一種酶解發(fā)酵制備海藻液體肥料的工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種酶解發(fā)酵制備海藻液體肥料的工藝，采用復(fù)合酶解和多菌種共同發(fā)酵的方式將海藻中難以利用的大分子物質(zhì)降解為小分子多糖、單糖、含氮化合物，而且產(chǎn)生大量的土壤有益菌和多種特效代謝產(chǎn)物，提高海藻肥料的生物活性，避免了海藻肥料生產(chǎn)過(guò)程中強(qiáng)堿、高溫、高壓的破壞，完全保留了海藻中豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。本發(fā)明產(chǎn)品海藻酸含量40～60g/L，比目前報(bào)道的酶解法、堿解法、酸解法及單純的微生物發(fā)酵法提高30%以上，有效活菌數(shù)≥20億/mL。產(chǎn)品集天然營(yíng)養(yǎng)成分、抗生物質(zhì)、植物激素于一體，具有有機(jī)肥料、微生物肥料、微量元素肥料“三肥合一”的復(fù)合功效，應(yīng)用前景廣闊。
【專利說(shuō)明】一種酶解發(fā)酵制備海藻液體肥料的工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種酶解發(fā)酵制備海藻液體肥料的工藝，屬于肥料制造領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]海藻是一種來(lái)源豐富的海洋生物，廣泛應(yīng)用于食品、工業(yè)原料、植物性藥材。將海藻應(yīng)用于農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)生產(chǎn)已有幾百年歷史。海藻肥是一類純天然、無(wú)毒副作用的新型肥料，它含有豐富的非含N有機(jī)物和一定數(shù)量的氨基酸、蛋白質(zhì)和微量營(yíng)養(yǎng)元素外，還含有海洋生物特有的海藻多糖、藻朊酸、高度不飽和脂肪酸和陸生植物稀有的鋅、溴、碘等礦物元素以及豐富的維生素C、B2、B12、D、E、K等多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，具有提高作物產(chǎn)量、改善品質(zhì)和增強(qiáng)作物的抗旱、耐寒、抗病性等作用。因此，利用海藻生產(chǎn)有機(jī)肥料成為當(dāng)今新型肥料研究的重要熱點(diǎn)之一。
[0003]海藻肥料的生產(chǎn)方法對(duì)產(chǎn)品生物活性物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)成分含量的影響極大，即使含量相同活性的差異也很大。海藻肥的生產(chǎn)方法一般可分為化學(xué)水解法、物理提取法、酶解法、生物發(fā)酵法等，還有從海藻工業(yè)的廢棄物中提取生物活性物質(zhì)再經(jīng)科學(xué)配制而成的肥料。目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)廠家主要采取化學(xué)水解法生產(chǎn)海藻肥，采用化學(xué)法最大的劣勢(shì)在于強(qiáng)堿高溫會(huì)破壞海藻內(nèi)源物質(zhì)的活性；物理提取法是采用高溫低壓冷卻的工藝達(dá)到海藻細(xì)胞壁破碎的目的，優(yōu)于化學(xué)水解法，但生產(chǎn)條件苛刻，生產(chǎn)成本較高，產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化存在著較大的困難。生物發(fā)酵法的原理是利用微生物以海藻等為養(yǎng)分的代謝過(guò)程中產(chǎn)生的多種酶將構(gòu)成海藻的大分子物質(zhì)降解成小分子、水溶性的物質(zhì)，因?yàn)榘l(fā)酵過(guò)程中沒(méi)有化學(xué)法的強(qiáng)堿和高溫，也沒(méi)有物理法的高壓和低溫，因此最大限度的保留了海藻中的生物活性物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，且都能被植物吸收利用，因此生物發(fā)酵法逐漸成為海藻肥料生產(chǎn)的途徑。但目前以生物發(fā)酵法制備海藻肥料還存在很多的缺陷，一是發(fā)酵微生物菌種單一，產(chǎn)生的酶系單一，難以真正降解海藻的大分子物質(zhì)，影響海藻肥料的作用效果，二是生物發(fā)酵法制備海藻肥料還存在采用微生物發(fā)酵菌種對(duì)土壤無(wú)任何有益作用，單純的增加了生產(chǎn)成本。因此目前采用生物發(fā)酵法生產(chǎn)海藻肥料的企業(yè)大多采用同時(shí)加入酸堿的復(fù)合方式，不同存在破壞、損失海藻中活性因子等營(yíng)養(yǎng)元素的弊端。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決生物發(fā)酵法制備海藻肥料存在難以徹底降解海藻大分子物質(zhì)、海藻肥料效果較差、生產(chǎn)成本較高等弊端，本發(fā)明的目的在于提供一種酶解發(fā)酵制備海藻液體肥料的工藝，采用復(fù)合酶解和多菌種共同發(fā)酵的方式將海藻中難以利用的大分子物質(zhì)降解為小分子多糖、單糖、含氮化合物，而且產(chǎn)生大量的土壤有益菌和多種特效代謝產(chǎn)物，提高海藻肥料的生物活性，降低生物發(fā)酵法生產(chǎn)海藻肥料的生產(chǎn)成本。
[0005]本發(fā)明上述目的是通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的:
本發(fā)明提供一種酶解發(fā)酵制備海藻液體肥料的工藝，其特征在于具體包括以下步驟:
(I)海藻預(yù)處理:用清水沖洗海藻，去除雜質(zhì)，浙干；用刀將海藻切成3?5cm長(zhǎng)短；用pH6.5?7.0的0.l%Ca (OH) 2溶液對(duì)滸苔進(jìn)行3次浸泡，每次15min，進(jìn)行脫鹽護(hù)色處理；85°C條件下烘干，最后磨粉，過(guò)40目篩；
(2)超聲波酶解:加入海藻質(zhì)量8?10倍水，調(diào)整pH6.8?7.2 ;按海藻質(zhì)量比加入2?3%糖化酶、I?2%非淀粉多糖酶，40?60°C下超聲波輔助酶解2?4h，超聲功率400w，頻率 25kHz ；
(3)發(fā)酵液調(diào)配:向酶解液中加入海藻質(zhì)量比的3.0?5.0%葡萄糖、2.0?3.0%酵母膏、0.3 ?0.5% 磷酸二氫鉀、0.02%MgS04.7Η20、0.01%CaCl2, pH 調(diào)至 7.0 ?7.2 ;
(4)好氧發(fā)酵:選用液體發(fā)酵罐，裝液量為60?70%(體積比)，接種枯草芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、和黑曲霉，接種量分別為2?3%、2?3%、1?2% (體積比)，控制發(fā)酵溫度28?37°C，轉(zhuǎn)速150?300rpm，通氣量10?20L/min ;在此發(fā)酵條件下發(fā)酵8?12h ;
(5)過(guò)濾:發(fā)酵結(jié)束后過(guò)濾得上清液，固形物進(jìn)入復(fù)混肥生產(chǎn)；
(6)復(fù)配:按發(fā)酵液質(zhì)量比3?5%分別加入解磷解鉀菌和固氮菌；加入銅、鐵、鋅、猛、硼等微量元素，總量為30?40g/L。
[0006]上述的海藻可以是海帶、滸苔、馬尾藻中的一種或兩種的混合物。
[0007]上述微量元素的為螯合態(tài)，螯合銅、螯合鐵、螯合鋅、螯合錳及硼酸的質(zhì)量比例為:2?3:4?6:1?2:2?3:3?4。
[0008]本發(fā)明提供一種酶解發(fā)酵制備海藻液體肥料的工藝，避免了海藻肥料生產(chǎn)過(guò)程中強(qiáng)堿、高溫、高壓的破壞作用，通過(guò)復(fù)合酶解微生物發(fā)酵代謝過(guò)程中產(chǎn)生的各種酶系降解海藻大分子物質(zhì)，完全保留了海藻中豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。本發(fā)明產(chǎn)品海藻酸含量40?60g/L，比目前報(bào)道的酶解法、堿解法、酸解法及單純的微生物發(fā)酵法提高30%以上，有效活菌數(shù)> 20億 /mL0
[0009]本發(fā)明提供一種酶解發(fā)酵制備海藻液體肥料的工藝，該發(fā)明產(chǎn)品集天然營(yíng)養(yǎng)成分、抗生物質(zhì)、植物激素于一體，具有有機(jī)肥料、微生物肥料、微量元素肥料“三肥”復(fù)合功效，一是富含枯草芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、黑曲霉，且外源性加入的土壤有益微生物能促進(jìn)植物監(jiān)理一個(gè)健壯壯大的根系，增強(qiáng)其對(duì)土壤養(yǎng)分、水分與氣體的吸收利用；可增大植物莖桿的維管束細(xì)胞，加快水、養(yǎng)分和光合產(chǎn)物的運(yùn)輸；能促進(jìn)植物細(xì)胞分裂，有效促進(jìn)植物生長(zhǎng)；二是本發(fā)明提供的功能性海藻肥料富含海藻酸鈉，是天然的土壤調(diào)理劑，有利于形成水穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)不可缺少的皎潔物質(zhì)一土壤膠體，促進(jìn)、改良土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，改善土壤內(nèi)部空隙，協(xié)調(diào)土壤中固、液、氣三者的比例，增強(qiáng)土壤生物活力，促進(jìn)速效養(yǎng)分的釋放，提高土壤對(duì)酸堿的緩沖性和保肥、蓄水能力；三是肥料產(chǎn)品中添加了螯合態(tài)的銅、鐵、鋅、錳及硼酸等微量元素；四是生產(chǎn)反應(yīng)溫和，功能活性成分損失小。
[0010]本發(fā)明提供一種酶解發(fā)酵制備海藻液體肥料的工藝，功能性海藻肥料產(chǎn)品可直接作用于植物，也可用于土壤基肥。

【具體實(shí)施方式】
[0011]實(shí)施例1:
一種酶解發(fā)酵制備海藻液體肥料的工藝，具體制備步驟如下:
(O海帶預(yù)處理:用清水沖洗海帶，去除雜質(zhì)，浙干；用刀將海帶切成3?5cm長(zhǎng)短；用pH6.5?7.0的0.l%Ca (OH) 2溶液對(duì)滸苔進(jìn)行3次浸泡，每次15min，進(jìn)行脫鹽護(hù)色處理；85°C條件下烘干，最后磨粉，過(guò)40目篩；
(2)超聲波酶解:加入海帶質(zhì)量8倍水，調(diào)整pH6.8?7.2 ;按海帶質(zhì)量比加入3%糖化酶、2%非淀粉多糖酶，40?60°C下超聲波輔助酶解2h，超聲功率400w，頻率25kHz ；
(3)發(fā)酵液調(diào)配:向酶解液中加入海帶質(zhì)量比的3.0%葡萄糖、2.0%酵母膏、0.3%磷酸二氫鉀、0.02%MgS04.7Η20、0.01%CaCl2, pH 調(diào)至 7.0 ?7.2 ;
(4)好氧發(fā)酵:選用液體發(fā)酵罐，裝液量為60?70%(體積比)，接種枯草芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、和黑曲霉，接種量分別為2%、3%、2% (體積比)，控制發(fā)酵溫度28?37°C，轉(zhuǎn)速150?300rpm，通氣量10?20L/min ;在此發(fā)酵條件下發(fā)酵12h ；
(5)過(guò)濾:發(fā)酵結(jié)束后過(guò)濾得上清液，固形物進(jìn)入復(fù)混肥生產(chǎn)；
(6)復(fù)配:按發(fā)酵液質(zhì)量比3%、5%分別加入解磷解鉀菌和固氮菌；加入銅、鐵、鋅、錳、硼等微量元素，總量為30g/L，螯合銅、螯合鐵、螯合鋅、螯合錳及硼酸的質(zhì)量比例為:
2:6:1:3:4ο
[0012]實(shí)施例2:
一種酶解發(fā)酵制備海藻液體肥料的工藝，具體制備步驟如下:
(1)滸苔預(yù)處理:用清水沖洗滸苔，去除雜質(zhì)，浙干；用刀將滸苔切成3?5cm長(zhǎng)短；用pH6.5?7.0的0.l%Ca (OH) 2溶液對(duì)滸苔進(jìn)行3次浸泡，每次15min，進(jìn)行脫鹽護(hù)色處理；85°C條件下烘干，最后磨粉，過(guò)40目篩；
(2)超聲波酶解:加入滸苔質(zhì)量9倍水，調(diào)整pH6.8?7.2 ;按滸苔質(zhì)量比加入2%糖化酶、1%非淀粉多糖酶，40?60°C下超聲波輔助酶解4h，超聲功率400w，頻率25kHz ；
(3)發(fā)酵液調(diào)配:向酶解液中加入滸苔質(zhì)量比的5.0%葡萄糖、3.0%酵母膏、0.5%磷酸二氫鉀、0.02%MgS04.7Η20、0.01%CaCl2, pH 調(diào)至 7.0 ?7.2 ;
(4)好氧發(fā)酵:選用液體發(fā)酵罐，裝液量為60?70%(體積比)，接種枯草芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、和黑曲霉，接種量分別為3%、2%、2% (體積比)，控制發(fā)酵溫度28?37°C，轉(zhuǎn)速150?300rpm,通氣量10?20L/min ;在此發(fā)酵條件下發(fā)酵8h ；
(5)過(guò)濾:發(fā)酵結(jié)束后過(guò)濾得上清液，固形物進(jìn)入復(fù)混肥生產(chǎn)；
(6)復(fù)配:按發(fā)酵液質(zhì)量比5%、3%分別加入解磷解鉀菌和固氮菌；加入銅、鐵、鋅、錳、硼等微量元素，總量為35g/L，螯合銅、螯合鐵、螯合鋅、螯合錳及硼酸的質(zhì)量比例為:3:4:2:2:3ο
[0013]實(shí)施例3:
一種酶解發(fā)酵制備海藻液體肥料的工藝，具體制備步驟如下:
(O馬尾藻預(yù)處理:用清水沖洗馬尾藻，去除雜質(zhì)，浙干；用刀將馬尾藻切成3?5cm長(zhǎng)短；用pH6.5?7.0的0.l%Ca (OH)2溶液對(duì)滸苔進(jìn)行3次浸泡，每次15min，進(jìn)行脫鹽護(hù)色處理；85°C條件下烘干，最后磨粉，過(guò)40目篩；
(2)超聲波酶解:加入馬尾藻質(zhì)量10倍水，調(diào)整pH6.8?7.2 ;按馬尾藻質(zhì)量比加入
2.5%糖化酶、1.5%非淀粉多糖酶，40?60°C下超聲波輔助酶解3h，超聲功率400w，頻率25kHz ；
(3)發(fā)酵液調(diào)配:向酶解液中加入馬尾藻質(zhì)量比的4.0%葡萄糖、2.5%酵母膏、0.4%磷酸二氫鉀、0.02%MgS04.7Η20、0.01%CaCl2, pH 調(diào)至 7.0 ?7.2 ;
(4)好氧發(fā)酵:選用液體發(fā)酵罐，裝液量為60?70%(體積比)，接種枯草芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、和黑曲霉，接種量分別為2.5%、2.5%、1.5%(體積比)，控制發(fā)酵溫度28?37°C，轉(zhuǎn)速150?300rpm，通氣量10?20L/min ;在此發(fā)酵條件下發(fā)酵1h ；
(5)過(guò)濾:發(fā)酵結(jié)束后過(guò)濾得上清液，固形物進(jìn)入復(fù)混肥生產(chǎn)；
(6)復(fù)配:按發(fā)酵液質(zhì)量比4%、4%分別加入解磷解鉀菌和固氮菌；加入銅、鐵、鋅、錳、硼等微量元素，總量為40g/L，螯合銅、螯合鐵、螯合鋅、螯合錳及硼酸的質(zhì)量比例為:
2:4:1:3:4ο
[0014]以上實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其進(jìn)行限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)被發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而對(duì)這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明所要求保護(hù)的技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種酶解發(fā)酵制備海藻液體肥料，其特征在于制備工藝具體包括以下步驟: (1)海藻預(yù)處理:用清水沖洗海藻，去除雜質(zhì)，浙干；用刀將海藻切成3?5cm長(zhǎng)短；用pH6.5?7.0的0.l%Ca (OH) 2溶液對(duì)滸苔進(jìn)行3次浸泡，每次15min，進(jìn)行脫鹽護(hù)色處理；85°C條件下烘干，最后磨粉，過(guò)40目篩； (2)超聲波酶解:加入海藻質(zhì)量8?10倍水，調(diào)整pH6.8?7.2 ;按海藻質(zhì)量比加入2?3%糖化酶、I?2%非淀粉多糖酶，40?60°C下超聲波輔助酶解2?4h，超聲功率400w，頻率 25kHz ； (3)發(fā)酵液調(diào)配:向酶解液中加入海藻質(zhì)量比的3.0?5.0%葡萄糖、2.0?3.0%酵母膏、0.3 ?0.5% 磷酸二氫鉀、0.02%MgS04.7Η20、0.01%CaCl2, pH 調(diào)至 7.0 ?7.2 ; (4)好氧發(fā)酵:選用液體發(fā)酵罐，裝液量為60?70%(體積比)，接種枯草芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、和黑曲霉，接種量分別為2?3%、2?3%、1?2% (體積比)，控制發(fā)酵溫度28?37°C，轉(zhuǎn)速150?300rpm，通氣量10?20L/min ;在此發(fā)酵條件下發(fā)酵8?12h ； (5)過(guò)濾:發(fā)酵結(jié)束后過(guò)濾得上清液，固形物進(jìn)入復(fù)混肥生產(chǎn)； (6)復(fù)配:按發(fā)酵液質(zhì)量比3?5%分別加入解磷解鉀菌和固氮菌；加入銅、鐵、鋅、猛、硼等微量元素，總量為30?40g/L。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種酶解發(fā)酵制備海藻液體肥料，其特征在于所述海藻是海帶、滸苔、馬尾藻中的一種或兩種的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種酶解發(fā)酵制備海藻液體肥料，其特征在于所述微量元素為螯合態(tài)，螯合銅、螯合鐵、螯合鋅、螯合猛及硼酸的質(zhì)量比例為:2?3:4?6:1?2:2?3:3 ?4。
【文檔編號(hào)】C05G3/00GK104262008SQ201410514569
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】董書(shū)閣, 侯文杰, 侯文燕, 董靜靜, 段智崗, 代書(shū)強(qiáng) 申請(qǐng)人:青島嘉瑞生物技術(shù)有限公司