一种氨基酸多肽的制备方法 |
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| 申请号 | CN202210213982.7 | 申请日 | 2022-03-07 | 公开(公告)号 | CN114540445B | 公开(公告)日 | 2023-09-26 |
| 申请人 | 青岛农业大学; | 发明人 | 李树文; 王沂禄; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 氨 基酸多肽的制备方法，包括以下步骤S1、将病死畜禽残体，切割搅拌，得到肉泥Ⅰ；S2、将肉泥I，加热、保温进行原位酶 水 解 ，得到肉泥II；S3、向肉泥II中加入好 氧 菌剂和增氧剂，进行交错水解，得到水解醪；S4、将水解醪，无害化处理，得到处理液；S5、将处理液，过滤，得到油水 混合液 和残渣；S6、将油水混合液，静置分层，得到油脂和所述氨基酸多肽。与 现有技术 相比，本发明工艺简单，对设备要求低，无需改变现有的生产设备和工艺，制备的氨基酸多肽的收率高，更利于作物的吸收利用，整个工艺不产生二次污染，实现了病死畜禽无害化处理，具有极大的环境价值和经济价值。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种氨基酸多肽的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种氨基酸多肽的制备方法技术领域背景技术[0002] 病死畜禽残体由肌肉、内脏、皮毛、骨头等部分构成，主要由蛋白质和脂肪组成。病死畜禽无害化处理过程一般是将收集后的病死畜禽搅拌切碎后进行140℃高温处理30min后的肉泥，经过蒸发去除水分成为肉粉，含有蛋白质和脂肪，作为肥料的蛋白质原料。该过程的蛋白质原料经过140℃和长时间的蒸发处理后，蛋白质高度变性，不利于作物的吸收利用，使用效果差。 [0003] CN112321334A公开了一种利用动物蛋白质生产的液体氨基酸肥料及其制备方法，包括以下步骤：1)将需要处理的动物和/或动物下脚料搅碎，得到搅碎物；2)将动物和/或动物下脚料与碱液在50‑90℃下加热搅拌混合，使pH为13以上，水解后静置分层，取出水解液备用；3)调节水解液的pH为8‑9后，调节温度为60‑90℃，保温12‑72小时后，即得氨基酸肥料。该发明得到的液体氨基酸肥料可直接提供农作物营养，有利于作物的吸收，但其水解过程需要加入大量的碱液，对设备的防腐要求较高，氨基酸肥料的产率较低，不适合工业化生产。 [0004] 因此，亟需开发一种氨基酸多肽的制备方法，以克服现有技术的不足。 发明内容[0005] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种氨基酸多肽的制备方法，其提高了氨基酸多肽的产率，且制备的氨基酸多肽的植物利用率高，更利于作物的吸收利用。 [0006] 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案： [0007] 一种氨基酸多肽的制备方法，包括以下步骤： [0008] S1、将病死畜禽残体，切割搅拌，得到肉泥Ⅰ； [0009] S2、将步骤S1得到的肉泥I，加热、保温水解后，得到肉泥II； [0011] S4、将步骤S3得到的水解醪，高温无害化处理，得到处理液； [0012] S5、将步骤S4得到的处理液，过滤，得到油水混合液和残渣； [0013] S6、将步骤S5得到的油水混合液，静置分层，得到油脂和所述氨基酸多肽。 [0014] 优选地，步骤S2中所述加热为加热至48‑52℃，所述保温的时间为2.5‑3.5h。 [0015] 优选地，步骤S3中所述好氧菌剂由地衣芽孢杆菌、普通高温放线菌和土芽孢杆菌组成。 [0016] 进一步优选地，所述地衣芽孢杆菌、普通高温放线菌和土芽孢杆菌的质量比为1‑3：0.5‑1.5：1；最优选为2：1：1。 [0017] 优选地，所述好氧菌剂的加入量，以肉泥I重量计，为106‑107个/克。 [0019] 进一步优选地，所述增氧剂的加入量为肉泥I重量的0.5‑1％。 [0020] 优选地，步骤S3中所述交错水解为：在48‑52℃下维持6‑8h后，将温度升高至58‑62℃维持2.5‑3.5h，继续升温至68‑72℃维持2.5‑3.5h。 [0021] 优选地，步骤S4中所述高温无害化处理为：在140℃下维持30min。 [0022] 优选地，步骤S5中所述过滤为：在95‑100℃下过300目筛。 [0023] 优选地，步骤S6中所述静置分层的温度为95‑98℃。 [0024] 优选地，所述氨基酸多肽可为氨基酸多肽水溶液、氨基酸多肽浓缩液和氨基酸多肽粉中的任一种。 [0025] 本发明还提供了上述制备方法制备的氨基酸多肽在氨基酸水溶肥、有机肥和生物有机肥中的应用。 [0026] 本发明还提供了一种肥料，包括上述制备方法制备的氨基酸多肽。 [0027] 本发明的有益效果为： [0028] (1)本发明的原位酶水解，利用畜禽残体本身存在的酶系水解肉泥，从肉泥内部打破蛋白质的结构产生氨基酸多肽，产生的部分氨基酸多肽为下一步好氧菌剂的快速生长提供了营养，再通过外部加入好氧菌剂，用长时降解(边繁殖边水解)、梯级式升温、逐级变性蛋白、渗透式水解的设计，创新性的与肉泥内部酶系交错水解，协同分工，内外共同作用，从而提高水解效率，极大的提高了氨基酸多肽的产率和植物吸收率。 [0029] (2)本发明的制备方法分离出的三类物质均有回收使用价值，分离出的油脂可用于生物柴油的原料、残渣可用于钙磷原料，氨基酸多肽可作为有机氮原料，整个工艺不产出二次污染，实现了病死畜禽无害化处理，具有极大的环境价值和经济价值。 [0030] (3)相比现有技术，本发明工艺简单，对设备要求低，无需改变生产设备和工艺，制备的氨基酸多肽的收率高，且更利于作物的吸收利用，适合推广应用。 具体实施方式[0031] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。 [0032] 在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。 [0033] 当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同意义。实施例中地衣芽孢杆菌购自中国工业微生物菌种保藏管理中心，产品编号为CICC 10092，普通高温放线菌购自中国工业微生物菌种保藏管理中心，产品编号为CICC 24226，采用的土芽孢杆菌购自中国农业微生物菌种保藏管理中心，产品编号为ACCC 02530。 [0034] 一种氨基酸多肽的制备方法，包括以下步骤： [0035] S1、切割搅拌：将病死畜禽残体，切割搅拌，得到肉泥Ⅰ； [0036] S2、原位酶水解：将步骤S1得到的肉泥I打入化制罐内，加热至48‑52℃，维持2.5‑3.5h，每30min搅拌1次，每次搅拌1‑2min，利用畜禽体内的酶系水解肉泥I，得到肉泥II； [0037] S3、好氧菌剂交错水解：向步骤S2得到的肉泥II中加入好氧菌剂和增氧剂，在48‑52℃下培养6‑8h，每30mim搅拌1次，每次搅拌10min，使3种菌快速生长繁殖，并在蛋白质的诱导下产生大量的蛋白酶，将温度提高到58‑62℃，维持2.5‑3.5h，每30min搅拌一次，每次搅拌1‑2min；然后将温度继续提高到68‑72℃，维持2.5‑3.5h，每30min搅拌一次，每次搅拌 1‑2min，该过程通过外部加入好氧菌剂采用长时降解(边繁殖边水解)、梯级式升温、逐级变性蛋白、渗透式水解的设计，创新性的与肉泥内部酶系交错水解，协同分工，内外共同作用，从而提高水解效率，得到含有油脂、氨基酸多肽溶液、残渣的产物，即水解醪； [0038] 所述好氧菌剂由质量比为1‑3：0.5‑1.5：1的地衣芽孢杆菌、普通高温放线菌和土芽孢杆菌组成； [0039] 所述好氧菌剂的加入量，以肉泥I重量计，为106‑107个/克；其中，所述地衣芽孢杆菌和土芽孢杆菌采用液体发酵方式活化，所述普通高温放线菌采用固体发酵培养方式活化，所述普通高温放线菌以孢子数量为依据添加； [0040] 所述增氧剂为过碳酸钠或过碳酸钙，加入量为肉泥I重量的0.5‑1％； [0041] S4、无害化处理：将化制罐内得到的水解醪的温度提高至140℃，维持30min，进行高温无害化处理，得到处理液； [0042] S5、高温过滤：将步骤S4得到的处理液，在95‑100℃下，通过300目不锈钢过滤网过滤，过滤后的液体称为油水混合液，过滤后的残渣，主要以碎骨为主，将残渣烘干、粉碎，作为钙、磷元素的原料； [0043] S6、油水分离：将步骤S5得到的油水混合液放入储液罐，温度维持在95‑98℃，通过静置分层以溢流方式除油，得到油脂，自然降温冷却后，贮藏于冷库，用作生物柴油的原料销售，由于该油脂未经过酸碱水解处理，油品热值高；除油后的液体即为氨基酸多肽。 [0044] 其中，所述氨基酸多肽的固形物含量为10‑17％。 [0045] 优选地，所述氨基酸多肽可直接进行无菌灌装为氨基酸多肽溶液；也可以再打入化制罐内，在110℃下进行浓缩，浓缩后可直接进行无菌灌装为氨基酸多肽浓缩液；氨基酸多肽浓缩液可进行喷雾干燥，制成含水量小于13％的氨基酸多肽粉。 [0046] 本发明还提供了上述制备方法制备的氨基酸多肽在氨基酸水溶肥、有机肥和生物有机肥中的应用。 [0047] 本发明还提供了一种肥料，包括上述制备方法制备的氨基酸多肽。 [0048] 实施例1 [0049] 一种氨基酸多肽的制备方法，包括以下步骤： [0050] S1、切割搅拌：将病死畜禽残体，切割搅拌，得到肉泥Ⅰ； [0051] S2、原位酶水解：将步骤S1得到的肉泥I打入化制罐内，加热至50℃，维持3h，每30min搅拌1次，每次搅拌1‑2min，利用畜禽体内的酶系水解肉泥I，得到肉泥II； [0052] S3、好氧菌剂交错水解：向步骤S2得到的肉泥II中加入好氧菌剂和增氧剂，在50℃下培养6h，每30mim搅拌1次，每次搅拌10min，使3种菌快速生长繁殖，将温度提高到60℃，维持3h，每30min搅拌一次，每次搅拌1‑2min；然后将温度继续提高到70℃，维持3h，每30min搅拌一次，每次搅拌1‑2min，得到水解醪； [0053] 所述好氧菌剂由质量比为2：1：1的地衣芽孢杆菌、普通高温放线菌和土芽孢杆菌组成； [0054] 所述好氧菌剂的加入量，以肉泥I重量计，为106个/克；其中，所述地衣芽孢杆菌和土芽孢杆菌采用液体发酵方式活化，所述普通高温放线菌采用固体发酵培养方式活化，所述普通高温放线菌以孢子数量为依据添加； [0055] 所述增氧剂为过碳酸钙，加入量为肉泥I重量的0.65％； [0056] S4、无害化处理：将化制罐内得到的水解醪的温度提高至140℃，维持30min，进行高温无害化处理，得到处理液； [0057] S5、高温过滤：将步骤S4得到的处理液，在95‑100℃下，通过300目不锈钢过滤网过滤，过滤后的液体称为油水混合液，过滤后的残渣，主要以碎骨为主，将残渣烘干、粉碎，作为钙、磷元素的原料； [0058] S6、油水分离：将步骤S5得到的油水混合液放入储液罐，温度维持在95‑98℃，通过静置分层以溢流方式除油，得到油脂，自然降温冷却后，贮藏于冷库，用作生物柴油的原料销售，由于该油脂未经过酸碱水解处理，油品热值高；除油后的液体即为氨基酸多肽。 [0059] 实施例2 [0060] 本实施与实施例1的区别在于： [0061] S2、原位酶水解：将步骤S1得到的肉泥I打入化制罐内，加热至52℃，维持2.5h，每30min搅拌1次，每次搅拌1‑2min，利用畜禽体内的酶系水解肉泥I，得到肉泥II； [0062] S3、好氧菌剂交错水解：向步骤S2得到的肉泥II中加入好氧菌剂和增氧剂，在52℃下培养7h，每30mim搅拌1次，每次搅拌10min，使3种菌快速生长繁殖，将温度提高到62℃，维持2.5h，每30min搅拌一次，每次搅拌1‑2min；然后将温度继续提高到72℃，维持2.5h，每30min搅拌一次，每次搅拌1‑2min，得到水解醪； [0063] 所述好氧菌剂由质量比为3：0.5：1的地衣芽孢杆菌、普通高温放线菌和土芽孢杆菌组成； [0064] 所述增氧剂为过碳酸钙，加入量为肉泥I重量的1％。 [0065] 实施例3 [0066] 本实施与实施例1的区别在于： [0067] S2、原位酶水解：将步骤S1得到的肉泥I打入化制罐内，加热至48℃，维持3.5h，每30min搅拌1次，每次搅拌1‑2min，利用畜禽体内的酶系水解肉泥I，得到肉泥II； [0068] S3、好氧菌剂交错水解：向步骤S2得到的肉泥II中加入好氧菌剂和增氧剂，在48℃下培养8h，每30mim搅拌1次，每次搅拌10min，使3种菌快速生长繁殖，将温度提高到58℃，维持3.5h，每30min搅拌一次，每次搅拌1‑2min；然后将温度继续提高到68℃，维持3.5h，每30min搅拌一次，每次搅拌1‑2min，得到水解醪； [0069] 所述好氧菌剂由质量比为1：1.5：1的地衣芽孢杆菌、普通高温放线菌和土芽孢杆菌组成； [0070] 所述增氧剂为过碳酸钙，加入量为肉泥I重量的0.5％。 [0071] 对比例1 [0072] 本对比例与实施例1的区别在于：所述好氧菌剂由质量比为8：1：3的地衣芽孢杆菌、普通高温放线菌和土芽孢杆菌组成。 [0073] 对比例2 [0074] 本对比例与实施例1的区别在于：所述好氧菌剂由质量比为0.5：4：1的地衣芽孢杆菌、普通高温放线菌和土芽孢杆菌组成。 [0075] 对比例3 [0076] 根据CN112321334A制备的氨基酸肥料。 [0077] 各实施例与对比例收集得到的油脂、残渣和氨基酸多肽的产量，结果如表1所示。 [0078] 表1 [0079] [0080] 由表1可知，本发明的氨基酸多肽的制备方法，投入1吨病死畜禽，含水量65％，可产生用于生物柴油原料的油脂87‑105kg，用作钙磷原料的残渣135‑198kg，氨基酸多肽溶液650kg。相比现有技术，分离出的三类物质均有回收使用价值，整个工序不产生二次污染，具有极大的环境价值和经济价值。 [0081] 同时，通过对比例1和对比例2可以发现，当改变好氧菌剂中地衣芽孢杆菌、普通高温放线菌和土芽孢杆菌的质量比时，其制备的氨基酸多肽溶液的固形物含量小于10％，导致氨基酸多肽粉的产量明显降低。 [0082] 实施例4 [0083] 实施地点：青岛农业大学即墨实验田，土壤各项参数：有机质含量8.56g·kg‑1，水‑1 ‑1 ‑1解氮135mg·kg ，有效磷68mg·kg ，速效钾325mg·kg ，pH6.30。 [0084] 实验作物：草莓 [0085] 实验对象：实施例1‑3、对比例1‑3制备的氨基酸多肽溶液、清水[0086] 实验方法：每组设三次重复实验，与微量元素肥(Mn+Zn+B≥20g/L)复配，采用相同的水肥条件，草莓定植后喷施氨基酸多肽溶液(兑水稀释500倍)3次，间隔20‑25d喷1次，每2 次用量为每667m 150毫升。 [0087] 实验结果如表2所示。 [0088] 表2 [0089]组别 产量kg/亩 实施例1 1891 实施例2 1768 实施例3 1838 对比例1 1714 对比例2 1661 对比例3 1738 清水 1565 [0090] 由上表可知，相比现有的氨基酸肥料，本发明制备的氨基酸多肽可以提高草莓亩产量，植物吸收利用率更高，更利于作物的吸收利用。 [0091] 综上可知，本发明的原位酶水解，利用畜禽残体本身存在的酶系水解肉泥，从肉泥内部打破蛋白质的结构产生氨基酸多肽，产生的部分氨基酸多肽为下一步好氧菌剂的快速生长提供了营养，再通过外部加入好氧菌剂，用长时降解(边繁殖边水解)、梯级式升温、逐级变性蛋白、渗透式水解的设计，创新性的与肉泥内部酶系交错水解，协同分工，内外共同作用，从而提高水解效率，极大的提高了氨基酸多肽的产率和植物吸收率。相比现有技术，本发明工艺简单，对设备要求低，无需改变生产设备和工艺，制备的氨基酸多肽的收率高，且更利于作物的吸收利用，适合推广应用。 |
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