，猪粪与大豆秸秆的质量比为1:5，猪粪与小麦秸秆的质量比为1:6。
6.根据权利要求4所述的一种蚯蚓生物活性黄腐酸的制备方法，其特征在于牛粪与玉米秸秆的质量比为1:3，牛粪与水稻秸秆的质量比为1:2，牛粪与大豆秸秆的质量比为1:4，牛粪与小麦秸秆的质量比为1:4.5。
7.根据权利要求4所述的一种蚯蚓生物活性黄腐酸的制备方法，其特征在于羊粪与玉米秸秆的质量比为1:3，羊粪与水稻秸秆的质量比为1:2.5，羊粪与大豆秸秆的质量比为1:4.5，羊粪与小麦秸秆的质量比为1:5.5。
8.根据权利要求1或3所述的一种蚯蚓生物活性硒的制备方法，其特征在于所述的蚯蚓品种是由吉尔吉斯斯坦地区的红色爱胜蚓(Eisenia rosea rosea)与俄罗斯远东地区的赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)蚯蚓品种，通过杂交选育得到的。
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CN111011868A (zh) * 2019-10-09 2020-04-17 江西沐恩堂生物科技有限公司 一种富硒地龙复合蛋白粉及其制备方法

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