[0001] 本发明涉及肥料技术领域，更具体地，涉及一种难消化富氮废弃物水热解聚方法及其制备的植保液。

[0002] 区别于新鲜畜禽加工废弃物、鸡粪等易消化富氮废弃物，餐厨垃圾或禽类粪污经厌氧发酵产生的富氮废渣液—沼液沼渣，微生物再消化难度大，堆肥、还田等营养循环利用方式效率较低。高温化制肉骨粉是病死畜禽残体在高温高压下蒸发去除水分而得，该过程蛋白质高度变性，微生物和植物难以直接消化与吸收，另外，由于肉骨粉病源携带、同源性等问题已被国家禁止流入饲料行业，故当前主要用作有机肥料的原料。当前肉骨粉的资源转化以发酵或酶解法为主，发酵制备生物有机肥的过程中，与纤维等有机质混合不均匀，很容易出现腐败恶臭，兹生有害菌等情况，并且会出现发酵失败或发酵不彻底；酶法相对而言专一性更强，但酶成本和酶解效果限制了其大规模应用。酸碱等化学法存在对反应器腐蚀、需要酸碱调和、存在废水排放等缺点，亟需开发绿色高效的肉骨粉资源转化方法，以满足日益增长的肉骨粉安全处置与高值利用压力。肉骨粉、沼气工程废渣液等多源难消化富氮废弃物协同处理是未来废弃物资源化利用的发展趋势。现有技术公开了一种利用畜禽无害化处理的废水与肉骨粉生产氨基酸肥的方法，处理步骤如下：⑴、酶法催化水解：病死畜禽无害化处理所得的肉骨粉与有机废水按1：3‑1：4比例混合均匀，加入胰蛋白酶500‑1000U/g原料，在pH7.0，70℃下酶解10‑16小时；⑵、酸水解：将酶法催化水解液加工业盐酸调解盐酸浓度为2‑3mol/L，105‑110℃水解6‑10小时，待氨基酸转化率超过60％，即可降温至50‑70℃，过滤除去固形物，用高浓度氨水中和至pH3.0‑3.5，并调整至游离氨基酸含量大于10％。上述处理方法是通过酶催化水解结合酸水解的解聚工艺不仅会产生酸水解废液，存在废水排放问题，且得到的氨基酸解聚液中氨基酸种类有限，不具有良好的促根生芽效果。

[0003] 本发明的目的是克服现有难消化富氮废弃物资源解聚方法不环保，存在酸解废水排放问题，且解聚液作为植保液不具有良好的促根生芽效果的缺陷和不足，提供一种难消化富氮废弃物的解聚方法，将难消化富氮废弃物通过水热解聚制备得到植保液，不仅操作简单，无需酸水解，且得到的解聚液中含有天冬氨酸、精氨酸、亮氨酸等多种氨基酸成分，可有效促进生根发芽，还含有鸟氨酸、蛋氨酸、脯氨酸等成分，更有利于盐胁迫条件下植物的生长。

[0004] 本发明上述目的通过以下技术方案实现：

[0005] 一种肉骨粉的解聚方法，其特征在于，包括如下步骤：

[0006] 将难消化富氮废弃物与水混合进行水热反应，反应温度100～180℃，反应时间30～60min，固液分离得到富氨基酸解聚液。

[0007] 其中，需要说明的是：

[0008] 本发明将难消化的富氮废弃物与水混合进行水热反应，水热自催化过程可将难消化富氮废弃物解聚为以水溶性氨基酸小肽为主的富氨基酸解聚液，温度过高或反应时间过长会发生氨基酸变性、降解为无机氮等反应。

[0009] 本发明方法采用的水热解聚过程无化学试剂添加、无需额外加压，不仅步骤简单，且无需后续酸水解处理，无废水产生，不存在废水排放问题。

[0010] 本发明的难消化富氮废弃物解聚产物无需处理可以直接进行植保施用，具有显著的促进植物生根发芽以及抗逆的效果。

[0011] 优选地，所述反应温度为120～180℃。

[0012] 进一步优选地，所述反应时间为60min。

[0013] 在具体实施方式中，本发明的难消化的富氮废弃物可以为肉骨粉、沼气工程富氮废渣液等，优选为二者混合物。

[0014] 肉骨粉与沼气工程富氮废渣液混合解聚可以同时将沼渣沼液中的难以消化的大分子物质解聚为小分子营养物质，在实际场景应用中，不仅步骤简单，而且易于与上游病死动物高温化制过程衔接，易于与其他种养废物处置与循环利用环节结合，实际应用价值大。

[0015] 在具体实施方式中，本发明的解聚方法主要针对的肉骨粉为病死畜禽残体高温化处理所得肉骨粉。此类肉骨粉为高温化制肉骨粉，病死畜禽残体在高温高压下蒸发去除水分而得，该过程蛋白质高度变性，微生物和植物难以直接消化与吸收，其氨基酸解聚难度较大。餐厨垃圾或禽类粪污经厌氧发酵产生的富氮废渣液—沼液沼渣，微生物再消化难度大，堆肥、还田等营养循环利用方式效率较低。利用本发明的解聚方法可以将上述难消化的富氮废弃物充分解聚得到优质的解聚液体，应用于植保施用，具有显著的促进植物生根发芽以及抗逆的效果。

[0016] 在具体实施方式中，难消化的富氮废弃物水热反应的含水量可优选为10‑20wt％，例如10wt％。

[0017] 本发明还具体保护一种植保液，所述植保液由上述难消化的富氮废弃物的解聚方法制备得到。

[0018] 本发明的难消化的富氮废弃物的解聚方法制备得到的解聚液不仅固体转化率高，还可以显著提高氨基酸得率及氨基酸浓度，且解聚产物中含有多种促根发芽的氨基酸，例如含有天冬氨酸、缬氨酸、精氨酸、亮氨酸、色氨酸、蛋氨酸、鸟氨酸、脯氨酸。

[0019] 在具体应用中，优选地，所述植保液中含有天冬氨酸、缬氨酸、精氨酸、亮氨酸、色氨酸和蛋氨酸。

[0020] 难消化的富氮废弃物解聚液中的天冬氨酸、缬氨酸可以促进种子萌发和幼苗发育，精氨酸、亮氨酸可以促进根部的生长发育，色氨酸是内源激素生长素吲哚乙酸合成的前体，蛋氨酸是植物内源激素乙烯合成的前体，吲哚乙酸和乙烯可以促进种子萌发。

[0021] 在具体应用中，还可进一步优选，所述植保液中还含有鸟氨酸和脯氨酸。

[0022] 盐胁迫条件下，植物除了生长发育还需某些特殊氨基酸，例精氨酸、鸟氨酸和蛋氨酸是合成多胺的主要物质，多胺影响DNA，RNA和蛋白质的生物合成，促进植物生长发育，延缓衰老，提高植物的抗病性，由于多胺可以清除植物中的自由基，它们还可以在一定程度上保护膜免受氧化损伤。脯氨酸是一种多功能氨基酸，参与植物中许多细胞信号通路，在各种胁迫下积累，并触发或参与细胞防御，包括维持渗透压稳态、调节细胞氧化还原状态和清除活性氧。

[0023] 进一步优选地，所述植保液中氨基酸的质量含量如下：

[0024] 所述植保液中氨基酸的质量含量如下：天冬氨酸0.1～0.2％、缬氨酸0.05～0.1％、精氨酸0.03～0.05％、亮氨酸0.07～0.1％、色氨酸0.001～0.02％、蛋氨酸0.01～
0.03％。

[0025] 更进一步优选地，所述植保液中氨基酸的质量含量如下：天冬氨酸0.1～0.2％、缬氨酸0.05～0.1％、精氨酸0.03～0.05％、亮氨酸0.07～0.1％、色氨酸0.001～0.02％、蛋氨酸0.01～0.03％、鸟氨酸0.004～0.01％、脯氨酸0.08～0.15％。

[0026] 本发明还具体保护一种上述方法制备得到的植保液在植物促根生芽中的应用。

[0027] 本发明还具体保护一种上述方法制备得到的植保液在盐胁迫条件下植物促根生芽中的应用。

[0028] 本发明的难消化的富氮废弃物解聚液氨基酸种类较多，且富含上述可促进根部生长发育和促进吲哚乙酸和乙烯合成的氨基酸成分，进而可以促进植物种子萌发和根系生长。且本发明的肉骨粉解聚液中的氨基酸还可以促进多胺的合成，提高植物的抗病性和保护膜免受氧化损伤，并具有维持渗透压稳态、调节细胞氧化还原状态和清除活性等作用，进而在盐胁迫条件下也可以具有良好的促根生芽效果，可以广泛应用于植保液领域。

[0029] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0030] 本发明的难消化的富氮废弃物的解聚方法将难消化的富氮废弃物肉骨粉和沼气工程富氮废渣液水热自催化解聚为以水溶性氨基酸、小肽为主的富氨基酸植保液。水热解聚过程无化学试剂添加、无需额外加压，不仅步骤简单，且无需后续酸水解处理，无废水产生，不存在废水排放问题。

[0031] 且本发明制备得到的难消化的富氮废弃物解聚液中含有天冬氨酸、缬氨酸、精氨酸、亮氨酸、色氨酸、蛋氨酸、鸟氨酸、脯氨酸等氨基酸，可促进根部生长发育和促进吲哚乙酸和乙烯合成，进而可以促进植物种子萌发和根系生长，氨基酸还可以促进多胺的合成，提高植物的抗病性和保护膜免受氧化损伤，并具有维持渗透压稳态、调节细胞氧化还原状态和清除活性等作用，进而在盐胁迫条件下也可以具有良好的促根生芽效果，可以广泛应用于植保液领域。附图说明

[0032] 图1为实施例1‑10的氨基酸浓度检测结果。

[0033] 图2为实施例11‑20的氨基酸浓度检测结果。

[0034] 下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非另有说明，本发明实施例采用的原料试剂为常规购买的原料试剂。

[0035] 实施例1～10

[0036] 一种难消化富氮废弃物水热解聚方法，包括如下步骤：

[0037] 将肉骨粉与水混合加入水热反应釜中，总含水量为10％，搅拌反应，反应结束后所得产物进行固液分离，液体即为富氨基酸解聚液。

[0038] 具体反应条件如表1：

[0039] 表1.实施例1～10反应条件

[0040]序号 S1中反应温度 S1中反应时间
实施例1 100℃ 30min
实施例2 100℃ 60min
实施例3 120℃ 30min
实施例4 120℃ 60min
实施例5 140℃ 30min
实施例6 140℃ 60min
实施例7 160℃ 30min
实施例8 160℃ 60min
实施例9 180℃ 30min
实施例10 180℃ 60min

[0041] 实施例11～20

[0042] 一种难消化富氮废弃物水热解聚方法，包括如下步骤：

[0043] 将肉骨粉与餐厨垃圾沼气工程废渣液混合加入水热反应釜中，将含水量调整为10％，搅拌反应，反应结束后所得产物进行固液分离，液体即为富氨基酸解聚液；

[0044] 具体反应条件如表2：

[0045] 表2.实施例11～20反应条件

[0046]

[0047]

[0048] 对比例1

[0049] 一种难消化富氮废弃物水热解聚方法，包括如下步骤：

[0050] 将肉骨粉与餐厨垃圾沼气工程废渣液混合，含水率调整为10％，加入2wt％碱性蛋白酶50℃解聚4天，液体即为解聚液。

[0051] 对比例2

[0052] 一种难消化富氮废弃物水热解聚方法，包括如下步骤：

[0053] 将肉骨粉与水混合加入水热反应釜中，总含水量为10％，200℃下搅拌反应30min，反应结束后所得产物进行固液分离，液体即为解聚液。

[0054] 对比例3

[0055] 一种肉骨粉的解聚方法，包括如下步骤：

[0056] 将肉骨粉与水混合加入水热反应釜中，总含水量为20％，在100℃下搅拌反应10min，反应结束后所得产物进行固液分离，液体即为解聚液。

[0057] 结果检测

[0058] 对上述实施例和对比例的解聚情况进行检测，检测包括固体转化率、氨基酸得率和氨基酸浓度。具体检测方法如下：

[0059] 固体转化率：反应前后固体质量差/反应前固体质量

[0060] 氨基酸得率：氨基酸态氮/总氮，氨基酸态氮含量采用甲醛滴定法进行测定(GB 5009.235—2016《食品安全国家标准食品中氨基酸态氮的测定》)

[0061] 氨基酸浓度：使用氨基酸自动分析仪，上机检测条件为：环境温度22℃，相对湿度60％；反应柱温：135℃；柠檬酸(锂)PF缓冲液梯度洗脱；检测波长：570nm+440nm；流速：洗脱泵0.35mL/min,衍生泵0.30mL/min；分析时间：148min。

[0062] 具体固体转化率和氨基酸得率检测结果如下表3

[0063] 表3.

[0064]

[0065]氨基酸浓度(mg/L)如下表4所述：

[0066] 表4

[0067]

[0068]

[0069] 具体氨基酸种类及检测含量如图1和图2所示。

[0070] 从上述表3可以看出，本发明的难消化富氮废弃物水热解聚方法得到的富氨基酸解聚液的固体转化率最高可达65.15％，且氨基酸得率最高可达36.32％，具有良好的难消化富氮废弃物解聚效果。且从表4中可以进一步看出，本发明的富氨基酸解聚液的天冬氨酸、缬氨酸、精氨酸、亮氨酸、色氨酸、蛋氨酸、鸟氨酸和脯氨酸含量均较为丰富，不论在常规环境还是盐胁迫条件下均可有效促进植物促根生芽。其中，对比例1中酶解处理固体转化率过低，对比例2中，水解温度过高，其虽然固体转化率高，但氨基酸得率并未明显提高，且其中缬氨酸、亮氨酸、鸟氨酸和脯氨酸的含量也明显低于本发明的解聚产物，显然无法有效促进常规环境和盐胁迫条件下植物的促根生芽。

[0071] 从上述结果可以看出，与单一碱性蛋白酶相比，本发明的解聚方法中通过水热解聚后肉骨粉固体转化率与氨基酸得率得到显著提高，固体成分随温度升高溶解到液体中，180℃‑60min取得最好转化效果，固体转化率为65.15％，相较于碱性蛋白酶提高了
283.66％，此时氨基酸得率为29.37％，包括苯丙氨酸、络氨酸、亮氨酸、丙氨酸、甘氨酸、脯氨酸、谷氨酸、精氨酸、色氨酸、天冬氨酸等，此外，解聚液还含有分子量更大肽类分子，与餐厨垃圾沼气工程废渣液混合解聚具有类似效果。

[0072] 本发明的解聚液用于水稻种子发芽评价，水稻种子常规培养4天发芽率为65％，5天盐胁迫条件下发芽率为42％，180℃‑60min解聚液稀释16倍培养条件下，上述发芽指标分别提高到80％和74％；

[0073] 对照组常规培养7天苗芽长、根长、鲜重、干重分别为3.17cm、3.21cm、290mg、43.75mg，180℃‑60min解聚液稀释16倍培养条件下，上述发芽指标分别提高到4.1cm、
5.16cm、343.33mg、52.6mg，盐胁迫条件下分别为2.62cm、3.66cm、226.67mg、37.57mg，180℃‑60min解聚液稀释16倍培养条件下，3.56cm、4.77cm、272.5mg、43.95mg，可见该解聚液对常规及逆境环境下均具有促根生芽等显著的植保效果。

[0074] 显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。