本發(fā)明屬于肥料制備領(lǐng)域,具體涉及一種蟲體小分子蛋白漿和氨基酸肥料及其生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù):
1、肥料是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基石,對(duì)于作物的生長(zhǎng)和發(fā)育至關(guān)重要。復(fù)合肥因其含有多種植物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)元素而受到廣泛應(yīng)用。肥料市場(chǎng)上的種類繁多,多肽復(fù)合肥與普通復(fù)合肥是其中的兩種主要類型。普通復(fù)合肥僅包含基本的營(yíng)養(yǎng)元素,不含多肽類物質(zhì)。而多肽復(fù)合肥除了含有氮、磷、鉀等基本元素外,還另外添加了多肽類物質(zhì),這些多肽類物質(zhì)通常是從動(dòng)植物中提取得到,具有刺激植物生長(zhǎng)、提高抗逆性等多種生物活性。多肽復(fù)合肥中因含有一定量的生物活性多肽,能夠刺激植物的生長(zhǎng)、發(fā)育,提高抗逆性,促進(jìn)植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收和利用,改善農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)。
2、專利cn?115094107?a公開了一種制備大豆多肽組合物及多肽氨基酸肥料的方法,該大豆多肽組合物的制備步驟為:采用堿性蛋白酶和中性蛋白酶組成的復(fù)合蛋白酶對(duì)經(jīng)滅菌的豆粕進(jìn)行酶解,獲得豆粕酶解物;再采用枯草芽孢桿菌對(duì)所述豆粕酶解物發(fā)酵46-52小時(shí),制得所述大豆多肽組合物。該申請(qǐng)中大豆多肽組合物中蛋白質(zhì)水解率達(dá)到48.5%,制備的大豆多肽組合物穩(wěn)定高,直接儲(chǔ)存不易變質(zhì),可直接應(yīng)用于制備多肽氨基酸肥料。但該專利中酶解時(shí)復(fù)合蛋白酶用量較高,使得復(fù)合蛋白酶的生產(chǎn)成本較高。此外,微生物發(fā)酵技術(shù)得到的多肽、氨基酸運(yùn)用于肥料中,往往會(huì)出現(xiàn)多肽、蛋白質(zhì)含量低、不穩(wěn)定、水解緩慢、易出現(xiàn)未分解的活體等問題。
3、目前對(duì)植物蛋白、氨基酸和多肽的研究較多,而對(duì)動(dòng)物蛋白、氨基酸和多肽相關(guān)的研究還較少。白星花金龜是鞘翅目金龜甲科昆蟲,廣泛分布于中國(guó)及周邊國(guó)家,分幼蟲和成蟲兩個(gè)生長(zhǎng)階段。在成蟲期,它是一種重要的農(nóng)業(yè)害蟲,然而其幼蟲不會(huì)危害作物,且可以將農(nóng)業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)的昆蟲蛋白與脂肪,鑒于幼蟲本身蛋白質(zhì)含量較高,將其進(jìn)行有效利用轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的資源是一個(gè)很有意義的想法。
4、因此,研發(fā)一種以白星花金龜為原料發(fā)酵制備小分子蛋白漿,并將其運(yùn)用于肥料中,對(duì)于提高資源利用率和農(nóng)作物品質(zhì)具有重要意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足,本發(fā)明提供了一種蟲體小分子蛋白漿和氨基酸肥料及其生產(chǎn)工藝,利用酶解法和發(fā)酵法將白星花金龜蟲轉(zhuǎn)化為小分子蛋白漿,并將該小分子蛋白漿制作成氨基酸肥料,該氨基酸肥料生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單,具有較好的穩(wěn)定性,能夠顯著促進(jìn)農(nóng)作物的品質(zhì)。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
3、本發(fā)明第一方面提供了一種蟲體小分子蛋白漿,其粗蛋白含量≥16.24%;天冬氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、谷氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、胱氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、絡(luò)氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸、組氨酸和精氨酸的總含量≥16.29%。
4、本發(fā)明第二方面提供了一種蟲體小分子蛋白漿的生產(chǎn)工藝,包括以下制備步驟:
5、(1)取干燥、粉碎后的白星花金龜蟲體和香蕉皮混合均勻,滅菌,得到復(fù)合白星花金龜粉末;
6、(2)向步驟(1)的復(fù)合白星花金龜粉末中加入3-10質(zhì)量倍數(shù)的純水,再加入堿性蛋白酶,攪拌均勻,將ph調(diào)節(jié)至8-10后,在25-55℃下酶解2-8h,滅酶,得到白星花金龜酶解液;
7、(3)將步驟(2)的白星花金龜酶解液ph調(diào)節(jié)為5-7,再向其中接種混菌種子液,在25-40℃下振蕩培養(yǎng)3-7天,得到蟲體小分子蛋白漿。
8、在一些實(shí)施方式中,所述白星花金龜蟲體和香蕉皮的質(zhì)量比為(30-45):1。
9、優(yōu)選地,所述白星花金龜蟲體和香蕉皮的質(zhì)量比為40:1。
10、在一些實(shí)施方式中,所述步驟(2)中堿性蛋白酶的用量分別為復(fù)合白星花金龜粉末的0.5-1.5wt%,所用堿性蛋白酶的酶活≥200000u/g。
11、優(yōu)選地,所述步驟(2)中堿性蛋白酶的用量分別為復(fù)合白星花金龜粉末的1wt%。
12、在一些實(shí)施方式中,所述混菌種子液的用量為白星花金龜酶解液的1-5wt%;所述混菌種子液包括質(zhì)量比為(1-2):1馴化后的米曲霉種子液和馴化后的植物乳植物桿菌種子液;所述馴化后的米曲霉種子液和馴化后的植物乳植物桿菌種子液的濃度均為(1-10)×108cfu/ml。
13、優(yōu)選地,所述混菌種子液的用量為白星花金龜酶解液的3wt%;所述混菌種子液包括質(zhì)量比為1.5:1馴化后的米曲霉種子液和馴化后的植物乳植物桿菌種子液;所述馴化后的米曲霉種子液和馴化后的植物乳植物桿菌種子液的濃度均為(3-7)×108cfu/ml。
14、進(jìn)一步優(yōu)選地,所述米曲霉為米曲霉cicc?40214、植物乳植物桿菌為植物乳植物桿菌cicc?10345。
15、在一些實(shí)施方式中,所述馴化的步驟為:
16、s1:分別挑取活化后的米曲霉或植物乳植物桿菌接種到滅菌后、ph為5-7、含有1-5wt%復(fù)合白星花金龜粉末的液體培養(yǎng)基中,在25-40℃、振蕩的條件下培養(yǎng)5-10天,得到米曲霉一次馴化液和植物乳植物桿菌一次馴化液;
17、s2:將步驟s1的米曲霉一次馴化液或植物乳植物桿菌一次馴化液分別接種到滅菌后、ph為5-7、含有5-10wt%復(fù)合白星花金龜粉末的液體培養(yǎng)基中,在25-40℃、振蕩的條件下培養(yǎng)5-10天,得到米曲霉二次馴化液和植物乳植物桿菌二次馴化液;
18、s3:將步驟s2的米曲霉二次馴化液或植物乳植物桿菌二次馴化液分別接種到滅菌后、ph為5-7、含有10-20wt%復(fù)合白星花金龜粉末的液體培養(yǎng)基中,在25-40℃、振蕩的條件下培養(yǎng)5-10天,得到米曲霉三次馴化液或植物乳植物桿菌三次馴化液;
19、s4:取步驟s3的米曲霉三次馴化液或植物乳植物桿菌三次馴化液在平板培養(yǎng)基進(jìn)行涂布,在25-40℃下培養(yǎng)1-5天,得到馴化后的米曲霉和馴化后的植物乳植物桿菌。
20、本發(fā)明第三方面提供了一種氨基酸肥料,按照質(zhì)量份數(shù)計(jì),包括以下原料:肥料基料80-100份、蟲體小分子蛋白漿1-20份、穩(wěn)定劑1-25份、增效劑1-5份;
21、所述肥料基料為氮磷鉀大量元素肥和/或中微量元素肥;
22、所述蟲體小分子蛋白漿為上述方案所述的蟲體小分子蛋白漿。
23、在一些實(shí)施方式中,所述穩(wěn)定劑包含椰油酰胺甜菜堿、聚醚多元醇、聚乙烯吡咯烷酮和海藻糖。
24、優(yōu)選地,所述穩(wěn)定劑包含質(zhì)量比為(1-10):(1-10):1:(1-5)的椰油酰胺甜菜堿、聚醚多元醇、聚乙烯吡咯烷酮和海藻糖。
25、在一些實(shí)施方式中,所述增效劑的原料包括亞硫酸鈉溶液、稀硫酸溶液、黃腐酸、硫酸鉀、作物秸稈、硝化抑制劑、脲酶抑制劑、河泥、貝殼粉、麥飯石、磷酸二氫銨和維生素b。
26、所述增效劑的制備方法參考專利cn?109627094a。
27、本發(fā)明第四方面提供了一種氨基酸肥料的生產(chǎn)工藝,包括以下步驟:
28、先將穩(wěn)定劑與蟲體小分子蛋白漿混合均勻,得到混合物,再將混合物與肥料基料、增效劑混合均勻,得到所述氨基酸肥料。
29、本發(fā)明利用酶解法結(jié)合發(fā)酵法將白星花金龜蟲轉(zhuǎn)化為小分子蛋白漿,申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)嚴(yán)格控制酶解和發(fā)酵過程中的工藝參數(shù),有利于提高蟲體小分子蛋白漿中氨基酸和粗蛋白的含量。首先,本發(fā)明選擇一定量的堿性蛋白酶對(duì)破碎后的白星花金龜蟲體和香蕉皮進(jìn)行酶解,通過控制酶濃度、酶解時(shí)間、酶解溫度、環(huán)境ph和底物濃度來調(diào)控酶解過程,將白星花金龜蟲體和香蕉皮中難以降解的大分子降解為小分子,有利于后續(xù)米曲霉和植物乳植物桿菌對(duì)小分子的吸收,并將其轉(zhuǎn)化為氨基酸和多肽,提高原料的利用率。其次,本發(fā)明對(duì)米曲霉和植物乳植物桿菌先進(jìn)行了馴化,在馴化期間分別提高復(fù)合白星花金龜粉末,以提高米曲霉和植物乳植物桿菌對(duì)復(fù)合白星花金龜粉末的適應(yīng)性和選擇性,復(fù)合白星花金龜粉末中的香蕉皮富含碳水化合物、纖維素和礦物質(zhì)等,控制香蕉皮與白星花金龜粉的質(zhì)量比,能夠使香蕉皮在為米曲霉和植物乳植物桿菌提供碳源和營(yíng)養(yǎng)元素、促進(jìn)它們對(duì)白星花金龜粉的生物利用的同時(shí),避免營(yíng)養(yǎng)過剩使得微生物產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)性抑制,使白星花金龜粉的轉(zhuǎn)化率降低,進(jìn)而降低蟲體小分子蛋白漿中粗蛋白和氨基酸的含量。
30、此外,一般的發(fā)酵多肽或蛋白液體的穩(wěn)定性較差,不易儲(chǔ)存,而本發(fā)明將椰油酰胺甜菜堿、聚醚多元醇、聚乙烯吡咯烷酮和海藻糖按照一定的質(zhì)量比共同使用,研發(fā)出一種穩(wěn)定劑,并將其與蟲體小分子蛋白漿共同應(yīng)用,該穩(wěn)定劑中的有效物質(zhì)能夠與蟲體小分子蛋白漿中的多肽、氨基酸等形成穩(wěn)定的絡(luò)合或螯合結(jié)構(gòu),顯著提高蟲體小分子蛋白漿的穩(wěn)定性,進(jìn)而延長(zhǎng)氨基酸肥料的儲(chǔ)存時(shí)間。
31、最后,本發(fā)明將肥料基料、蟲體小分子蛋白漿、穩(wěn)定劑和增效劑進(jìn)行復(fù)配,得到一種穩(wěn)定性高、能夠顯著提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的氨基酸肥料,有利于農(nóng)業(yè)的發(fā)展。
32、與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果如下:
33、1、本發(fā)明將白星花金龜蟲體和香蕉皮作為原料,使用酶解法結(jié)合微生物發(fā)酵法對(duì)其進(jìn)行發(fā)酵,得到一種高蛋白、氨基酸的小分子蛋白漿,該小分子蛋白漿的生產(chǎn)工藝溫和、環(huán)保無污染,具有較高的性價(jià)比。
34、2、本發(fā)明對(duì)所用的微生物米曲霉和植物乳植物桿菌進(jìn)行馴化,提高米曲霉和植物乳植物桿菌對(duì)復(fù)合白星花金龜粉末的適應(yīng)性和選擇性,對(duì)白星花金龜粉有較好的生物利用率,進(jìn)而提高蟲體小分子蛋白漿中粗蛋白和氨基酸的含量。
35、3、本發(fā)明將發(fā)酵得到的蟲體小分子蛋白漿運(yùn)用于肥料中得到一種氨基酸肥料,該肥料具有較好的穩(wěn)定性,且對(duì)農(nóng)作物的品質(zhì)具有較好的改善作用。