CN114853530B - 一种功能性复合微生物分解鲜鱼合成鱼蛋白的方法 - Google Patents

一种功能性复合微生物分解鲜鱼合成鱼蛋白的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种功能性复合微生物分解鲜鱼合成鱼蛋白的方法，属于微生物发酵技术领域，包括以下步骤：(1)先将细菌、真菌、放线菌单独培养，等到菌种熟化后，混合复配得到发酵后的菌液，所述真菌包括有酵母菌；(2)将鲜鱼粉碎成20‑40目，得到鱼浆，加入培养罐中，加入氢氧化钾、磷酸和氮肥，经过高温灭菌，冷却至30℃或30℃以下时加入所述菌液和发酵添加剂，发酵30‑50d制得所述鱼蛋白；本发明利用天然鱼类资源，采用先进的低温生物发酵生产工艺，保留了鱼类天然营养物质活性，同时降低发酵鱼蛋白存在的腥臭气味问题，是新一代多功能环境友好型含鱼蛋白氨基酸水溶肥料。

Description

一种功能性复合微生物分解鲜鱼合成鱼蛋白的方法
技术领域
本发明涉及微生物发酵技术领域，具体涉及一种功能性复合微生物分解鲜鱼合成鱼蛋白的方法。
背景技术
鱼蛋白是指由海洋鱼类资源经过分解(酶解、菌解、化学水解)将大分子量的蛋白质转化为易被农作物吸收利用的小分子营养物质，主要的营养成分包括多肽、寡肽、游离氨基酸、天然中微量元素、不饱和脂肪酸、有机质及众多未知生长因子，其成分比较复杂，较氨基酸和多肽，功能更加多元，效果更加明显；具体来说，可以改良培肥土壤，鱼蛋白含有丰富的小肽、氨基酸等有机营养物质，可以为微生物提供有机氮源，土壤中的有益微生物以此为载体迅速繁殖，活性提高，有效改善土壤结构、输送土壤、改善透气性、提高保肥保水能力，促进土壤中难溶性及固化养分的分解释放，提高肥料有效利用率；可以生根促根，改良根际有益微生物生态环境，促进土壤有益微生物活动，增加根际土壤微生物多样性，促进毛细根生发及根系生长发育；可以对抗如高/低温、干旱、水淹、害虫侵袭等非生物胁迫，以及减缓施用化学农药引起的疾病或植物毒性效应对植物新陈代谢具有负面影响，提高应对非生物胁迫的抗性，植物在非生物胁迫器件增加自身L-脯氨酸的产生，以帮助减少影响并加快恢复时间。但由于发酵鱼蛋白中存在氨或胺类含氮物质，使得气味腥臭，成品稳定性差，施用环境恶劣。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种功能性复合微生物分解鲜鱼合成鱼蛋白的方法。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
一种功能性复合微生物分解鲜鱼合成鱼蛋白的方法，包括以下步骤：
(1)将细菌、真菌、放线菌单独培养，等到菌种熟化后，混合复配得到发酵后的菌液；
其中各种微生物的含量为：细菌的有效活菌数≥1.0亿个/克，真菌的有效活菌数≥0.5亿个/克，放线菌的有效活菌数≥0.5亿个/克；按质量百分比计，复配比例为细菌30-60％，真菌20-50％，放线菌20-50％；
所述真菌包括有酵母菌；
(2)将鲜鱼粉碎成20-40目，得到鱼浆，加入培养罐中，加入氢氧化钾、磷酸和氮肥，经过高温灭菌，待冷却至30℃或30℃以下时加入所述菌液和发酵添加剂，发酵30-50d，制得所述鱼蛋白；
其中，所述鱼浆与所述氢氧化钾、所述磷酸的混合质量比例为100：(10-14)：(15-18)：(0.5-2)。
优选的，所述细菌是乳酸芽孢杆菌、苏云金杆菌、荧光假单胞菌、枯草芽孢杆菌、短芽孢杆菌、嗜热芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、德氏乳酸杆菌、植物乳杆菌中的一种或几种。
优选的，所述真菌还包括有哈茨木霉、绿色木霉、黑曲霉、白腐菌中的一种或几种。
优选的，所述放线菌是分枝杆菌、小单孢菌、菌形放线菌、链霉菌中的一种或几种任意比例的混合物。
优选的，所述菌液由枯草芽孢杆菌、乳酸芽孢杆菌、荧光假单胞菌、苏云金杆菌、酵母菌、绿色木霉、哈茨木霉和链霉菌组成。
在本发明的功能性微生物腐熟剂中：
细菌，特别是枯草芽孢杆菌能产生半纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶，分解秸秆等有机物及餐厨垃圾堆积物料中的半纤维素、淀粉、蛋白质和各种脂类物质，促进腐熟，产生细菌素类物质，拮抗抑制有害菌。细菌中的乳酸芽孢杆菌适应温度范围宽，有助于前期升温；可产生细菌素类物质，拮抗抑制有害菌；产生有机酸中和碱性物质，降低氨的挥发。
真菌中的绿色木霉能产生纤维素酶，米曲霉能产生淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶和纤维素酶，分解鱼浆等有机物垃圾中的纤维素、淀粉、蛋白质、脂肪等，促进腐熟。酵母菌可促进有机物的前期温度，产生有机酸，降低氨的挥发，促进降解、快速腐熟。白腐菌能产生木质素酶，黑曲霉能产生纤维素酶和蛋白酶，能分解有机物垃圾的纤维素和蛋白质。放线菌，特别是链霉菌能产生纤维素酶及抗生素，在较高温度时能强烈分解有机物堆料中的纤维素，促进有机物垃圾快速腐熟，消除有机物中病菌、虫卵等有害物质。
优选的，所述发酵添加剂为改性的多孔碳材料，其制备方法包括以下步骤：
S1、称取海藻酸钠粉末并将其溶解在去离子水中，配制为浓度在1-3％的海藻酸钠溶液，加入纳米碳材料，搅拌混合后制得第一溶液；分别称取氯化钴和氯化铁并溶解在去离子水中，配制为浓度分别为0.05-0.2mol/L的混合溶液，得到第二溶液，在搅拌条件下将所述第二溶液缓慢加入到所述第一溶液中，加入完成后继续搅拌反应1-30min，分离沉淀并用去离子水洗涤至无游离金属离子，干燥后再在氮气气氛下以2-5℃/min的速率升温至280-300℃并保温1-2h，冷后得到产物A；
其中，所述第一溶液与所述第二溶液的混合体积比例为(1-2)：1；
S2、称取红磷并分散在去离子水中，转入反应釜中，在180-200℃下保温反应8-10h，待自然冷却后取出并分离沉淀，干燥后得到产物B，将所述产物B与所述产物A混合后转移至石英管式炉中，真空密封后以2-5℃/min的速率升温至550-580℃，保温热处理1-2h，以1-2℃/min的速率降温至260℃，保温热处理36-48h，冷却至室温后以二硫化碳洗涤去除未转化的白磷，再以无水乙醇洗涤，干燥制得所述改性的多孔碳材料；
其中，所述产物B与所述产物A的混合质量比例为(3-3.6)：2。
本发明的另一目的在于提供一种鱼蛋白，所述鱼蛋白由前述功能性复合微生物分解鲜鱼合成鱼蛋白的方法制备得到。
本发明的另一目的在于提供一种所述鱼蛋白作为肥料的应用。
本发明的有益效果为：
(1)本发明利用天然鱼类资源，采用先进的低温生物发酵生产工艺，保留了鱼类天然营养物质活性，科学提取鱼类多肽蛋白作为本产品主要原料成分，集植物营养、植物保护、作物生长所需的游离氨基酸、虾肽鱼蛋白、小分子多肽、维生素、土壤活化剂、多种生物活性物质、合理搭配多种植物所需的有机活性物质，是新一代多功能环境友好型含鱼蛋白氨基酸水溶肥料。所述鱼蛋白富含多肽蛋白有机质，可增加土壤透气性，促进有益微生物快速繁殖，创造利于植物根系生长的微环境。含有丰富的多肽游离氨基酸具有提高植物的应激反应能力，提升植物抗旱抗寒抗涝等环境胁迫下的抗逆和免疫能力，低温状态下刺激作物生长，促进根系发育。多肽、小肽、寡肽及不饱和脂肪酸成分能提高植物生理机能、修复植物受损细胞，可有效缓解因施肥和用药不当引起的肥害药害。
(2)针对发酵鱼蛋白存在的腥臭气味问题，本发明通过在菌剂中复合酵母菌进行发酵，利用酵母菌的产酸活性，一方面可以调节发酵产物pH，另一方面则是可以与发酵鱼蛋白中存在氨或胺类含氮物质反应或吸附，降低腥臭味挥发，同时，本发明还通过外加发酵添加剂对发酵鱼蛋白中存在氨或胺类含氮物质进行吸附，保证鱼蛋白中氮素含量的同时降低气味挥发，具体的，本发明通过多元金属离子对海藻酸的凝胶作用制备金属离子-海藻酸凝胶材料，加入纳米碳材料作为支撑骨架，通过高温煅烧制得金属氧化物位点均匀分散的多孔碳前体材料，再以红磷为磷源，通过蒸发吸附的方法在多孔碳前体材料复合磷活性位点，通过氧化态金属的酸性位点、螯合作用，以及磷点氧化产物产生的酸性环境，实现对氨或胺类等含氮碱性腥臭物质的选择性固定，进而实现良好的脱腥效果。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
一种功能性复合微生物分解鲜鱼合成鱼蛋白的方法，包括以下步骤：
(1)将细菌、真菌、放线菌单独培养，等到菌种熟化后，混合复配得到发酵后的菌液；
其中各种微生物的含量为：细菌的有效活菌数≥1.0亿个/克，真菌的有效活菌数≥0.5亿个/克，放线菌的有效活菌数≥0.5亿个/克；按质量百分比计，复配比例为细菌50％，真菌35％，放线菌15％；
所述细菌包括枯草芽孢杆菌(15％)、乳酸芽孢杆菌(10％)、荧光假单胞菌(15％)和苏云金杆菌(10％)；
所述真菌包括酵母菌(15％)、绿色木霉(10％)和哈茨木霉(10％)；
所述放线菌包括链霉菌(15％)；
(2)将鲜鱼粉碎成20-40目，得到鱼浆，加入培养罐中，加入氢氧化钾、磷酸和氮肥，经过高温灭菌，待冷却至30℃时加入所述菌液和发酵添加剂，发酵45d，制得所述鱼蛋白；
其中，所述鱼浆与所述氢氧化钾、所述磷酸的混合质量比例为100：13：17：1；所述鱼浆与所述菌液的混合质量比例为100：1.2，所述鱼浆与所述发酵添加剂的混合质量比例为100：1.5；
所述发酵添加剂为改性的多孔碳材料，其制备方法包括以下步骤：
S1、称取海藻酸钠粉末并将其溶解在去离子水中，配制为浓度在2％的海藻酸钠溶液，加入纳米碳材料，搅拌混合后制得第一溶液；分别称取氯化钴和氯化铁并溶解在去离子水中，配制为浓度分别为0.1mol/L的混合溶液，得到第二溶液，在搅拌条件下将所述第二溶液缓慢加入到所述第一溶液中，加入完成后继续搅拌反应10min，分离沉淀并用去离子水洗涤至无游离金属离子，干燥后再在氮气气氛下以3℃/min的速率升温至280℃并保温2h，冷后得到产物A；
其中，所述第一溶液与所述第二溶液的混合体积比例为1.2：1；
S2、称取红磷并分散在去离子水中，转入反应釜中，在190℃下保温反应10h，待自然冷却后取出并分离沉淀，干燥后得到产物B，将所述产物B与所述产物A混合后转移至石英管式炉中，真空密封后以3℃/min的速率升温至560℃，保温热处理2h，以2℃/min的速率降温至260℃，保温热处理40h，冷却至室温后以二硫化碳洗涤去除未转化的白磷，再以无水乙醇洗涤，干燥制得所述改性的多孔碳材料；
其中，所述产物B与所述产物A的混合质量比例为3.3：2。
本实施例的发酵产物无明显腥臭味，以三氯醋酸溶液为浸出剂，碱性溶液采用磷酸缓冲液，对发酵产物中的总挥发性盐态氮(TVBN)进行测定，测定挥发性盐态氮含量在28.3mg/100mL。
实施例2
一种功能性复合微生物分解鲜鱼合成鱼蛋白的方法，同实施例1，区别在于，所述发酵添加剂为商业化的活性炭材料。
本实施例的发酵产物有明显腥臭味，以三氯醋酸溶液为浸出剂，碱性溶液采用磷酸缓冲液，对发酵产物中的总挥发性盐态氮(TVBN)进行测定，测定挥发性盐态氮含量在83.4mg/100mL。
实施例3
一种功能性复合微生物分解鲜鱼合成鱼蛋白的方法，同实施例1，区别在于，所述发酵添加剂为实施例1所述产物A。
本实施例的发酵产物略有腥臭味，以三氯醋酸溶液为浸出剂，碱性溶液采用磷酸缓冲液，对发酵产物中的总挥发性盐态氮(TVBN)进行测定，测定挥发性盐态氮含量在42.1mg/100mL。
实施例4
一种功能性复合微生物分解鲜鱼合成鱼蛋白的方法，同实施例1，区别在于，不含所述发酵添加剂。
本实施例的发酵产物有明显腥臭味，以三氯醋酸溶液为浸出剂，碱性溶液采用磷酸缓冲液，对发酵产物中的总挥发性盐态氮(TVBN)进行测定，测定挥发性盐态氮含量在137.5mg/100mL。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种功能性复合微生物分解鲜鱼合成鱼蛋白的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将细菌、真菌、放线菌单独培养，等到菌种熟化后，混合复配得到发酵后的菌液；
其中各种微生物的含量为：细菌的有效活菌数≥1.0亿个/克，真菌的有效活菌数≥0.5亿个/克，放线菌的有效活菌数≥0.5亿个/克；按质量百分比计，复配比例为细菌30-60％，真菌20-50％，放线菌20-50％；
所述真菌包括有酵母菌；
(2)将鲜鱼粉碎成20-40目，得到鱼浆，加入培养罐中，加入氢氧化钾、磷酸和氮肥，经过高温灭菌，待冷却至30℃或30℃以下时加入所述菌液和发酵添加剂，发酵30-50d，制得所述鱼蛋白；
其中，所述鱼浆与所述氢氧化钾、所述磷酸的混合质量比例为100：(10-14)：(15-18)：(0.5-2)；
所述发酵添加剂为改性的多孔碳材料，其制备方法包括以下步骤：
S1、称取海藻酸钠粉末并将其溶解在去离子水中，配制为浓度在1-3％的海藻酸钠溶液，加入纳米碳材料，搅拌混合后制得第一溶液；分别称取氯化钴和氯化铁并溶解在去离子水中，配制为浓度分别为0.05-0.2mol/L的混合溶液，得到第二溶液，在搅拌条件下将所述第二溶液缓慢加入到所述第一溶液中，加入完成后继续搅拌反应1-30min，分离沉淀并用去离子水洗涤至无游离金属离子，干燥后再在氮气气氛下以2-5℃/min的速率升温至280-300℃并保温1-2h，冷后得到产物A；
其中，所述第一溶液与所述第二溶液的混合体积比例为(1-2)：1；
S2、称取红磷并分散在去离子水中，转入反应釜中，在180-200℃下保温反应8-10h，待自然冷却后取出并分离沉淀，干燥后得到产物B，将所述产物B与所述产物A混合后转移至石英管式炉中，真空密封后以2-5℃/min的速率升温至550-580℃，保温热处理1-2h，以1-2℃/min的速率降温至260℃，保温热处理36-48h，冷却至室温后以二硫化碳洗涤去除未转化的白磷，再以无水乙醇洗涤，干燥制得所述改性的多孔碳材料；
其中，所述产物B与所述产物A的混合质量比例为(3-3.6)：2。
2.根据权利要求1所述的一种功能性复合微生物分解鲜鱼合成鱼蛋白的方法，其特征在于，所述细菌是乳酸芽孢杆菌、苏云金杆菌、荧光假单胞菌、枯草芽孢杆菌、短芽孢杆菌、嗜热芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、德氏乳酸杆菌、植物乳杆菌中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种功能性复合微生物分解鲜鱼合成鱼蛋白的方法，其特征在于，所述真菌还包括有哈茨木霉、绿色木霉、黑曲霉、白腐菌中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种功能性复合微生物分解鲜鱼合成鱼蛋白的方法，其特征在于，所述放线菌是分枝杆菌、小单孢菌、菌形放线菌、链霉菌中的一种或几种任意比例的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种功能性复合微生物分解鲜鱼合成鱼蛋白的方法，其特征在于，所述菌液由枯草芽孢杆菌、乳酸芽孢杆菌、荧光假单胞菌、苏云金杆菌、酵母菌、绿色木霉、哈茨木霉和链霉菌组成。
6.根据权利要求1-5之一所述的一种功能性复合微生物分解鲜鱼合成鱼蛋白的方法制备得到的鱼蛋白。
7.根据权利要求6所述的鱼蛋白作为肥料的应用。
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