CN111348977A - 一种菌酶联制海藻酸肥料增效剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种菌酶联制海藻酸肥料增效剂及其制备方法，包括下列质量份的原料：海带下脚料60‑80份、菌种3‑5份、酶剂3‑5份、碳源5‑10份、氮源3‑5份、中微量元素1.2‑1.5份、松土剂0.4‑0.6份、水30‑50份，经过清洗、干燥、粉碎、发酵、弱碱提取后，将松土剂、植物生长调节剂依次制得的海藻增效液中，搅拌均匀，封装即可，实现菌酶联合发酵，极大的加快了底物的分解过程，缩短发酵过程，极大缩短海藻酸肥料的生产周期，提高生产效率，制备过程简单、环保无污染，且能够有效的利用农副产品以及下脚料，提高农副产品下脚料的使用价值。

Description

一种菌酶联制海藻酸肥料增效剂及其制备方法

技术领域

本发明属于肥料增效剂领域，具体地说涉及一种菌酶联制海藻酸肥料增效剂及其制备方法。

背景技术

我国的化肥利用率普遍较低，氮肥平均利用率约30％，磷肥当季利用率约25％，钾肥利用率约50％。现有技术中研究多集中在脲酶抑制剂和硝化抑制剂等化学制剂的研究和应用上，对于天然物质及改性天然物质在肥料助剂上的研究较少。海藻肥比传统肥料营养全面，作物施用后生长均衡，增产效果显著，且极少出现缺素症。海藻肥以天然海藻为主要原料，含有大量从海藻中提取的有利于植物生长发育的天然生物活性物质和海藻从海洋中吸收并富集在体内的矿物质营养元素，包括海藻多糖、酚类多聚化合物、甘露醇、甜菜碱、植物生长调节物质和氮、磷、钾及铁、硼、钼、碘等微量元素，可满足作物生长各阶段对营养的需求。

以往的海藻酸提取过程均使用菌剂进行发酵，对发酵后的产物进行提取获得海藻酸，一般的发酵时间普遍在10-15天左右，发酵时间长，严重制约海藻酸的生产，因此，探寻一种采用菌酶联制获得海藻酸，且能够有效缩短发酵时间的制备方法，对海藻酸的工厂化生产具有深远影响。

发明内容

针对现有技术的种种不足，现提出一种菌酶联制的方法制备的海藻酸肥料增效剂，能够显著缩短制备时间，且制备过程不产生有害气体或者有毒物质，安全环保，并且能够将原料中的海藻酸有效释出，起到极好的增效作用。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种菌酶联制海藻酸肥料增效剂，包括下列质量份的原料：海带下脚料60-80份、菌种3-5份、酶剂3-5份、碳源5-10份、氮源3-5份、中微量元素1.2-1.5份、松土剂0.4-0.6份、水30-50份。

进一步，所述菌种为效芽孢数不少于2.0×1011cfu的乳酸片球菌菌粉和含有效芽孢数不少于1.0×1011cfu的胶冻芽孢杆菌菌粉和木腐菌组成的混合菌剂。

进一步，所述酶剂为30-40％纤维素酶、30-35％半纤维素酶、10-15％果胶酶和10-25％蛋白酶的混合物。

进一步，所述纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶和蛋白酶为帝斯曼公司生产的纤维素酶Validase TRL，半纤维素酶Bakezyme HSP6000BG、果胶酶Klzrzyme150、蛋白酶ValidaseFP Concentrate。

进一步，所述碳源为35-40％发酵果渣、35-40％木薯粉和20-30％玉米粉的混合物。

进一步，所述氮源为25-35％鱼粉或骨粉、35-45％豆粕、20-40％苜蓿草粉的混合物。

进一步，所述中微量元素为由含量百分比为0.01-0.03％的EDTA螯合铜、0.3-0.5％的EDTA螯合铁、0.06-0.08％的EDTA螯合锰、0.7-0.9％的EDTA螯合锌、0.2-0.4％的EDTA螯合镁、0.7-0.9％的EDTA螯合钙组成的螯合态元素。

进一步，所述松土剂为35-50％的硅藻土、10-25％的轻质碳酸钙和25-55％的草木灰的混合物。

另，本发明还提供了一种制备菌酶联制海藻酸肥料增效剂的方法，包括以下步骤：

(1)清洗：将海带下脚料清洗1-2遍；

(2)干燥：步骤(1)中的海带烘干或者晾干，保证海带水分低于10％；

(3)粉碎：步骤(2)中的海带粉碎：将晾晒完的海带放入粉碎机中粉碎至50-60目；

(4)取海带粉末，依次加入碳源、氮源、菌种、酶剂、中微量元素和水，搅拌均匀堆放发酵5-10天；

(5)弱碱提取：向发酵结束后的物料中，添加2.6-3.6倍体积的水，搅拌均匀，用碳酸钠和氢氧化钠按照重量比2：(3-5)组成的碱性提取剂调节pH为8-9.5之间，溶液通过蒸汽控制温度为60℃-80℃搅拌提取8-11h；

(6)制海藻增效液：溶液通过压滤机进行压滤，向得到的滤液中添加2-5份的硼酸，用含有3-5％醋酸的盐酸溶液调节溶液的pH为7.5-8.5，蒸发浓缩得到固形物≥8％，海藻酸含量≥2.5的海藻增效液；

(7)制肥料增效剂：按照重量配比取松土剂加入步骤(6)制得的海藻增效液中，搅拌均匀，封装即可。

本发明的有益效果是：

1、制备过程改变了以往的菌种发酵过程，在发酵过程中添加酶，实现菌酶联合发酵，极大的加快了底物的分解过程，缩短发酵过程，极大缩短海藻酸肥料的生产周期，提高生产效率。

2、制备过程简单、环保无污染，且能够有效的利用农副产品以及下脚料，提高农副产品下脚料的使用价值。

3、所述松土剂为35-50％的硅藻土、10-25％的轻质碳酸钙和25-55％的草木灰的混合物，能够有效改善土壤的透气性，减少土壤板结的发生。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。

实施例一：

一种菌酶联制海藻酸肥料增效剂，包括下列质量份的原料：海带下脚料60份、菌种3份、酶剂3份、碳源5份、氮源3份、中微量元素1.2份、松土剂0.4份、水30份。

所述菌种为效芽孢数不少于2.0×1011cfu的乳酸片球菌菌粉、含有效芽孢数不少于1.0×1011cfu的胶冻芽孢杆菌菌粉和木腐菌组成的混合菌剂。所述酶剂为35％纤维素酶、30％半纤维素酶、10％果胶酶和25％蛋白酶的混合物，所述纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶和蛋白酶为帝斯曼公司生产的纤维素酶Validase TRL，半纤维素酶BakezymeHSP6000BG、果胶酶Klzrzyme150、蛋白酶ValidaseFP Concentrate。所述碳源为35％发酵果渣、35％木薯粉和30％玉米粉的混合物。所述氮源为25％鱼粉、35％豆粕、40％苜蓿草粉的混合物。所述中微量元素为由含量百分比为0.01-0.03％的EDTA螯合铜、0.3-0.5％的EDTA螯合铁、0.06-0.08％的EDTA螯合锰、0.7-0.9％的EDTA螯合锌、0.2-0.4％的EDTA螯合镁、0.7-0.9％的EDTA螯合钙组成的螯合态元素。

所述松土剂为35％的硅藻土、10％的轻质碳酸钙和55％的草木灰的混合物。

以上原料按照以下步骤进行操作：

将海带下脚料清洗两遍后，将其烘干，烘干的设备为烘箱，设定温度为60-70℃，烘干时间7小时，保证海带的含水量低于10％，将烘干完的海带放入粉碎机中，粉碎至50-60目，得海带粉末。

取海带粉末，依次加入碳源：酵果渣、木薯粉和玉米粉的混合物，氮源：鱼粉、豆粕、苜蓿草粉的混合物；菌种：乳酸片球菌菌粉、胶冻芽孢杆菌菌粉和木腐菌组成的混合菌剂；酶剂：纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶和蛋白酶的混合物；中微量元素和上述固体物质30-50％的水，搅拌均匀后堆肥发酵5天。

向发酵结束后的物料中，添加2.6倍体积的水，搅拌均匀，用碳酸钠和氢氧化钠按照重量比2：5组成的碱性提取剂将溶液的调节pH为8-9.5之间，将溶液通过蒸汽控制温度为60℃-80℃，搅拌提取8h。

将上述溶液通过压滤机进行压滤，向得到的滤液中添加2份硼酸，用含有3-5％醋酸的盐酸溶液调节溶液的pH为7.5-8.5，蒸发浓缩，得到固形物≥8％，海藻酸含量≥2.5的海藻增效液。

按照重量配比取松土剂加入制得的海藻增效液中，搅拌均匀，封装即可。

实施例二

一种菌酶联制海藻酸肥料增效剂，包括下列质量份的原料：海带下脚料80份、菌种5份、酶剂5份、碳源10份、氮源5份、中微量元素1.5份、松土剂0.6份、水50份。

所述菌种为效芽孢数不少于2.0×1011cfu的乳酸片球菌菌粉和含有效芽孢数不少于1.0×1011cfu的胶冻芽孢杆菌菌粉和木腐菌组成的混合菌剂。所述酶剂为40％纤维素酶、35％半纤维素酶、15％果胶酶和10％蛋白酶的混合物。

所述纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶和蛋白酶为帝斯曼公司生产的纤维素酶Validase TRL，半纤维素酶Bakezyme HSP6000BG、果胶酶Klzrzyme150、蛋白酶ValidaseFPConcentrate。所述碳源为40％发酵果渣、40％木薯粉和20％玉米粉的混合物。

所述氮源为25-35％鱼粉或骨粉、35-45％豆粕、20-40％苜蓿草粉的混合物。所述松土剂为35-50％的硅藻土、10-25％的轻质碳酸钙和25-55％的草木灰的混合物。

所述中微量元素为由含量百分比为0.01-0.03％的EDTA螯合铜、0.3-0.5％的EDTA螯合铁、0.06-0.08％的EDTA螯合锰、0.7-0.9％的EDTA螯合锌、0.2-0.4％的EDTA螯合镁、0.7-0.9％的EDTA螯合钙组成的螯合态元素。

所述松土剂为50％的硅藻土、25％的轻质碳酸钙和25％的草木灰的混合物。

以上原料按照以下步骤进行操作：

将海带下脚料清洗两遍后，将其烘干，烘干的设备为烘箱，设定温度为60-70℃，烘干时间7小时，保证海带的含水量低于10％，将烘干完的海带放入粉碎机中，粉碎至50-60目，得海带粉末。

取海带粉末，依次加入碳源：酵果渣、木薯粉和玉米粉的混合物，氮源：鱼粉、豆粕、苜蓿草粉的混合物；菌种：乳酸片球菌菌粉、胶冻芽孢杆菌菌粉和木腐菌组成的混合菌剂；酶剂：纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶和蛋白酶的混合物；中微量元素和上述固体物质50％的水，搅拌均匀后堆肥发酵10天。

向发酵结束后的物料中，添加3.6倍体积的水，搅拌均匀，用碳酸钠和氢氧化钠按照重量比2：3组成的碱性提取剂将溶液的调节pH为8-9.5之间，将溶液通过蒸汽控制温度为60℃-80℃，搅拌提取11h。

将上述溶液通过压滤机进行压滤，向得到的滤液中添加2份硼酸，用含有3-5％醋酸的盐酸溶液调节溶液的pH为7.5-8.5，蒸发浓缩，得到固形物≥8％，海藻酸含量≥2.5的海藻增效液。

按照重量配比取松土剂制得的海藻增效液中，搅拌均匀，封装即可。

实施例三

一种菌酶联制海藻酸肥料增效剂，包括下列质量份的原料：海带下脚料70份、菌种4份、酶剂4份、碳源7.5份、氮源4份、中微量元素1.4份、松土剂0.5份、水40份。

所述菌种为效芽孢数不少于2.0×1011cfu的乳酸片球菌菌粉和含有效芽孢数不少于1.0×1011cfu的胶冻芽孢杆菌菌粉和木腐菌组成的混合菌剂。

所述酶剂为35％纤维素酶、32％半纤维素酶、15％果胶酶和18％蛋白酶的混合物。所述纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶和蛋白酶为帝斯曼公司生产的纤维素酶Validase TRL，半纤维素酶Bakezyme HSP6000BG、果胶酶Klzrzyme150、蛋白酶ValidaseFP Concentrate。

所述碳源为37％发酵果渣、38％木薯粉和25％玉米粉的混合物。所述氮源为30％鱼粉或骨粉、40％豆粕、30％苜蓿草粉的混合物。

所述中微量元素为由含量百分比为0.01-0.03％的EDTA螯合铜、0.3-0.5％的EDTA螯合铁、0.06-0.08％的EDTA螯合锰、0.7-0.9％的EDTA螯合锌、0.2-0.4％的EDTA螯合镁、0.7-0.9％的EDTA螯合钙组成的螯合态元素。

所述松土剂为40％的硅藻土、20％的轻质碳酸钙和40％的草木灰的混合物。

以上原料按照以下步骤进行操作：

将海带下脚料清洗两遍后，将其烘干，烘干的设备为烘箱，设定温度为60-70℃，烘干时间9小时，保证海带的含水量低于10％，将烘干完的海带放入粉碎机中，粉碎至50-60目，得海带粉末。

取海带粉末，依次加入碳源：酵果渣、木薯粉和玉米粉的混合物，氮源：鱼粉、豆粕、苜蓿草粉的混合物；菌种：乳酸片球菌菌粉、胶冻芽孢杆菌菌粉和木腐菌组成的混合菌剂；酶剂：纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶和蛋白酶的混合物；中微量元素和上述固体物质40％的水，搅拌均匀后堆肥发酵8天。

向发酵结束后的物料中，添加3倍体积的水，搅拌均匀，用碳酸钠和氢氧化钠按照重量比2：4组成的碱性提取剂将溶液的调节pH为8-9.5之间，将溶液通过蒸汽控制温度为60℃-80℃，搅拌提取10h。

将上述溶液通过压滤机进行压滤，向得到的滤液中添加2份硼酸，用含有3-5％醋酸的盐酸溶液调节溶液的pH为7.5-8.5，蒸发浓缩，得到固形物≥8％，海藻酸含量≥2.5的海藻增效液；

按照重量配比取松土剂制得的海藻增效液中，搅拌均匀，封装即可。

实验实施例：

海带下脚料60份、菌种3份、碳源5份、氮源3份、中微量元素1.2份、松土剂0.4份、水30份。

所述菌种为效芽孢数不少于2.0×1011cfu的乳酸片球菌菌粉、含有效芽孢数不少于1.0×1011cfu的胶冻芽孢杆菌菌粉和木腐菌组成的混合菌剂。所述碳源为35％发酵果渣、35％木薯粉和30％玉米粉的混合物。所述氮源为25％鱼粉、35％豆粕、40％苜蓿草粉的混合物。所述中微量元素为由含量百分比为0.01-0.03％的EDTA螯合铜、0.3-0.5％的EDTA螯合铁、0.06-0.08％的EDTA螯合锰、0.7-0.9％的EDTA螯合锌、0.2-0.4％的EDTA螯合镁、0.7-0.9％的EDTA螯合钙组成的螯合态元素。

所述松土剂为35％的硅藻土、10％的轻质碳酸钙和55％的草木灰的混合物。

以上原料按照以下步骤进行操作：

将海带下脚料清洗两遍后，将其烘干，烘干的设备为烘箱，设定温度为60-70℃，烘干时间7小时，保证海带的含水量低于10％，将烘干完的海带放入粉碎机中，粉碎至50-60目，得海带粉末。

取海带粉末，依次加入碳源、氮源、菌种、中微量元素和上述固体物质30-50％的水，搅拌均匀后堆肥发酵。

分别取堆肥发酵5天、8天和10天的物料，添加2.6倍体积的水，搅拌均匀，用碳酸钠和氢氧化钠按照重量比2：5组成的碱性提取剂将溶液的调节pH为8-9.5之间，将溶液通过蒸汽控制温度为60℃-80℃，搅拌提取8h。

将上述溶液分别通过压滤机进行压滤，向得到的滤液中添加2份硼酸，用含有3-5％醋酸的盐酸溶液调节溶液的pH为7.5-8.5，蒸发浓缩，得到固形物≥8％，海藻酸含量≥2.5的海藻增效液。按照重量配比取松土剂加入制得的海藻增效液中，搅拌均匀，封装即可。

堆肥发酵5天所得的海藻增效液标号为对照组1、堆肥发酵8天所得的海藻增效液标号为对照组2、堆肥发酵10天所得的海藻增效液标号为对照组3、堆肥发酵15天所得的海藻增效液标号为对照组4。

实施例1、2、3制得的海藻增效液分别标号为A-1、A-2、A-3。

实验一

首先将石英砂用清水洗净，放入不锈钢托盘中，保持一定湿度，将大豆种子放入盘中，用湿布覆盖其上，在温度25℃的条件下进行育苗。当大豆出芽长至3-5cm时，将大豆取出放入盛满石英砂的培养杯中，A-1、A-2、A-3每天浇25ml浓度0.35重量％本发明制得的海藻增效液、CK浇25ml水。当大豆长至20cm左右时，取出根系，用清水洗净，采用TTC法(参考文献：张雄，“用“TTC”法(红四氮唑)测定小麦根和花粉的活力及其应用”，《植物生理学通讯》，1982年第3期。)测定大豆的根系活力。其试验结果列于下表1中。

表1小麦根系活力(mg/g·h，TTC法)

与常规对照相比，本发明的肥料增效剂能显著提高苗期小麦的根系活力，A-1、A-2、A-3分别比空白对照组(CK)分别高出30.90％、31.79％和39.19％，对照组1、对照组2、对照组3空白对照组(CK)分别高出21.92％、31.19％和31.69％；同样在发酵5天的情况下，A-1比对照组1的根系活力高出8.98％，A-2比对照组2的根系活力高出0.6％，A-3比对照组3的根系活力高出7.5％，说明采用本发明制得的肥料增效剂在相同的发酵时间内能够更加充分的分解底物，底物的发酵过程极大的缩短，发酵效率提高。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种菌酶联制海藻酸肥料增效剂，其特征在于，包括下列质量份的原料：海带下脚料60-80份、菌种3-5份、酶剂3-5份、碳源5-10份、氮源3-5份、中微量元素1.2-1.5份、松土剂0.4-0.6份、水30-50份。

2.根据权利要求1所述的一种菌酶联制海藻酸肥料增效剂，其特征在于，所述菌种为效芽孢数不少于2.0×1011cfu的乳酸片球菌菌粉和含有效芽孢数不少于1.0×1011cfu的胶冻芽孢杆菌菌粉和木腐菌组成的混合菌剂。

3.根据权利要求1所述的一种菌酶联制海藻酸肥料增效剂，其特征在于，所述酶剂为30-40％纤维素酶、30-35％半纤维素酶、10-15％果胶酶和10-25％蛋白酶的混合物。

4.根据权利要求3所述的一种菌酶联制海藻酸肥料增效剂，其特征在于，所述纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶和蛋白酶为帝斯曼公司生产的纤维素酶Validase TRL，半纤维素酶Bakezyme HSP6000BG、果胶酶Klzrzyme150、蛋白酶ValidaseFP Concentrate。

5.根据权利要求1所述的一种菌酶联制海藻酸肥料增效剂，其特征在于，所述碳源为35-40％发酵果渣、35-40％木薯粉和20-30％玉米粉的混合物。

6.根据权利要求1所述的一种菌酶联制海藻酸肥料增效剂，其特征在于，所述氮源为25-35％鱼粉或骨粉、35-45％豆粕、20-40％苜蓿草粉的混合物。

7.根据权利要求1所述的一种菌酶联制海藻酸肥料增效剂，其特征在于，所述中微量元素为由含量百分比为0.01-0.03％的EDTA螯合铜、0.3-0.5％的EDTA螯合铁、0.06-0.08％的EDTA螯合锰、0.7-0.9％的EDTA螯合锌、0.2-0.4％的EDTA螯合镁、0.7-0.9％的EDTA螯合钙组成的螯合态元素。

8.根据权利要求1所述的一种菌酶联制海藻酸肥料增效剂，其特征在于，所述松土剂为35-50％的硅藻土、10-25％的轻质碳酸钙和25-55％的草木灰的混合物。

9.一种根据权利要求1-8任一所述的菌酶联制海藻酸肥料增效剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)清洗：将海带下脚料清洗1-2遍；

(2)干燥：步骤(1)中的海带烘干或者晾干，保证海带水分低于10％；

(3)粉碎：步骤(2)中的海带粉碎：将晾晒或烘干完的海带放入粉碎机中粉碎至50-60目；

(4)取海带粉末，依次加入碳源、氮源、菌种、酶、中微量元素和水，搅拌均匀堆放发酵5-10天；

(5)弱碱提取：向发酵结束后的物料中，添加2.6-3.6倍体积的水，搅拌均匀，用碳酸钠和氢氧化钠按照重量比2：(3-5)组成的碱性提取剂调节pH为8-9.5之间，溶液通过蒸汽控制温度为60℃-80℃搅拌提取8-11h；

(6)制海藻增效液：溶液通过压滤机进行压滤，向得到的滤液中添加2-5份的硼酸，用含有3-5％醋酸的盐酸溶液调节溶液的pH为7.5-8.5，蒸发浓缩得到固形物≥8％，海藻酸含量≥2.5的海藻增效液；

(7)制肥料增效剂：按照重量配比取松土剂加入步骤(6)制得的海藻增效液中，搅拌均匀，封装即可。