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一种利用基酸发酵尾液制备生物激素的方法

阅读:466发布:2020-05-25

专利汇可以提供一种利用基酸发酵尾液制备生物激素的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 属于 氨 基酸 发酵 尾液处理领域,公开了一种利用氨基酸发酵尾液制备 生物 刺 激素 的方法,其包括如下步骤:步骤1)分离、烘干以及 粉碎 ,步骤 2)浓缩,步骤3) 微生物 酶解处理,步骤4)制备海藻提取物,步骤5)制备 生物刺激素 。本发明对发酵尾液进行了处理,通过对浓缩液、酶解液、腐植酸以及海藻提取物进行合理配伍,制备出生物刺激素,能够调控作物生理过程,促进植株生长,提高产品品质。,下面是一种利用基酸发酵尾液制备生物激素的方法专利的具体信息内容。

1.一种利用基酸发酵尾液制备生物激素的方法,其包括如下步骤:步骤1)分离、烘干以及粉碎,步骤 2)浓缩,步骤3)微生物酶解处理,步骤4)制备海藻提取物,步骤5)制备生物刺激素
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
步骤1)分离、烘干以及粉碎:将氨基酸发酵尾液通过碟片分离机进行分离,收集菌体蛋白沉淀和废弃母液,再将菌体蛋白沉淀烘干,然后粉碎成菌体蛋白粉末;
步骤 2)浓缩:将步骤1)所得废弃母液浓缩至原体积的1/5,得到浓缩液;
步骤3)微生物酶解处理:将黑曲霉ATCC 16404接种到种子罐培养基中进行培养,温度控制在30℃,培养至菌浓度为1.0×108cfu/ml,得到种子液;将步骤1)所得菌体蛋白粉末添加到10倍重量的种子液中,调整pH为3.5,温度为30℃,100rpm搅拌42h,然后添加电气石粉,同时调整温度为41℃,继续以100rpm搅拌培养6h,得到酶解液;
步骤4)制备海藻提取物:将海藻晾干,粉碎成粉末,然后添加到两倍重量的6wt%的酸氢钠溶液中,浸泡30-50min,再升温至50℃,保温条件下,超声处理,然后降至室温,过滤,收集滤液,浓缩成原体积的1/3,即得海藻提取物;
步骤5)制备生物刺激素:将步骤2)所得浓缩液、步骤3)所得酶解液、腐植酸以及步骤4)所得海藻提取物按添加到搅拌罐中,采用氢调节pH为7,然后100rpm搅拌30min,最后置于4℃保存,即得。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述种子罐培养基的成分为:20g/L葡萄糖,6g/L玉米浆,2g/L蛋白胨,0.2g/L磷酸二氢钾,0.2g/L磷酸氢二钾,0.1g/L硫酸镁,0.1g/L硫酸锰,溶剂
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述电气石粉的添加量占菌体蛋白粉末的
2wt%。
5.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述超声时间为10-15min,超声频率
20KHz。
6.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤2)所得浓缩液、步骤3)所得酶解液、腐植酸以及步骤4)所得海藻提取物的质量比为30-50:20-30:10-15:7-9。
7.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述碟片分离机的转速为5000rpm,离心时间为3min。

说明书全文

一种利用基酸发酵尾液制备生物激素的方法

[0001]

技术领域

[0002] 本发明属于氨基酸发酵尾液处理领域,具体涉及一种利用氨基酸发酵尾液制备生物刺激素的方法。

背景技术

[0003] 生物刺激素一般是天然来源的、含有生物活性物质、对于植物起到很好的促进作用的一类产品,既不是农药,更不是传统肥料;生物刺激素的靶标是农作物本身,它可以改善植物的生理生化状态,对植物内部的生理系统起到一个非常好的促进作用,提高农药效果和肥料的利用率,改善农作物抵抗逆境的平,也改善农作物的最终产量和农产品品质。2013年,欧盟的一份调查研究报告中将生物刺激素分为了8个类别,包括腐植酸、符合有机物质、有益化学元素、非有机矿物(包含磷酸酯)、海藻提取物、甲壳素和壳聚糖衍生物、抗蒸腾剂、游离氨基酸。
[0004] 氨基酸发酵尾液是谷氨酸工业化生产过程中提取产品后的液体,具有CODCr高、BOD5高、菌体蛋白含量高、硫酸根(硫酸调pH)含量高、氨氮含量高及pH值(1.5-3.2)低“五高一低”的特点,其处理难度较大,成本较高,难以获得性价比较高的副产品。研究表明,氨基酸对植物的生长具备明显的促进作用。申请人之前的专利技术“2014105587445,一种利用谷氨酸废水生产液体肥料的方法”公开了一种利用氨基酸发酵废水制备液体肥料的方法,该方法利用了废弃物,制备的肥料肥效好,其中,采用6-8mol/L的高浓度盐酸,在60℃温度下搅拌水解12-16小时,以水解菌体蛋白来制备氨基酸,该方法可获得50%左右的水解率,但是高浓度的盐酸对设备造成严重腐蚀,设备更新快,加重了企业负担。如何改进上述工艺,利用发酵尾液制备生物刺激素是我们需要解决的技术问题。

发明内容

[0005] 基于申请人已有专利技术的研究,在此基础上,本发明提供了一种利用氨基酸发酵尾液制备生物刺激素的方法。
[0006] 本发明采用如下所述的技术方案是:一种利用氨基酸发酵尾液制备生物刺激素的方法,其包括如下步骤:步骤1)分离、烘干以及粉碎,步骤 2)浓缩,步骤3)微生物酶解处理,步骤4)制备海藻提取物,步骤5)制备生物刺激素。
[0007] 具体地,所述方法包括如下步骤:步骤1)分离、烘干以及粉碎:将氨基酸发酵尾液通过碟片分离机进行分离,转速为
5000rpm,离心时间为3min,收集菌体蛋白沉淀和废弃母液,再将菌体蛋白沉淀烘干,然后粉碎机粉碎成菌体蛋白粉末;
步骤 2)浓缩:将废弃母液浓缩至原体积的1/5,得到浓缩液;
步骤3)微生物酶解处理:将黑曲霉ATCC 16404接种到种子罐培养基中进行培养,温度控制在30℃,培养至菌浓度为1.0×108cfu/ml,得到种子液;将步骤1)所得菌体蛋白粉末添加到10倍重量的种子液中,调整pH为3.5,温度为30℃,100rpm搅拌42h,然后添加电气石粉,搅拌均匀,同时调整培养温度为41℃,继续培养6h,得到酶解液;
步骤4)制备海藻提取物:将海藻晾干,然后粉碎成粉末,然后添加到两倍重量的6wt%的酸氢钠溶液中,浸泡30-50min,再升温至50℃,保温条件下,超声处理,然后降至室温,过滤,收集滤液,浓缩成原体积的1/3,即得海藻提取物;
步骤5)制备生物刺激素:将浓缩液、酶解液、腐植酸以及海藻提取物按添加到搅拌罐中,采用氢调节pH为7,然后100rpm搅拌30min,最后置于4℃保存,即得。
[0008] 优选地,所述种子罐培养基的成分为:20g/L葡萄糖,6g/L玉米浆,2g/L蛋白胨,0.2g/L磷酸二氢钾,0.2g/L磷酸氢二钾,0.1g/L硫酸镁,0.1g/L硫酸锰,溶剂为水.
优选地,
所述电气石粉的添加量占菌体蛋白粉末的2wt%。
[0009] 优选地,所述超声时间为10-15min,超声频率为20KHz。
[0010] 优选地,所述浓缩液、酶解液、腐植酸以及海藻提取物的质量比为30-50:20-30:10-15:7-9。
[0011] 本发明取得的有益效果主要包括但是并不限于以下几个方面:本发明对发酵尾液进行了处理,通过对浓缩液、酶解液、腐植酸以及海藻提取物进行合理配伍,制备出生物刺激素,能够调控作物生理过程,促进植株生长,提高产品品质;
本发明采用黑曲霉产生的酶来酶解菌体蛋白,避免采用盐酸溶液,不会对设备产生腐蚀,而且黑曲霉具有裂解大分子有机物和难溶性无机物,便于作物吸收利用,改善土壤结构;
本发明通过对黑曲霉产酶条件进行优化改进,提高了菌体蛋白粉末的水解率;电气石能够自动释放负离子,负离子具有较强的氧化性,还持续发生直流静电,释放矿物质和微量元素,对微生物繁殖和产酶起促进作用;适当时间和温度的热处理可以提高菌株的产酶能以及细胞膜通透性,使得酸性蛋白酶的产量提高,从而水解蛋白的能力相应提升;
本发明通过微生物酶解法,将菌体蛋白酶解成游离氨基酸成分,其能够络合金属离子,将植物所需要的微量元素携带到植物体内,还能够直接为作物提供所需的碳源和氮源,促进植株生长和根系的发育;土壤中的微生物能在自身代谢过程中利用氨基酸合成多种植物生长调节剂,从而调控作物生理过程,促进植株生长;
海藻提取物含有植物生长所必需的无机养分,并含有丰富的细胞色素C、胺类、吲哚类化合物等植物生长物质,可协调作物新陈代谢和生理功能、促进农作物根系生长和地上部生物量和产量的增加、解决药害预防冻害寒害、对干旱、改善农产品味和缓解盐渍危害促进作物根系生长效果明显。
[0012]

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案,下面将结合本申请具体实施例,对本发明进行更加清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种利用氨基酸发酵尾液制备生物刺激素的方法,其包括如下步骤:
步骤1)分离、烘干以及粉碎:将氨基酸发酵尾液通过碟片分离机进行分离,转速为
5000rpm,离心时间为3min,收集菌体蛋白沉淀和废弃母液,再将菌体沉淀烘干,然后粉碎机粉碎成菌体蛋白粉末;
步骤 2)浓缩:将废弃母液浓缩至原体积的五分之一,得到浓缩液;
步骤3)微生物酶解处理:将黑曲霉ATCC 16404接种到种子罐培养基中进行培养,温度
8
控制在30℃,培养至菌浓度为1.0×10 cfu/ml,得到种子液;所述种子罐培养基的成分为:
20g/L葡萄糖,6g/L玉米浆,2g/L蛋白胨,0.2g/L磷酸二氢钾,0.2g/L磷酸氢二钾,0.1g/L硫酸镁,0.1g/L硫酸锰,溶剂为水;将菌体蛋白粉末添加到10倍重量的种子液中,调整pH为
3.5,温度为30℃,100rpm搅拌42h,然后添加占菌体蛋白粉末2wt%的电气石粉,搅拌均匀,同时调整培养温度为41℃,继续培养6h,得到酶解液;
步骤4)制备海藻提取物:将海藻晾干,然后粉碎成粉末,然后添加到两倍重量的6wt%的碳酸氢钠溶液中,浸泡30min,再升温至50℃,保温条件下,超声处理10min,超声频率为
20KHz,降至室温,过滤,收集滤液,浓缩成原体积的1/3,即得海藻提取物;
步骤5)制备生物刺激素:将浓缩液、酶解液、腐植酸以及海藻提取物按照30:20:10:7的质量比例添加到搅拌罐中,采用氢氧化钾调节pH为7,然后100rpm搅拌30min,最后置于4℃保存,即得。
[0013] 实施例2一种利用氨基酸发酵尾液制备生物刺激素的方法,其包括如下步骤:
步骤1)分离、烘干以及粉碎:将氨基酸发酵尾液通过碟片分离机进行分离,转速为
5000rpm,离心时间为3min,收集菌体蛋白沉淀和废弃母液,再将菌体沉淀烘干,然后粉碎机粉碎成菌体蛋白粉末;
步骤 2)浓缩:将废弃母液浓缩至原体积的五分之一,得到浓缩液;
步骤3)微生物酶解处理:将黑曲霉ATCC 16404接种到种子罐培养基中进行培养,温度控制在30℃,培养至菌浓度为1.0×108cfu/ml,得到种子液;所述种子罐培养基的成分为:
20g/L葡萄糖,6g/L玉米浆,2g/L蛋白胨,0.2g/L磷酸二氢钾,0.2g/L磷酸氢二钾,0.1g/L硫酸镁,0.1g/L硫酸锰,溶剂为水;将菌体蛋白粉末添加到10倍重量的种子液中,调整pH为
3.5,温度为30℃,100rpm搅拌42h,然后添加占菌体蛋白粉末2wt%的电气石粉,搅拌均匀,同时调整培养温度为41℃,继续培养6h,得到酶解液;
步骤4)制备海藻提取物:将海藻晾干,然后粉碎成粉末,然后添加到两倍重量的6wt%的碳酸氢钠溶液中,浸泡30-50min,再升温至50℃,保温条件下,超声处理15min,超声频率为
20KHz,降至室温,过滤,收集滤液,浓缩成原体积的1/3,即得海藻提取物;
步骤5)制备生物刺激素:将浓缩液、酶解液、腐植酸以及海藻提取物按照50:30:15:9的质量比例添加到搅拌罐中,采用氢氧化钾调节pH为7,然后100rpm搅拌30min,最后置于4℃保存,即得。
[0014] 实施例3不同处理方法对菌体蛋白水解度的影响:
本发明氨基酸发酵尾液中各组分如下(干基%):菌体蛋白35.2,氨基酸14.1,多糖类物质5.3,氨氮9.9,硫9.0,3.2,钾1.3,0.9,余量为其他。
[0015] 设置组别:以实施例1作为实验组;
对照组1:采用6mol/L的盐酸在60℃温度下搅拌水解16小时来水解菌体蛋白,其余操作同实施例1;
对照组2:采用2mol/L的盐酸在60℃温度下搅拌水解32小时来水解菌体蛋白,其余操作同实施例1;
对照组3:不添加电气石粉,其余操作同实施例1;
对照组4:温度控制在30℃,不提高温度,其余操作同实施例1。
[0016] 试验方法:采用凯氏定氮法测定蛋白质的含量;茚三比色法测定水解液中氨基酸的含量;
样品水解度的测定:
水解度(DH) 100%=(水解液中氨基酸含量/菌体蛋白总氨基酸含量)×100%;
各组别的水解度和酸性蛋白酶酶活力见表1:
表1
组别 水解度(DH)% 酶活U/ml
实验组 68.4 3504
对照组1 52.9 ----
对照组2 45.7 ----
对照组3 58.6 2891
对照组4 64.3 3166
结论:如表1所示,通过对比发现,实验组采用微生物酶解法使得菌体蛋白的水解度更高,明显优于对照组1-2常规的盐酸水解法,并且对设备无腐蚀;与对照组3-4相比,实验组的水解度和酶活均大幅提高,说明电气石粉以及适当提高温度可以提高产酶量,从而提高黑曲霉对菌体蛋白的水解度,增加氨基酸的含量。
[0017] 实施例4本发明制备的生物刺激素对葡萄产量和品质的影响。
[0018] 实验组:喷洒本发明实施例2工艺制备的产品;对照组1的产品:制备工艺为采用6mol/L的盐酸在60℃温度下搅拌水解16小时来水解菌体蛋白,其余操作步骤同实施例2;喷洒该产品;
对照组2的产品:制备工艺为采用2mol/L的盐酸在60℃温度下搅拌水解32小时来水解菌体蛋白,其余操作步骤同实施例2;喷洒该产品;
对照组3:喷洒等量水。
[0019] 供试葡萄为3年生巨峰为例,在常规施用基肥的基础上(氮磷钾1:0.5:1,按照每亩50kg施用),在葡萄春芽膨大时施用生物刺激素(实验组和对照组1-2),每亩施用量为80kg,对照组3施用同等量的水,其他种植方式相同。结果如表2所示。
[0020] 表2结论:如表2所示,与对照组3相比,实验组和对照组1-2的产品均能够有效提升葡萄的株产量和单果重,但是实验组的提升效果最好;实验组产品还能提升葡萄的品质,包括可溶性糖和维生素C的比重;可见,本发明产品可大大提升葡萄产量和品质。
[0021] 本发明还以花生以及玉米作为试验作物进行试验,其中,在花生花期的初期按照60g/亩的量喷洒本发明产品,花生产量可提高10-15%;在玉米抽穗期按照60g/亩的量喷洒本发明产品,玉米产量可提高20%左右。
[0022] 在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
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