水解氨基酸制備方法
【專利摘要】本發(fā)明關(guān)于一種水解氨基酸制備方法，其制備步驟包括：集中：將皮毛廢棄物集中至一容器；混合：將堿性反應(yīng)液與該皮毛廢棄物混合得到一預(yù)混合物；電解：電解該預(yù)混合物產(chǎn)生離子反應(yīng)得到一第一次反應(yīng)物；中和：于該第一次反應(yīng)物內(nèi)加入酸性反應(yīng)液，使該酸性反應(yīng)液與該第一次反應(yīng)物產(chǎn)生酸堿中和而得到第二次反應(yīng)物，其即為水解氨基酸成品。
【專利說明】水解氨基酸制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要揭示一種水解氨基酸制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]各種家禽屠宰后的羽毛以及不適于作羽絨制品的皮毛廢棄物必須妥善處理，以免發(fā)生惡臭造成環(huán)境污染。處理方式主要以焚化或掩埋為主，但皮毛不易焚燒，且焚燒時(shí)會(huì)造成空氣污染。另外，掩埋地同樣耗費(fèi)土地利用空間。焚化及掩埋處理均無法達(dá)到廢棄物回收再利用的目的。
[0003]羽毛中的蛋白質(zhì)含量一般占羽毛總成份的80%?90%之間，主要成分為二硫鍵(-S-S-)的角蛋白(a -keratin),羽毛角蛋白由氨基酸組成,含硫氨基酸(Cys、Met等)占11%?12%，其中的硫原子是構(gòu)成二硫鍵的基礎(chǔ)。大部分為疏水性氨基酸，疏水性氨基酸分布在角蛋白的外周，少量親水性氨基酸及基團(tuán)包容于肽鍵及蛋白質(zhì)骨架的內(nèi)部。肽鍵為右手α -螺旋(alpha_helices)，3條右手α -螺旋結(jié)合成繩狀的左手螺旋而構(gòu)成原纖維(Protofibril)，原纖維內(nèi)3條肽鍵之間由二硫鍵互接，原纖維之間的9個(gè)集合組成巨纖維(Macrofibril)，眾多平行狀的巨纖維通過二硫鍵相互結(jié)合，構(gòu)成了羽毛的基本單元。
[0004]角蛋白肽鏈間有豐富的二硫鍵(-S-S-)連接，形成結(jié)實(shí)緊密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以天然羽毛角蛋白是不溶于水的，傳統(tǒng)的角蛋白水解方法大致上有物理法、化學(xué)法與生物處理法。
[0005]物理法為直接將羽毛磨成粉末狀并運(yùn)用于農(nóng)作物肥料，但羽毛粉末顆粒粗導(dǎo)致不易被農(nóng)作物吸收，且羽毛所含氨基酸尚未轉(zhuǎn)化可供植物直接吸收。
[0006]化學(xué)法為一定濃度的酸加熱水解蛋白質(zhì)可破壞色氨酸(tryptophan)，絲氨酸及酪氨酸則部份被破壞，傳統(tǒng)酸解方法溫度約在110?120°c。然而由于傳統(tǒng)酸解方法溫度過高，導(dǎo)致蛋白質(zhì)于80°C時(shí)產(chǎn)生變質(zhì)使得分子結(jié)構(gòu)遭到破壞，因此傳統(tǒng)酸解方法得到的水解氨基酸用于植物施肥將導(dǎo)致植物難以吸收。
[0007]生物處理法為以微生物或酵素水解，其能夠裂解二硫鍵而暴露出蛋白質(zhì)而完全溶解，即為羽毛角蛋白。但以微生物分解而得的氨基酸僅能單獨(dú)使用而無法添加其它成份，避免其它成份遭到微生物分解，大大局限了水解氨基酸的運(yùn)用范圍。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于:傳統(tǒng)水解氨基酸制備方法所得到的水解氨基酸無法直接作為肥料使用且制造過程中的溫度過高導(dǎo)致氨基酸變質(zhì)。
[0009]為此，本發(fā)明所提供的一種水解氨基酸制備方法，其制備方法步驟包括:集中:將皮毛廢棄物集中至一容器；混合:在室溫下，將pH值為10?12的堿性反應(yīng)液、該皮毛廢棄物以及水混合12?48小時(shí)而得到預(yù)混合物，該堿性反應(yīng)液、該皮毛廢棄物以及該水的重量百分比依序?yàn)?5?8%、30?40%以及52?65%;電解:電解該預(yù)混合物得到第一次反應(yīng)物；以及中和:于該第一次反應(yīng)物內(nèi)加入PH值為3?6的酸性反應(yīng)液，該酸性反應(yīng)液與該第一次反應(yīng)物的重量百分比依序?yàn)?3?5%與95?97%，使得該酸性反應(yīng)液與該第一次反應(yīng)物產(chǎn)生酸堿中和反應(yīng)而得到第二次反應(yīng)物，其即為水解氨基酸成品。
[0010]其中于該混合步驟中，更佳的方案為該室溫為20?30°C。
[0011]其中于該混合步驟中，該水的重量百分比為65%。
[0012]其中于該混合步驟中，更佳的方案為該堿性反應(yīng)液的pH值為10.5?11。
[0013]其中于該混合步驟中，更佳的方案為該混合時(shí)間為24?48小時(shí)。
[0014]其中于該中和步驟中，更佳的方案為該酸性反應(yīng)液的pH值為4.5?5。
[0015]本發(fā)明的主要技術(shù)特征在于:通過電解反應(yīng)，使皮毛廢棄物在室溫下即可生成大量的第二次反應(yīng)物，其具有細(xì)小分子并能夠單獨(dú)作為肥料使用或是能夠另行添加其它添加物使用，并且大幅減少皮毛廢棄物的體積或重量，將皮毛廢棄物資源化再利用。
[0016]本發(fā)明的次要技術(shù)特征在于:電解步驟中溫度保持在不超過50°C，電解時(shí)間為24小時(shí)，將預(yù)混合物的分子裂化至納米尺度而得到液態(tài)的第一次反應(yīng)物。由于電解步驟中溫度不超過50°C，因此第一次反應(yīng)物的分子結(jié)構(gòu)不會(huì)完全遭到破壞而避免產(chǎn)生變質(zhì)。
[0017]本發(fā)明水解氨基酸制備方法與現(xiàn)有技術(shù)相比取得了如下技術(shù)效果:
[0018]1.本發(fā)明水解氨基酸制備方法通過電解反應(yīng)，使皮毛廢棄物A在室溫下即可高選擇性生成大量的第二次反應(yīng)物I，其具有細(xì)小分子并能夠單獨(dú)作為肥料使用或是能夠另行添加其它添加物使用，并且大幅減少皮毛廢棄物A的體積或重量，將皮毛廢棄物A資源化再利用。
[0019]2.本發(fā)明水解氨基酸制備方法于電解步驟中溫度保持在不超過50°C，電解時(shí)間為24小時(shí)，將預(yù)混合物E的分子裂化至納米尺度而得到液態(tài)的第一次反應(yīng)物G。由于電解步驟中溫度不超過50°C，因此第一次反應(yīng)物G的分子結(jié)構(gòu)不會(huì)完全遭到破壞而避免產(chǎn)生變質(zhì)。
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明水解氨基酸制備方法的流程圖；
[0022]圖2為本發(fā)明水解氨基酸制備方法的集中步驟示意圖，表示皮毛廢棄物集中至一容器；
[0023]圖3為本發(fā)明水解氨基酸制備方法的混合步驟示意圖，表示堿性反應(yīng)液、皮毛廢棄物以及水混合；
[0024]圖4為圖3的延續(xù)，表示堿性反應(yīng)液、皮毛廢棄物以及水混合而得到預(yù)混合物；
[0025]圖5為本發(fā)明水解氨基酸制備方法的電解步驟示意圖，表示使用一電解機(jī)電解預(yù)混合物；
[0026]圖6為圖5的延續(xù)，表示預(yù)混合物電解后得到液態(tài)的第一次反應(yīng)物；
[0027]圖7為本發(fā)明水解氨基酸制備方法的中和步驟示意圖，表示于第一次反應(yīng)物內(nèi)加入酸性反應(yīng)液；
[0028]圖8為圖7的延續(xù)，表示酸性反應(yīng)液與第一次反應(yīng)物產(chǎn)生酸堿中和反應(yīng)而得到第二次反應(yīng)物；
[0029]圖9為本發(fā)明水解氨基酸制備方法的第二次反應(yīng)物電解示意圖。
[0030]附圖標(biāo)記說明:A_皮毛廢棄物；B_容器；C_喊性反應(yīng)液；D-水；E_預(yù)混合物；F-電解機(jī)；G_第一次反應(yīng)物；H-酸性反應(yīng)液；1_第二次反應(yīng)物。

【具體實(shí)施方式】
[0031 ] 以下是實(shí)施例及其試驗(yàn)數(shù)據(jù)等，但本發(fā)明的內(nèi)容并不局限于這些實(shí)施例的范圍。
[0032]請參照圖1，為本發(fā)明水解氨基酸制備方法的流程示意圖。本發(fā)明水解氨基酸制備方法包括有以下步驟:集中、混合、電解以及中和。各步驟詳細(xì)敘述于后。
[0033]集中:請參照圖2，首先將皮毛廢棄物A (如羽毛)集中至一容器B。
[0034]混合:請參照圖3及圖4，在室溫下，將pH值為10?12的堿性反應(yīng)液C (如氫氧化鉀溶液、氫氧化鈉溶液、氫氧化鋰溶液、氫氧化銫溶液等堿性溶液)、皮毛廢棄物A以及水D混合12?48小時(shí)而得到預(yù)混合物E，堿性反應(yīng)液C、皮毛廢棄物A以及水D的重量百分比依序?yàn)?5?8%、30?40%以及52?65%。于此混合步驟中，更佳的方案為堿性反應(yīng)液C的pH值為10.5?11，室溫為20?30°C，混合時(shí)間為24?48小時(shí)。堿性反應(yīng)液C的pH值控制于10.5?11之間使得皮毛廢棄物A內(nèi)的羽毛角蛋白中的二硫鍵有效地被破壞，是提高羽毛中小分子量蛋白含量的有效方法之一。但由于堿性反應(yīng)液C會(huì)破壞氨基酸的旋光性，產(chǎn)生大量的D型氨基酸，無法被植物吸收利用，所以應(yīng)避免使用過高堿濃度，堿性反應(yīng)液C的pH值控制于10.5?11之間是較佳的控制范圍。再者，混合時(shí)間過長會(huì)導(dǎo)致所有氨基酸殘基間的肽鍵斷裂，生成大量消旋氨基酸，因此將混合時(shí)間控制在24?48小時(shí)之間，既達(dá)到破壞羽毛蛋白結(jié)構(gòu)中二硫鍵目的，又不至于生成大量的游離氨基酸。
[0035]電解:請參照圖5及圖6，使用一電解機(jī)F電解預(yù)混合物E產(chǎn)生離子反應(yīng)，且電解步驟中溫度保持在不超過50°C，電解時(shí)間為24小時(shí)，將預(yù)混合物E的分子裂化至納米尺度而得到液態(tài)的第一次反應(yīng)物G。由于電解步驟中溫度不超過50°C，因此第一次反應(yīng)物G的分子結(jié)構(gòu)不會(huì)完全遭到破壞而避免產(chǎn)生變質(zhì)。
[0036]中和:請參照圖7及圖8，于第一次反應(yīng)物G內(nèi)加入pH值為3?6的酸性反應(yīng)液H (如鹽酸、木醋酸等酸性溶液)，酸性反應(yīng)液H與第一次反應(yīng)物G的重量百分比依序?yàn)?3?5%與95?97%，使得酸性反應(yīng)液H與第一次反應(yīng)物G產(chǎn)生酸堿中和反應(yīng)而得到第二次反應(yīng)物I，其即為水解氨基酸成品。于此中和步驟中，更佳的方案為酸性反應(yīng)液H的pH值為
4.5?5。通過酸性反應(yīng)液H的pH值為4.5?5與呈堿性的第一次反應(yīng)物G酸堿中和而調(diào)整第二次反應(yīng)物I的PH值，使其呈中性。再者，請參照圖9，第二次反應(yīng)物I能夠再使用電解機(jī)F再進(jìn)行電解，電解時(shí)間為24小時(shí)，使第二次反應(yīng)物I的分子更加細(xì)小，使得第二次反應(yīng)物I作為肥料時(shí)能夠讓植物更快速吸收。
[0037]第二次反應(yīng)物I以皮毛廢棄物A為氨基酸載體，氨基酸(Amino acid)是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位，賦予蛋白質(zhì)特定的分子結(jié)構(gòu)形態(tài)，蛋白質(zhì)經(jīng)水解后，即生成20多種α -氨基酸，如甘氨酸、丙胺酸、天冬胺酸、谷胺酸等。而氨基酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)中有氨基(一 NH2gr0Up)，其為有機(jī)的微細(xì)分子(organic molecules)并可以被識(shí)別為:堿性基團(tuán)(NH2)和酸性基團(tuán)-羧酸基(—COOH group )。
[0038]第二次反應(yīng)物I具有2.6%的全氮(N)、3.55%的全磷酐(P2O5)與3.6%的全氧化鉀(K2O),因此第二次反應(yīng)物I具有大量作為肥料相當(dāng)重要的氮(N)、磷(P)、鉀(K)等三大重要元素，氮可以促進(jìn)植物的莖和葉子的生長，磷具有增進(jìn)莊稼早熟及顆粒飽滿作用，鉀可以促進(jìn)植物的生長和發(fā)育。
[0039]第二次反應(yīng)物I，即水解氨基酸成品，由于氨基酸本身的特性，對植物生長特別是光合作用具有促進(jìn)作用，尤其是甘氨酸，其可增加植物葉綠素含量，提高酶的活性，促進(jìn)二氧化碳的滲透，使光合作用更加旺盛，對提高作物質(zhì)量，增加維生素和糖的含量都有著重要作用。
[0040]作物生長發(fā)育過程需要各種營養(yǎng)元素與物質(zhì)，這些營養(yǎng)元素與物質(zhì)的吸收數(shù)量比例以及在作物內(nèi)的平衡狀況，對作物的營養(yǎng)生理影響很大，可直接關(guān)系到作物果實(shí)的質(zhì)量，而氨基酸正是解決這一問題的關(guān)鍵成份，植物噴施或灌施氨基酸營養(yǎng)液肥可增加植物體內(nèi)所需的各種營養(yǎng)元素，加劇干物質(zhì)的積累和從植物根部或葉部向其它部位的運(yùn)轉(zhuǎn)速度和數(shù)量，調(diào)節(jié)大量元素、微量元素以及各種營養(yǎng)成份的比例和平衡狀態(tài)，從而起到調(diào)節(jié)植物正常生長的作用。
[0041]氮(N)、磷(P)、鉀(K)等三大重要元素是作物體內(nèi)所必需的物質(zhì)。作物會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)缺乏某些元素的癥狀，其原因是可被作物吸收的有效部分含量太少，而氨基酸可與難溶性元素發(fā)生螯合反應(yīng)，對作物所需元素產(chǎn)生保護(hù)作用，并生成溶解度好、易被作物吸收的螯合物，從而有利于植物吸收。在此氨基酸正是起到絡(luò)合劑的作用。
[0042]以上所述的實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種水解氨基酸制備方法，其特征在于包含以下步驟: 集中:將皮毛廢棄物集中至一容器； 混合:在室溫下，將pH值為10?12的堿性反應(yīng)液、該皮毛廢棄物以及水混合12?48小時(shí)而得到預(yù)混合物，該堿性反應(yīng)液、該皮毛廢棄物以及該水的重量百分比依序?yàn)?5?8%,30 ?40% 以及 52 ?65% ； 電解:電解該預(yù)混合物得到第一次反應(yīng)物；以及 中和:于該第一次反應(yīng)物內(nèi)加入PH值為3?6的酸性反應(yīng)液，該酸性反應(yīng)液與該第一次反應(yīng)物的重量百分比依序?yàn)?3?5%與95?97%，使得該酸性反應(yīng)液與該第一次反應(yīng)物產(chǎn)生酸堿中和反應(yīng)而得到第二次反應(yīng)物，其即為水解氨基酸成品。
2.如權(quán)利要求1所述的水解氨基酸制備方法，其中于混合步驟中，該室溫為20?30。。。
3.如權(quán)利要求1所述的水解氨基酸制備方法，其中于混合步驟中，該水的重量百分比為 65%。
4.如權(quán)利要求1所述的水解氨基酸制備方法，其中于混合步驟中，該堿性反應(yīng)液的pH值為10.5?11。
5.如權(quán)利要求1所述的水解氨基酸制備方法，其中于混合步驟中，該混合時(shí)間為24?48小時(shí)。
6.如權(quán)利要求1所述的水解氨基酸制備方法，其中于中和步驟中，該酸性反應(yīng)液的pH值為4.5?5。
7.如權(quán)利要求1所述的水解氨基酸制備方法，其中于混合步驟中，該堿性反應(yīng)液為氫氧化鉀溶液、氫氧化鈉溶液、氫氧化鋰溶液或氫氧化銫溶液。
8.如權(quán)利要求1所述的水解氨基酸制備方法，其中于中和步驟中，該酸性反應(yīng)液為鹽酸或木醋酸。
【文檔編號(hào)】C05C11/00GK104419949SQ201310547178
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月22日
【發(fā)明者】李旻諺 申請人:李旻諺