CN105016848A - 一种氯基γ-生物复合肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氯基γ-生物复合肥及其制备方法，包括γ-聚谷氨酸、麦草提取物、微生物菌剂、中量元素氮、磷、钾元素；所述γ-聚谷氨酸与微生物菌剂通过发酵工艺一体化制备，所述麦草提取物通过麦草嫩苗提取加工而成，所述中量元素通过相关化合物粉体获得；所述氯基γ-生物复合肥各成分配比为：γ-聚谷氨酸0.1—5.0份；麦草提取物3—12份；微生物菌剂2—6份，其含量为每克20亿个以上；含N量46％尿素20—30份，磷酸一铵55—85份、氯化钾30—40份；本发明能提高氮素营养利用率，通过所述γ-聚谷氨酸与所述麦草提取物协同增效的互补作用，改善土壤微环境、促进营养物吸收、提高作物产量，提升植物抗病抗逆抗干扰抗重茬能力。

Description

一种氯基γ-生物复合肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种微生物复合肥生产技术领域，特别涉及一种氯基γ-生物复合肥及其制备方法。 

背景技术

化肥在现代农业生产中发挥着越来越重要的作用，其中复合肥年消耗量很大，每年约数千万吨。常用的复合肥品种大至分为硫基复合肥、硝基复合肥、氯基复合肥三种类型，近年来相断研制出各类长效复合肥新品种。国内化肥产业主要以氮、磷、钾为原料，采用物理或者化学合成的方法生产成三元素复合或复混肥料，生产NPK复合肥的工艺主要有：以磷酸、硫酸与合成氨反应为基础的转鼓喷浆造粒工艺；以KCl与硫酸低温转化成KHSO₄后再与磷酸混合的转鼓喷浆造粒工艺；以含氮磷钾固体肥料为基础的团粒法复混造粒工艺；以含氮磷钾等固体肥料为基础的塔式熔体造粒工艺。 

常用的生物复合肥中，氯离子的含量超过3％的复合肥称为氯基复合肥，因为氯基复合肥料对某些忌氯作物的生长存在负面影响，而且氯离子在土壤中的集中大量残留，易造成土壤板结、盐化、碱化。担心施用含氯化肥会对作物产量和品质产生不良影响。大部分生物肥生产企业在肥料生产过程中，所需钾源选用硫酸钾，或者脱去氯化钾中的氯离子，制成所谓硫基复合肥。硫基复合肥制备工艺复杂，生产成本高，售价也较高，增加了农产品的生产成本。氯基肥料相对于硫基肥料来说，制造成本低，销售价格也明显低于硫基肥料。对于增加农民收入减少负担将会发挥积极作用，因此开发优质氯基肥料是人们所期待的。 

据科学实验，氯是植物生长必须的七种微量元素之一，氯元素可以通过参与植物的光合作用进入植物细胞，起到调节植物细胞的渗透压和气孔的启动与闭合，有利于水分和养分的吸收，提高其抗旱能力，氯离子有促进光合作用和纤维形成等作用，对麻类等纤维作物施用尤为适宜；提高植物的抗病能力。氯离子对土壤中的硝化细菌有抑制作用，能延缓铵态氮向硝态氮的转化速度，从而有效减少硝态氮流失和反硝化损失，是氮肥的肥 效持久。氯作物植物细胞中的稳定离子，对细胞内储存离子平衡以及对氮、磷、钾、钙、镁等元素吸收有积极作用，有利于促进植物茎叶生长发育；实践证明施用氯基肥料都是有益无害的，尤其是氯离子有促进光合作用和纤维形成等作用。 

虽然氯基生物肥制造成本低，生产简单的优势，但是单纯的氯基肥料中的尿素肥料利用率却非常低，如何使在生物肥料中的氯元素在促进农作物生长中发挥积极作用，又能使尿素中的氮肥充分有效地得到利用，提高氯基生物氮肥的缓释效能与长效机制，从而发挥氯无素、氮元素和生物菌肥的多重正面作用，联合促进作物生长，改善土壤环境是人们期待研发的课题，制造具有相同效能与作用的生物氮肥是市场和农民的期待。 

γ-聚谷氨酸(γ-poly-glutamic acid，简称γ-PGA)是微生物发酵产生的阴离子型多聚氨基酸，对环境无污染，为绿色生物产品，具极佳的生物可降解性、成膜性、成纤维性、可塑性、粘结性、保湿性等许多独特的理化和生物学特性，这些特性使其具有增稠、乳化、凝胶、成膜、保温、缓释、助溶和粘结等有益功能，使其在农业、医药、环境保护、食品、化妆品等诸多领域具有十分广阔的应用前景。 

在中国乃至世界范围，草本植物是一个大家族，资源丰富，种类繁多；其中雀麦草、燕麦、大麦是其中的优良品种，生长速度快，从麦草类植物叶中提取的固态颗粒物质，具有丰富的氨基酸、SOD酶、微量元素、矿物质和大量的微生物菌群，是一类优良的协同物质，与γ-聚谷氨酸进行配合，能够充分发挥出二者的优势，共同提高生物肥料的利用率和肥效率。 

γ-聚谷氨酸的生产可以有生物发酵的技术来大规模的生产，既能提高肥料的氮素营养利用率，又对植物有一定的保水作用，能减少植物生长所需的用水量，但是作为合适肥料的功能性添加剂，其作用和效率还远没有完全发挥出来；如何筛选能够与γ-聚谷氨酸产生协同作用的物质，并共同开发一种生物复合肥料，从而提高γ-聚谷氨酸的有效作用，为国家和农民提供更加有效和节约的微生物复合菌肥，从而创造出更大的社会效益和经济效益。 

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种氯基γ-生物复合肥及其制备方法，针对现有肥料的不足，采用γ-聚谷氨酸和麦草提取物作为微生物菌肥协同增效的互补成分，利用γ-聚谷氨酸和麦草提取物对氯基物质和氮元素、磷元素、钾元素以及微量元素进行螯合，实现低成本生产加工混配，来生产一种氯基γ-生物复合肥，满足市场需求。 

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种氯基γ-生物复合肥及其制备方法，包括氯基γ-生物复合肥和氯基γ-生物复合肥的制备方法，其特征在于： 

所述氯基γ-生物复合肥包括：功能性成分为γ-聚谷氨酸、麦草提取物、微生物菌剂；中量元素氮素、磷素、钾素；微量元素有钙、镁、硫、锰、硼、锌、钼。所述γ-聚谷氨酸与微生物菌剂通过发酵工艺一体化制备，所述麦草提取物通过麦草嫩苗提取加工而成，所述中量元素氮磷钾通过相关化合物粉体获得，所述微量元素通过对应的可溶性微量元素化合物粉体添加。 

所述的γ-聚谷氨酸为γ-聚谷氨酸纯品、或γ-聚谷氨酸盐纯品、或包含γ-聚谷氨酸的发酵培养物、或γ-聚谷氨酸溶液、或含有γ-聚谷氨酸的粉体；γ-聚谷氨酸盐纯品、包含γ-聚谷氨酸的发酵培养物、γ-聚谷氨酸溶液、含有γ-聚谷氨酸的粉体的用量以其中所含的γ-聚谷氨酸计；γ-聚谷氨酸的平均分子量为5-3000KDa。优选γ-聚谷氨酸粉体。 

所述麦草提取物为雀麦、大麦、燕麦、青颗、乔麦的嫩苗提取物；优选大麦提取物。 

所述微生物菌剂含有：枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)NX-2,地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)、纳豆菌、固氮菌、解磷菌、解钾菌、光合菌；其中枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌用于γ-聚谷氨酸发酵过程；所述纳豆菌、固氮菌、解磷菌、解钾菌、光合菌使用市售微生物菌剂粉体；所述微生物菌剂中各菌种之间的配比为：纳豆菌1—7，固氮菌10—20，解磷菌12—30，解钾菌10—20，光合菌2—8，吸附剂20—40。。 

所述氮素可来源于尿素(CO(NH2)2)、碳酸氢铵(NH4CO3)、硫酸铵((NH4)2SO4)和氯化铵(NH4Cl)中的任意一种，但不局限于上述氮肥，优选尿素。 

所述磷素来源于磷酸一铵、重过磷酸钙、过磷酸钙、磷酸铵、钙镁磷肥和磷矿粉中的任意一种，但不局限于上述磷肥，优选磷酸一铵。 

所述钾素来源于氯化钾(KCl)、硫酸钾(K2SO4)和硝酸钾(KNO3)中的任意一种，但不局限于上述钾肥，优选氯化钾。 

所述微量元素是指植物生长必不可少的营养元素，包括碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁、锰、锌、铜、硼、钼、氯、镍17种，此外，有些植物还需要硅、钠、钴，被称为有益元素；这17种中微量元素中，除碳、氢、氧、氮、磷、钾为中量元素外，还有硫、镁、钙、铁、锰、锌、铜、硼、钼、镍、氯共计11种，这其中的铁、铜、氯、镍一般不用添加，所以常用的微量元素就是：镁、钙、硫、锰、锌、硼、钼七各元素。 

所述氯基γ-生物复合肥的优选配方为：γ-聚谷氨酸、麦草提取物、微生物菌剂；中量元素氮元素、磷元素、钾元素；微量元素为镁、钙、硫、锰、锌、硼、钼；其中氮元素优选尿素，磷元素优选磷酸一铵，钾元素通过氯化钾调配。 

所述氯基γ-生物复合肥各成分配比为：γ-聚谷氨酸0.1—5.0份；麦草提取物3—12份；微生物菌剂2—6份，其含量为每克20亿个以上；含N量46％尿素20—30份，磷酸一铵55—85份(20％磷酸95—120份，气氨8—10份，98％硫酸6—8份)、氯化钾30—40份。 

所述微量元素添加量为：钙300—700ppm、镁200—600ppm、硫50—200ppm、锰300—700ppm、锌500—900ppm、硼100—500ppm、钼50—300ppm。 

所述γ-聚谷氨酸的发酵制备方法： 

γ-聚谷氨酸是纯生物发酵干燥而成，发酵菌种为枯草芽孢杆菌与地衣芽孢杆菌，二种菌均是γ-聚谷氨酸高产菌株，利用这二种菌株的高产功效，通过发酵制备γ-聚谷氨酸溶液，进一步分离提纯制备γ-聚谷氨酸粉体。 

γ-聚谷氨酸的制备提纯工艺为：分别将地衣芽胞杆菌和枯草芽孢杆菌接入含有已灭菌培养基的发酵罐中，控制温度，PH，搅拌转速和通风溶氧，发酵一定时间得到含有聚谷氨酸的发酵液；γ-聚谷氨酸发酵液添加硅藻土，板框过滤分离去除菌体后，提取上清液，上清液加入乙醇醇沉得到γ-聚谷氨酸沉淀，清洗沉淀，分离出沉淀，用去离子水溶解，得γ-聚谷氨酸溶液；通过将二种含菌发酵液混合可制得含菌γ-聚谷氨酸混合溶液。其中， γ-聚谷氨酸的含量为8-30wt％，γ-聚谷氨酸的平均分子量为200-3000Kda。优选的质量百分比范围是10-20wt％。 

所述枯草芽孢杆菌与地衣芽孢杆菌菌种，来自于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，CGMCC，保藏编号分别为：CGMCC NO.0833、CGMCC NO.3336。 

所述微生物发酵菌液的组成为：地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)NX-2二种菌株的发酵液以1:1的质量比混合。 

所述γ-聚谷氨酸发酵纯化工艺流程： 

(a)斜面活化：将4℃斜面保存的地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌菌株活化，后将其分别划线接种于LB固体平板培养基上，培养24—48h； 

(b)种子液制备：挑取活化的菌落，分别接种于LB液体培养基中，30—37℃、160rpm培养20—40h； 

(c)发酵培养：将培养好的种子液分别以10％的接种量接种至发酵培养基，30—37℃，转速280rpm，通风比1:1，地衣芽孢杆菌发酵24h-48h后收集发酵菌液，枯草芽孢杆菌菌株活化发酵20—40h后收集发酵菌液； 

所述枯草芽孢杆菌的发酵培养基组成为：以质量百分比计，1％葡萄糖，0.6％磷酸氢二钾，0.3％磷酸二氢钾，0.15％尿素，0.5％酵母粉，0.41‰硫酸镁，其余为水，pH7.0-7.2；所述地衣芽孢杆菌的发酵培养基组成为：以质量百分比计，2％蔗糖、0.4％牛肉膏、2％谷氨酸钠、1.2％MgSO4·7H20、0.06％K2HPO4·3H2O，其余为水，pH7.5。 

(d)γ-聚谷氨酸溶液：将得到二种γ-聚谷氨酸发酵菌液，先用硫酸调发酵液pH为2—5，加1—8％的硅藻土搅拌均匀，经板框过滤除菌，用30～40％NaOH调节pH至6.0—8.0即可得到γ-聚谷氨酸溶液； 

(e)分离提纯：分别将二种γ-聚谷氨酸溶液经过乙醇沉淀，分离清洗后，加去离子水溶解，制备γ-聚谷氨酸溶液； 

(f)硅藻土固定：在步骤(c)收集的二种发酵菌液中分别加入5％的硅藻土以固定菌体并促进菌体休眠,可获得含菌剂的γ-聚谷氨酸混合液； 

(g)混合菌液：将步骤(f)中所述二种含菌剂混合液以1:1的质量比混合搅拌均匀，即可制得含有枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌的γ-聚谷氨 酸混合液。 

利用枯草芽孢杆菌NX-2和地衣芽孢杆菌制备γ-聚谷氨酸及其盐，可生成40—60g/lγ-聚谷氨酸，生产率高达1.0—3.5gh^-1l^-1。 

所述麦草提取物的制备方法： 

所述麦草提取物，是从新鲜麦草嫩苗经过浸泡、灭菌、清洗、切碎、磨浆、榨汁、浓缩、真空干燥、造粒工艺制备的粉体；所述麦草提取物中含有各种氨基酸、植物优质蛋白质、多种有机态微量元素、多种活性酶、SOD酶、多种螯合物；因此，可以与γ-聚谷氨酸进行有效的、多机制的、互补的协同作用，促进植物吸收；由于麦草提取物是高度浓缩粉体，所述各种组份均来自于麦草植物细胞中，所富集的各种有机微量元素通过γ-聚谷氨酸的协同增效，将会更易于被植物所吸收与利用；所含有的多种活性酶和SOD酶现γ-聚谷氨酸会发生酶化反应，进一下增强植物生长与增产；在微生物菌群作用下，多种氨基酸也会与γ-聚谷氨酸发生聚合与缩合反应，进一步增加肥效、延缓肥力释放、保护肥力流失；而麦草提取物中的可溶性纤维，会与γ-聚谷氨酸和芽孢杆菌混合物产生固化作用，进一步分散有效成分的分布，从而增加肥料的长效作用。 

麦草提取物中含有70多种矿物质，除植物中的氮、磷、钾之外，还富含如钙、镁、铁、锌、铬、硒等微量元素；提取物中含有20多种氨基酸与维生素；含有上百种活性酶类与菌类，其中重要的有：超氧化歧化酶(SOD酶)、细胞色素氧化酶、淀粉酶，分解消化淀粉的酶、固氮菌、解磷菌、解钾菌；这些酶类与菌类与氯基γ-生物复合肥共同作用于植物，从而提高肥效，刺激植物生长。 

所述麦草提取物制备工艺流程： 

(1)浸泡灭菌：采收麦草嫩苗，将其浸泡于食盐溶液中，浸泡时间为1—4小时；盐溶液浓度为4—12％；盐溶液温度为10—25℃； 

(2)清洗：将浸泡灭菌后的麦草嫩苗取出后，用自来水多次清洗，控除水份； 

(3)切碎：将清洗后的麦草嫩苗送入切碎机，将麦草嫩苗切碎，切碎段长度为2—6cm； 

(4)磨浆：将切碎后的麦草嫩苗通过磨浆机进行低温磨浆，获得麦草 浆料； 

(5)榨汁：将麦草浆料送入带式榨汁机进行榨汁，获得麦草鲜汁； 

(6)浓缩：将麦草鲜汁送入真空循环蒸发器进行低温浓缩，浓缩比为8：1—12：1；真空循环蒸发温度低于45℃； 

(7)真空干燥：将麦草汁浓缩液送入真空干燥器，进行低温真空干燥，制得麦草固形物； 

(8)造粒：将麦草固形物通过辊压造粒机进行循环造粒，获得麦草提取物粉体。 

氯基γ-生物复合肥制备方法： 

(1)粉体组分处理：通过粉碎、研磨、筛选将γ-聚谷氨酸粉体、麦草提取物粉体、微生物菌剂粉体和微量元素粉体制备成粒度150—300目范围备用； 

(2)粉体组分混合：使用三维混合机将γ-聚谷氨酸粉体、麦草提取物粉体、微生物菌剂粉体和微量元素粉体，按照配比数量进行混合，获得混合料体备用； 

(3)磷钾浆料制备：按照配比所需要的比例，使用20％磷酸与气氨，采用管式反应器进行反应，生成磷酸一铵；在磷酸一铵与磷酸混合物中，按照配比数量加入氯化钾反应，控制反应温度为125℃—135℃，采用蒸汽加热方式；生成的氯化氢气化导出到冷却吸收工序，用脱盐水吸收成盐酸；部分氯留存于浆料中，形成磷钾混合浆料备用； 

(4)尿素混合浆料制备：按照配方比例，将尿素定量加入到熔溶槽中，加热熔溶；将步骤(2)中混合料体按照配比定量添加到尿素熔体中，并进行均匀混合，获得熔溶状态的尿素混合浆料备用； 

(5)高塔喷粉造粒：将步骤(3)中的磷钾混合浆料通过高压泵输送到喷粉塔中，同时将步骤(4)中的尿素混合浆料通过高压泵输送到喷粉塔中，将步骤(3)和步骤(4)的二种浆料按配比数量定量混合后，一同输送到喷粉塔，共混喷粉造粒，获得复合肥粉体； 

(6)滚筒干燥冷却：将步骤(5)中制得的复合肥粉体，导入到滚筒干燥机，逆向热风干燥；在导入滚筒冷却机，逆向冷风冷却；回风经过回收料体供循环造粒，气体经过除尘、洗涤净化后排放，获得复合肥料体； 

(7)筛分包装：将步骤(6)中获得的复合肥料体导入滚筒筛分机进行颗粒筛选分级，成品颗粒导入料仓，由料仓输送到在线计量设备进行定量包装，检验合格后入库；筛分出的细颗粒或粗颗粒送回工序二次造粒。 

通过上述技术方案，本发明技术方案的有益效果是： 

1、氯基γ-生物复合肥可使原来的肥效提高30-50％，并参与植物细胞生长的正能量调控，促进作物自身的固氮能力与富集养份的能力，从而提升植物抗病、抗逆、抗干扰、抗重茬能力。 

2、氯基γ-生物复合肥具有保护根毛的功能，更能有效的提高肥料的溶解、存储、输送与吸收，生物增效因子含有微生物所产生的生长素、细胞***素，能有效的促进根系的发育，使之长出更长的根和更多根毛，增加根、茎、叶的表体积，提高作物吸收养分的能力，从而大大提高作物的产量。有效阻止硫酸盐、磷酸盐、草酸盐与中微量金属元素产生沉淀作用，使作物能更有效的吸收土壤中微量元素。 

3、氯基γ-生物复合肥所述协同作用麦草提取物与γ-聚谷氨酸作用互补，使得麦草提取物中的大量微生物、氨基酸、SOD和各种微量元素与γ-聚谷氨酸共同形成包膜、螯合尿素的作用，延长肥效作用时间，减少尿素的水解，减少氨的挥发损失，可以实现一次性施肥不用追肥，农业生产中省工省时，同时还能大幅提高作物产量。 

4、氯基γ-生物复合肥可改善土壤微环境，活化土壤，可增加土壤中的有益微生物，从而改善因长期使用化学肥料造成的酸、碱化土质及土壤板结化；本发明具有超强螯合重金属能力，从而可使作物避免吸收过多土壤中硝酸盐及有害重金属离子。 

5、氯基γ-生物复合肥可富集土壤养分，显著增加产量：与养分离子的吸附交换能力是自然土壤的100倍左右，具对养分的吸附螯合和吸蓄功能，可减少了养分的淋失和挥发，在富集氮磷钾的同时，也富集了钙、镁、钼、锌等中微量养分，满足了作物的多方面需求，大田作物在正常气候条件下，减施氮量50％的条件下，平均可增产8-30％左右。 

6、氯基γ-生物复合肥激活保水性能，促进土壤的保水与抗旱能力，显著提高肥料利用率：本品含有大量亲水基团(1600倍)，可有效锁住土壤中水分及肥力，，促进土壤的保水与抗旱能力，增强作物抗旱、抗寒、抗 病等抗逆能力。提高活性水及肥料缓释性与肥料利用率30-50％，可降低过量或不当施肥及流失等造成的环境污染，促进我国农业的低碳、环保、节能和可持续发展。 

7、本发明中的γ-聚谷氨酸与麦草提取物会产生一种协同作用，γ-聚谷氨酸生物大分子可以螯合吸附麦草提取物和尿素肥料，使二者不易发生分离，同时还会在二者表面形成一层保护膜，改善土壤微生物区系，提高土壤质量；协同作用肥料增效效果好，肥料缓慢放出植物可吸收的氮营养，不产生烧苗现象，可以延长尿素肥效期60天左右，肥效期可达100天以上。 

8、γ-聚谷氨酸是纯生物发酵而成，而麦草提取物是纯植物物理方法提取面成，均不会对环境造成任何污染，其中含有氮、磷、钾等各种元素及植物生长调节剂，因此同时起到了营养、生理调节的作用，增强作物抗逆能力，有利于作物的生长。 

9、氯基γ-生物复合肥有效改善作物品质及价值：所述麦草提取物中含有大量维生素和生物活性酶，可增强植物生长发育所需的维生素B族等有益的植物转录因子，故可明显增加植物的叶绿素、VC、糖份及蛋白质含量,显著提升作物口感、感观、营养品质，从而提高作物的商品价值。 

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。 

本发明提供了一种氯基γ-生物复合肥及其制备方法，包括氯基γ-生物复合肥和氯基γ-生物复合肥的制备方法，其特征在于： 

所述氯基γ-生物复合肥包括：功能性成分为γ-聚谷氨酸、麦草提取物、微生物菌剂；中量元素氮素、磷素、钾素；微量元素有钙、镁、硫、锰、硼、锌、钼。所述γ-聚谷氨酸与微生物菌剂通过发酵工艺一体化制备，所述麦草提取物通过麦草嫩苗提取加工而成，所述中量元素氮磷钾通过相关化合物粉体获得，所述微量元素通过对应的可溶性微量元素化合物粉体 添加。 

所述氯基γ-生物复合肥的优选配方为：γ-聚谷氨酸、麦草提取物、微生物菌剂；中量元素氮元素、磷元素、钾元素；微量元素为镁、钙、硫、锰、锌、硼、钼；其中氮元素优选尿素，磷元素优选磷酸一铵，钾元素通过氯化钾调配。 

所述氯基γ-生物复合肥各成分配比为：γ-聚谷氨酸0.2—3.0份；麦草提取物4—10份；微生物菌剂3—6份；含N量46％尿素23份，磷酸一铵65—75份(20％磷酸95—120份，气氨8—10份，98％硫酸6—8份)、氯化钾35—38份；N：P：K＝19：19：19；所述微量元素添加量为：钙450ppm、镁350ppm、硫150ppm、锰450ppm、锌750ppm、硼250ppm、钼50ppm。 

所述γ-聚谷氨酸的发酵制备方法： 

γ-聚谷氨酸是纯生物发酵干燥而成，发酵菌种为枯草芽孢杆菌与地衣芽孢杆菌，二种菌均是γ-聚谷氨酸高产菌株，利用这二种菌株的高产功效，通过发酵制备γ-聚谷氨酸溶液，进一步分离提纯制备γ-聚谷氨酸粉体。 

γ-聚谷氨酸的制备提纯工艺为：分别将地衣芽胞杆菌和枯草芽孢杆菌接种进入含有已灭菌培养基的发酵罐中，控制温度32—35℃、培养25—35h，pH7.0，搅拌转速160rpm和连续通风溶氧，发酵一定30—40小时，得到含有聚谷氨酸的发酵液；γ-聚谷氨酸发酵液添加硅藻土，板框过滤分离去除菌体后，提取上清液，上清液加入乙醇醇沉得到γ-聚谷氨酸沉淀，清洗沉淀，分离出沉淀，用去离子水溶解，得γ-聚谷氨酸溶液，将γ-聚谷氨酸喷粉干燥，即得γ-聚谷氨酸粉体；通过将二种含菌发酵液混合可制得含菌γ-聚谷氨酸溶液。其中，γ-聚谷氨酸粉体中，γ-聚谷氨酸的含量为10-40wt％，γ-聚谷氨酸的平均分子量为200-3000Kda。优选的质量百分比范围是12-22wt％。 

所述微生物发酵菌液的组成为：地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)NX-2二种菌株的发酵液以1:1的质量比混合。 

所述γ-聚谷氨酸发酵纯化工艺步骤： 

(a)斜面活化：将4℃斜面保存的地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌菌株活化，后将其分别划线接种于LB固体平板培养基上，培养25—35h； 

(b)种子液制备：挑取活化的菌落，分别接种于LB液体培养基中，32—35℃、180rpm培养30—40h； 

(c)发酵培养：将培养好的种子液分别以10％的接种量接种至发酵培养基，32—35℃，转速280rpm，通风比1:1，地衣芽孢杆菌发酵30h-40h后收集发酵菌液，枯草芽孢杆菌菌株活化发酵30—40h后收集发酵菌液； 

所述枯草芽孢杆菌的发酵培养基组成为：以质量百分比计，1％葡萄糖，0.6％磷酸氢二钾，0.3％磷酸二氢钾，0.15％尿素，0.5％酵母粉，0.41‰硫酸镁，其余为水，pH7.0-7.2；所述地衣芽孢杆菌的发酵培养基组成为：以质量百分比计，2％蔗糖、0.4％牛肉膏、2％谷氨酸钠、1.2％MgSO4·7H20、0.06％K2HPO4·3H2O，其余为水，pH7.5。 

(d)γ-聚谷氨酸溶液：将得到二种γ-聚谷氨酸发酵菌液，先用硫酸调发酵液pH为4.5，加3％的硅藻土搅拌均匀，经板框过滤除菌，用35％NaOH调节pH至7.0即可得到γ-聚谷氨酸溶液； 

(e)分离提纯：分别将二种γ-聚谷氨酸溶液经过乙醇沉淀，分离清洗后，加去离子水溶解，将溶解液进行喷粉干燥，制备γ-聚谷氨酸粉体； 

(f)硅藻土固定：在步骤(c)收集的二种发酵菌液中分别加入5％的硅藻土以固定菌体并促进菌体休眠,可获得含菌剂的γ-聚谷氨酸混合液； 

(g)混合菌液：将步骤(f)中所述二种含菌剂混合液以1:1的质量比混合搅拌均匀，即可制得含有枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌的γ-聚谷氨酸混合液。 

所述麦草提取物制备工艺步骤： 

所述麦草提取物，是从新鲜麦草嫩苗经过浸泡、灭菌、清洗、切碎、磨浆、榨汁、浓缩、真空干燥、造粒工艺制备的粉体； 

(1)浸泡灭菌：采收麦草嫩苗，将其浸泡于食盐溶液中，浸泡时间为2小时；盐溶液浓度为5—8％；盐溶液温度为15—20℃； 

(2)清洗：将浸泡灭菌后的麦草嫩苗取出后，用自来水多次清洗，控除水份； 

(3)切碎：将清洗后的麦草嫩苗送入切碎机，将麦草嫩苗切碎，切碎段长度为4—5cm； 

(4)磨浆：将切碎后的麦草嫩苗通过磨浆机进行低温磨浆，获得麦草 浆料； 

(5)榨汁：将麦草浆料送入带式榨汁机进行榨汁，获得麦草鲜汁； 

(6)浓缩：将麦草鲜汁送入真空循环蒸发器进行低温浓缩，浓缩比为10：1；真空循环蒸发温度低于40℃； 

(7)真空干燥：将麦草汁浓缩液送入真空干燥器，进行低温真空干燥，制得麦草固形物； 

(8)造粒：将麦草固形物通过辊压造粒机进行循环造粒，获得麦草提取物粉体。 

氯基γ-生物复合肥制备工艺步骤： 

(1)粉体组分处理：通过粉碎、研磨、筛选将γ-聚谷氨酸粉体、麦草提取物粉体、微生物菌剂粉体和微量元素粉体制备成粒度150—300目范围备用； 

(2)粉体组分混合：使用三维混合机将γ-聚谷氨酸粉体、麦草提取物粉体、微生物菌剂粉体和微量元素粉体，按照配比数量进行混合，获得混合料体备用； 

(3)磷钾浆料制备：按照配比所需要的比例，使用20％磷酸与气氨，采用管式反应器进行反应，生成磷酸一铵；在磷酸一铵与磷酸混合物中，按照配比数量加入氯化钾反应，控制反应温度为125℃—135℃，采用蒸汽加热方式；生成的氯化氢气化导出到冷却吸收工序，用脱盐水吸收成盐酸；部分氯留存于浆料中，形成磷钾混合浆料备用； 

(4)尿素混合浆料制备：按照配方比例，将尿素定量加入到熔溶槽中，加热熔溶；将步骤(2)中混合料体按照配比定量添加到尿素熔体中，并进行均匀混合，获得熔溶状态的尿素混合浆料备用； 

(5)高塔喷粉造粒：将步骤(3)中的磷钾混合浆料通过高压泵输送到喷粉塔中，同时将步骤(4)中的尿素混合浆料通过高压泵输送到喷粉塔中，将步骤(3)和步骤(4)的二种浆料按配比数量定量混合后，一同输送到喷粉塔，共混喷粉造粒，获得复合肥粉体； 

(6)滚筒干燥冷却：将步骤(5)中制得的复合肥粉体，导入到滚筒干燥机，逆向热风干燥；在导入滚筒冷却机，逆向冷风冷却；回风经过回收料体供循环造粒，气体经过除尘、洗涤净化后排放，获得复合肥料体； 

(7)筛分包装：将步骤(6)中获得的复合肥料体导入滚筒筛分机进行颗粒筛选分级，成品颗粒导入料仓，由料仓输送到在线计量设备进行定量包装，检验合格后入库；筛分出的细颗粒或粗颗粒送回工序二次造粒。 

氯基γ-生物复合肥具体实施例： 

含N量46％尿素23份，磷酸一铵65—75份、氯化钾35—38份；N：P：K＝19：19：19；所述微量元素添加量为：钙450ppm、镁350ppm、硫150ppm、锰450ppm、锌750ppm、硼250ppm、钼50ppm。 

实施例1：γ-聚谷氨酸0.5份；麦草提取物10份；微生物菌剂6份；含N量46％尿素23份，磷酸一铵70份、氯化钾36份；N：P：K＝19：19：19；所述微量元素添加量为：钙450ppm、镁350ppm、硫150ppm、锰450ppm、锌750ppm、硼250ppm、钼50ppm；水稻施用后增产8-20％抗病抗倒伏抗逆性强，品质口感好,有害物质降低。 

实施例2：γ-聚谷氨酸0.5份；麦草提取物8份；微生物菌剂3份；含N量46％尿素25份，磷酸一铵65份、氯化钾37份；所述微量元素添加量为：钙450ppm、镁350ppm、硫150ppm、锰450ppm、锌750ppm、硼250ppm、钼50ppm；蓝莓一般每亩产量1500斤，施用后增产18％，每亩产量可达1770斤，每斤市场价格为80元，每亩可增收22000元,品质更好。 

实施例3：γ-聚谷氨酸0.6份；麦草提取物12份；微生物菌剂5份；含N量46％尿素23份，磷酸一铵75份、氯化钾35份；所述微量元素添加量为：钙450ppm、镁350ppm、硫150ppm、锰450ppm、锌750ppm、硼250ppm、钼50ppm；一般西瓜产量在7000—8000斤施用后可增产23％，每亩可达10000斤以上,皮薄沙甜爽口品质高。 

实施例4：γ-聚谷氨酸0.7份；麦草提取物14份；微生物菌剂4份；含N量46％尿素26份，磷酸一铵60份、氯化钾36份；所述微量元素添加量为：钙450ppm、镁350ppm、硫150ppm、锰450ppm、锌750ppm、硼250ppm、钼50ppm；黄瓜一般每亩产量12000，施用后增25％，每亩产量可达15000以上，普通的市场价每斤2元，每亩增收6000元。 

实施例5：γ-聚谷氨酸0.5份；麦草提取物10份；微生物菌剂7份；含N量46％尿素23份，磷酸一铵68份、氯化钾37份；所述微量元素添加量为：钙450ppm、镁350ppm、硫150ppm、锰450ppm、锌750ppm、硼250ppm、 钼50ppm；西红柿一般每亩产量12000，施用后增产28％，每亩产量可达15000以上。市场价每斤3元每亩增收9000元。 

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。 

Claims (8)

1.一种氯基γ-生物复合肥及其制备方法，其特征在于，包括氯基γ-生物复合肥和氯基γ-生物复合肥的制备方法；所述氯基γ-生物复合肥包括：功能性成分为γ-聚谷氨酸、麦草提取物、微生物菌剂；中量元素氮元素、磷元素、钾元素；微量元素有钙、镁、硫、锰、硼、锌、钼。所述γ-聚谷氨酸与微生物菌剂通过发酵工艺一体化制备，所述麦草提取物通过麦草嫩苗提取加工而成，所述中量元素氮元素、磷元素、钾元素通过相关化合物粉体获得，所述微量元素通过对应的可溶性微量元素化合物粉体添加；所述氯基γ-生物复合肥的优选配方为：γ-聚谷氨酸、麦草提取物、微生物菌剂；中量元素氮元素、磷元素、钾元素；微量元素为镁、钙、硫、锰、锌、硼、钼；其中氮元素优选尿素，磷元素优选磷酸一铵，钾元素通过氯化钾调配；所述氯基γ-生物复合肥各成分配比为：γ-聚谷氨酸0.1—5.0份；麦草提取物3—12份；微生物菌剂2—6份，其含量为每克20亿个以上；含N量46％尿素20—30份，磷酸一铵55—85份(20％磷酸95—120份，气氨8—10份，98％硫酸6—8份)、氯化钾30—40份；所述微量元素添加量为：钙300—700ppm、镁200—600ppm、硫50—200ppm、锰300—700ppm、锌500—900ppm、硼100—500ppm、钼50—300ppm。 

2.根据权利要求1所述的一种氯基γ-生物复合肥及其制备方法，其特征在于，所述的γ-聚谷氨酸为γ-聚谷氨酸溶液、或γ-聚谷氨酸纯品或其盐纯品、或包含γ-聚谷氨酸的发酵培养物、或含有发酵菌剂的γ-聚谷氨酸的粉体；以其中所含的γ-聚谷氨酸计；γ-聚谷氨酸的平均分子量为5-3000KDa，优选γ-聚谷氨酸溶液。 

3.根据权利要求1所述的一种氯基γ-生物复合肥及其制备方法，其特征在于，所述麦草提取物为雀麦、大麦、燕麦、青颗、乔麦的嫩苗提取物；优选大麦提取物。 

4.根据权利要求1所述的一种氯基γ-生物复合肥及其制备方法，其特征在于，所述γ-聚谷氨酸的发酵制备方法为分别将地衣芽胞杆菌和枯草芽孢杆菌接入含有已灭菌培养基的发酵罐中，控制温度，PH，搅拌转速和通风溶氧，发酵一定时间得到含有聚谷氨酸的发酵液；γ-聚谷氨酸发酵液添加硅藻土，板框过滤分离去除菌体后，提取上清液，上清液加入乙醇醇 沉得到γ-聚谷氨酸沉淀，清洗沉淀，分离出沉淀，用去离子水溶解，得γ-聚谷氨酸溶液；通过将二种含菌发酵液混合可制得含菌γ-聚谷氨酸发酵液溶液。其中，γ-聚谷氨酸溶液中，γ-聚谷氨酸的含量为18-30wt％，γ-聚谷氨酸的平均分子量为200-3000Kda。优选的质量百分比范围是10-20wt％。 

5.根据权利要求1所述的一种氯基γ-生物复合肥及其制备方法，其特征在于，所述微生物发酵菌液的组成为：地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)NX-2，二种菌株的发酵液以1:1的质量比混合。 

6.根据权利要求1所述的一种氯基γ-生物复合肥及其制备方法，其特征在于，所述γ-聚谷氨酸发酵纯化工艺流程： 

(a)斜面活化：将4℃斜面保存的地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌菌株活化，后将其分别划线接种于LB固体平板培养基上，培养24—48h； 

(b)种子液制备：挑取活化的菌落，分别接种于LB液体培养基中，30—37℃、160rpm培养20—40h； 

(c)发酵培养：将培养好的种子液分别以10％的接种量接种至发酵培养基，30—37℃，转速280rpm，通风比1:1，地衣芽孢杆菌发酵24h-48h后收集发酵菌液，枯草芽孢杆菌菌株活化发酵20—40h后收集发酵菌液； 

(d)γ-聚谷氨酸溶液：将得到二种γ-聚谷氨酸发酵菌液，先用硫酸调发酵液pH为2—5，加1—8％的硅藻土搅拌均匀，经板框过滤除菌，用30～40％NaOH调节pH至6.0—8.0即可得到γ-聚谷氨酸溶液； 

(e)分离提纯：分别将二种γ-聚谷氨酸溶液经过乙醇沉淀，分离清洗后，加去离子水溶解，制备γ-聚谷氨酸溶液； 

(f)硅藻土固定：在步骤(c)收集的二种发酵菌液中分别加入5％的硅藻土以固定菌体并促进菌体休眠,可获得含菌剂的γ-聚谷氨酸混合液； 

(g)混合菌液：将步骤(f)中所述二种含菌剂混合液以1:1的质量比混合搅拌均匀，即可制得含有枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌的γ-聚谷氨酸混合液。 

7.根据权利要求1所述的一种氯基γ-生物复合肥及其制备方法，其特征在于，所述麦草提取物的制备步骤为：将新鲜麦草嫩苗经过浸泡、灭 菌、清洗、切碎、磨浆、榨汁、浓缩、真空干燥、造粒工艺制备的粉体；所述麦草提取物制备工艺流程： 

(1)浸泡灭菌：采收麦草嫩苗，将其浸泡于食盐溶液中，浸泡时间为1—4小时；盐溶液浓度为4—12％；盐溶液温度为10—25℃； 

(2)清洗：将浸泡灭菌后的麦草嫩苗取出后，用自来水多次清洗，控除水份； 

(3)切碎：将清洗后的麦草嫩苗送入切碎机，将麦草嫩苗切碎，切碎段长度为2—6cm； 

(4)磨浆：将切碎后的麦草嫩苗通过磨浆机进行低温磨浆，获得麦草浆料； 

(5)榨汁：将麦草浆料送入带式榨汁机进行榨汁，获得麦草鲜汁； 

(6)浓缩：将麦草鲜汁送入真空循环蒸发器进行低温浓缩，浓缩比为8：1—12：1；真空循环蒸发温度低于45℃； 

(7)真空干燥：将麦草汁浓缩液送入真空干燥器，进行低温真空干燥，制得麦草固形物； 

(8)造粒：将麦草固形物通过辊压造粒机进行循环造粒，获得麦草提取物粉体。 

8.根据权利要求1所述的一种氯基γ-生物复合肥及其制备方法，其特征在于，所述氯基γ-生物复合肥制备方法： 

(1)粉体组分处理：通过粉碎、研磨、筛选将γ-聚谷氨酸粉体、麦草提取物粉体、微生物菌剂粉体和微量元素粉体制备成粒度150—300目范围备用； 

(2)粉体组分混合：使用三维混合机将γ-聚谷氨酸粉体、麦草提取物粉体、微生物菌剂粉体和微量元素粉体，按照配比数量进行混合，获得混合料体备用； 

(3)磷钾浆料制备：按照配比所需要的比例，使用20％磷酸与气氨，采用管式反应器进行反应，生成磷酸一铵；在磷酸一铵与磷酸混合物中，按照配比数量加入氯化钾反应，控制反应温度为125℃—135℃，采用蒸汽加热方式；生成的氯化氢气化导出到冷却吸收工序，用脱盐水吸收成盐酸；部分氯留存于浆料中，形成磷钾混合浆料备用； 

(4)尿素混合浆料制备：按照配方比例，将尿素定量加入到熔溶槽中，加热熔溶；将步骤(2)中混合料体按照配比定量添加到尿素熔体中，并进行均匀混合，获得熔溶状态的尿素混合浆料备用； 

(5)高塔喷粉造粒：将步骤(3)中的磷钾混合浆料通过高压泵输送到喷粉塔中，同时将步骤(4)中的尿素混合浆料通过高压泵输送到喷粉塔中，将步骤(3)和步骤(4)的二种浆料按配比数量定量混合后，一同输送到喷粉塔，共混喷粉造粒，获得复合肥粉体； 

(6)滚筒干燥冷却：将步骤(5)中制得的复合肥粉体，导入到滚筒干燥机，逆向热风干燥；在导入滚筒冷却机，逆向冷风冷却；回风经过回收料体供循环造粒，气体经过除尘、洗涤净化后排放，获得复合肥料体； 

(7)筛分包装：将步骤(6)中获得的复合肥料体导入滚筒筛分机进行颗粒筛选分级，成品颗粒导入料仓，由料仓输送到在线计量设备进行定量包装，检验合格后入库；筛分出的细颗粒或粗颗粒送回工序二次造粒。