CN106396758A - 沙柳生物组分的分离、精炼及治理沙漠土壤的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种沙柳生物组分的分离、精炼及治理沙漠土壤的方法，属于组分分离及土壤治理技术领域。本发明由沙柳同时制备黄酮、半纤维素、木质素、纤维素等，而且通过低温高压、多次汽爆、生物酶解、有机溶媒等措施精炼出了高纯度、高完整性、高质量的上述沙柳组分。工艺中产生的废渣、废水分别制备成了生物有机肥和土壤营养液，用于治理沙漠土壤，收到了很好的效果。本发明在实施时，可以新建，也可以充分利用现有众多的已经或频临倒闭的造纸制浆企业，在其车间、设备、设施等基础上稍加改造即可进行生产；投入小、周期短、易推广。

Description

沙柳生物组分的分离、精炼及治理沙漠土壤的方法
技术领域
本发明涉及组分分离及土壤治理技术领域，特别涉及一种沙柳生物组分的分离、精炼及治理沙漠土壤的方法。
背景技术
沙柳属灌木或小乔木，为沙漠植物；沙柳生长迅速，枝叶茂密，根系繁大，枝条丛生不怕沙压，是固沙保土的主力树种，主要分布在我国的内蒙古、河北、山西、陕西、甘肃、青海、四川等地。沙柳这种沙生灌木能像割韭菜一样，具有“平茬复壮”的生物习性，三年成材，越砍越旺，这是沙柳的本性。这种本性决定了沙柳的巨大利用价值和环保价值。
沙柳作为中国沙荒地区造林面积最大的树种，目前的利用局限于纸板、造纸、薪炭。
沙柳生物组分众多。据检测，沙柳含有的生物组分（质量分数）包括纤维素50.1%、半纤维素18.2%、木质素22.3%以及色素（如黄酮）、淀粉、蛋白、无机质等；而且沙柳属于针叶木，其纤维特性非常优良。
黄酮是一大类天然色素家族，其最本质的生理功能为抗氧化作用。黄酮类化合物作为功能性成份的作用越来越重要，其对人类的主要作用有：抗肿瘤、抗过敏、抗病毒、增强免疫力、改善心脑血管、调节内分泌、延缓衰老等。黄酮中最为人知的是大豆异黄酮。沙柳是制备黄酮的优良原材料。
沙柳单一组分的分离、炼制、利用是没有价值或者价值比较低的，只有坚持“多层级分离、多层次利用”的理念，才能真正发挥沙柳这一生物资源的价值所在。
另外，沙柳本身可以防风、固沙、保土，却不能从根本上治理沙漠。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种可有效提取沙柳中黄酮类物质以及木质素、半纤维素、纤维素并获得生物有机肥以及土壤营养液的沙柳生物组分的分离、精炼及治理沙漠土壤的方法。
本发明的技术方案为：
一种沙柳生物组分的分离、精炼及治理沙漠土壤的方法，包括步骤：
A黄酮的提取与精炼
A1）沙柳粉碎后置于汽爆罐中，向所述汽爆罐中通入惰性气体将罐内空气排净后封口；继续通入惰性气体至罐内压力至1-5 MPa，保压20-120分钟后喷放，得沙柳汽爆粉末；
A2）将所述沙柳汽爆粉末置于汽爆罐中，并加入沙柳汽爆粉末1-25倍体积的乙醇，通入惰性气体，排净罐内空气后封口；继续间歇性地向罐内通入惰性气体，以维持罐内压力为1-5 MPa，16-20℃下保压20-180分钟后喷放；
A3）将步骤A2）喷放后的浆状物移至研磨磨中磨浆；
A4）固液分离，得滤渣一和滤液一；采用乙醇洗涤滤渣一，洗涤后的乙醇液与滤液一合并，得合并液一；
A5）脱除合并液一中的固相颗粒，脱除固相颗粒后的合并液依次经过超滤、反渗透膜分离去除分子量大于1000道尔顿以及小于300道尔顿的杂质成分，得到黄酮澄清液；
A6）蒸发除去所述黄酮澄清液中的溶媒乙醇，剩余物经干燥，得黄酮成品。
B半纤维素的提取与精炼
B1）将滤渣一置于蒸煮锅内，加入1-20倍滤渣一质量的水，加入碱至碱液浓度为1%-10%，通入水蒸汽，待温度升至60-100℃时停止通水蒸汽；通入惰性气体，将蒸煮锅内空气排净后封口；然后间歇性地通入惰性气体和水蒸汽，以维持蒸煮锅内温度为70-100℃、压力为0.5-1.5 MPa，保温保压10-120分钟；
B2）将步骤B1）保温保压后所得混合物转移至研磨磨中磨浆；
B3）固液分离得滤渣二和滤液二；
B4）向滤液二中加入滤液二1-10倍体积的乙醇，搅拌均匀后，静置至沉淀完全，过滤得滤渣三和滤液三；
B5）滤渣三采用稀碱液溶解后，加入乙醇，搅拌均匀后，静置至沉淀析出完全，过滤得滤渣四和滤液四；
B6）滤渣四干燥、粉碎，即得半纤维素成品。
C木质素的提取与精炼
C1）将滤渣二置于蒸煮锅中，加入滤渣二质量1-20倍的水，向蒸煮锅内通入惰性气体，将滤渣搅匀后，加入加入复合蛋白酶，酶解10-80分钟；随后加入常温型α-淀粉酶，酶解10-80分钟；然后通入蒸汽升温至60-70℃，保温2-20分钟，灭活酶的活性；所述复合蛋白酶由具备内肽酶活性的碱性蛋白酶和具备端肽酶活性的蛋白酶K组成；所述常温型α-淀粉酶由微波诱导所得变异地衣芽孢杆菌B5184分泌所得α-淀粉酶，所述常温型α-淀粉酶的适宜温度为22-35℃；
C2）灭酶后，向汽爆罐中加入乙醇至乙醇的质量分数为30%-80%，然后间歇性向汽爆罐内通入水蒸汽以及惰性气体，以维持汽爆罐内温度为80-120℃、压力为0.5-2MPa，保温保压60-200分钟后喷放；
C3）步骤C2）所得喷放浆状物固液分离，得滤渣五和滤液五，采用体积分数40%-90%的乙醇洗涤滤渣五，乙醇洗液与滤液七合并，得合并液二；
C4）蒸除合并液二中的乙醇和水，剩余固形物经干燥、粉碎，得木质素成品。
D 纤维素的提取与精炼
D1）步骤C3）所得滤渣五用梯度浓度的碱液洗涤，以清除附在其表面的木质素、半纤维素，分离洗涤液与固渣，得滤渣六与滤液六；
D2）将滤渣六置于漂白罐，加入滤渣八1-10倍的水，然后加入双氧水至双氧水的质量分数为0.1%-0.5%，于50-80℃下保温10-120分钟；
D3）继续加入双氧水，至双氧水的质量分数为2%-5%，进行漂白处理；
D4）用水洗涤漂白后的滤渣，分离洗液与滤渣，得滤渣七和滤液七；
D5）滤渣七经干燥、粉碎，得纤维素成品。
E生物有机肥和土壤营养液的制备
E1）合并上述工艺中的废渣和废液，并将合并后的废渣和废液移入发酵池，向发酵池内泵入预先活化培育的分泌常温型α-淀粉酶的地衣芽孢杆菌B5184以及分泌纤维素酶的木霉菌液；不断通入空气、充分混合，25-35℃下发酵12-48小时；
E2）发酵完毕，固液分离，得滤渣八和滤液八；
E3）滤渣八继续脱去水分后的滤饼移入发酵槽，每天将滤饼翻斗1-6遍，自然发酵10-60天，即得生物有机肥；
E4）调节滤液八的pH至6-8，即得土壤营养液。
作为优选方案，步骤A1）中沙柳粉碎过程隔绝空气。黄酮易被氧化，隔绝空气处理，可以保证黄酮的完整性。
作为优选方案，步骤C1）中，所述微波诱导所得变异地衣芽孢杆菌B5184的获取步骤具体为：将地衣芽孢杆菌的培养液置于微波发生器，设置微波功率为850-950W，脉冲频率为2300MHz，微波处理20s，冷却20s，依此往复25-35次；将微波处理后的培养液涂布在固体培养基上，30℃条件下培养1-2天，由存活下来的菌落中筛选常温下α-淀粉酶活性高的地衣芽孢杆菌的变异菌株，即得地衣芽孢杆菌B5184。
进一步的，地衣芽孢杆菌B5184扩大培养，从而获得所述常温型α-淀粉酶。
进一步的，所述复合蛋白酶中具备内肽酶活性的碱性蛋白酶与具备端肽酶活性的蛋白酶K的比例为1:1-3；所述复合蛋白酶的加入量满足每千克干基滤渣二400-800U；所述常温型α-淀粉酶的加入量满足每千克干基滤渣二300-700U。
作为优选方案，步骤D1）中所述梯度浓度的碱液的质量浓度梯次为10%、6%、3%和1%；所述碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化钙溶液或氨水中的一种。
作为优选方案，步骤E1）中，地衣芽孢杆菌B5184的初始密度为500-5000个细胞/升，木霉菌的初始密度为300-3000个细胞/升。
所述沙柳生物组分的分离、精炼及治理沙漠土壤的方法所得生物有机肥和土壤营养液在沙漠土壤治理中的应用。
所述沙柳生物组分的分离、精炼及治理沙漠土壤的方法所得生物有机肥和土壤营养液治理沙漠土壤的方法，包括步骤：
1）以50-300kg/亩的标准将步骤E3）所得生物有机肥均摊到沙漠表层，以50-70厘米的深度深翻；
2）深翻后1-5天内，用步骤E4）所得土壤营养液浇灌；
3）沙层干后，再以50-300kg/亩的标准将步骤E3）所得生物有机肥均摊到沙漠表层，以20-40厘米的深度翻耕；随后用步骤E4）所得土壤营养液浇灌；
4）之后每月以30-200kg/亩的标准将步骤E3）所得生物有机肥均摊到沙漠表层，并轮番以50-70厘米的深度以及20-40厘米的深度翻耕；翻耕后每隔3-30天采用步骤E4）所得土壤营养液浇灌；
5）按照步骤4）实施1-5年，沙漠土壤即得到彻底治理。
作为优选方案，步骤4）实施0.5-1.5年内，翻耕后每隔3-7天采用步骤E4）所得土壤营养液浇灌；步骤4）实施1.5-5年之间，翻耕后每隔10-30天采用步骤E4）所得土壤营养液浇灌。
本发明的有益效果为：
本发明由沙柳同时制备黄酮、半纤维素、木质素、纤维素等，而且通过低温高压、多次汽爆、生物酶解、有机溶媒等措施精炼出了高纯度、高完整性、高质量的上述沙柳组分。工艺中产生的废渣、废水分别制备成了生物有机肥和土壤营养液，用于治理沙漠土壤，收到了很好的效果。
本发明在实施时，可以新建，也可以充分利用现有众多的已经或频临倒闭的造纸制浆企业（尤其是制化学浆的企业），在其车间、设备、设施等基础上稍加改造即可进行生产；投入小、周期短、易推广。
具体实施方式
实施例1
一种沙柳生物组分的分离、精炼及治理沙漠土壤的方法，包括步骤：
A黄酮的提取与精炼
A1）沙柳枝茎叶经除杂、揉丝、切段后干燥，干燥时采用热风干燥，热风仓内充满氮气；经过以上预处理的沙柳粉碎至40目（沙柳粉碎过程隔绝空气）后置于汽爆罐中（沙柳粉末的加入量达到罐体体积的20%），向汽爆罐中通入氮气将罐内空气排净后封口；继续通入氮气至罐内压力至1.5 MPa，保压80分钟后喷放，得沙柳汽爆粉末；所得沙柳汽爆粉末装入充满氮气的密封袋备用。
步骤A1）利用高压氮气在喷放过程中产生的由内而外的冲击力冲破沙柳细胞壁，使沙柳细胞内容物全部“破壁而出”，利于下一步的组分分离及精炼；因为本发明需要制备黄酮类等产物，而黄酮成份只存在于细胞内，因而必须破壁。
A2）将沙柳汽爆粉末置于汽爆罐中，并加入沙柳汽爆粉末12倍体积的95%的乙醇，通入氮气，排净罐内空气后封口；继续间歇性地向罐内通入氮气，以维持罐内压力为2MPa，16-20℃下保压70分钟后喷放。
步骤A2）在汽爆分离过程中采用较低温度以及氮气环境，目的在于避免黄酮、纤维素等组分分子的分解、脱水、氧化、剥皮等反应，同时较低温度下沙柳粉末中其它组分（蛋白质、木质素等）溶入乙醇的比例很低；采用高压（通过空压机通入氮气实现）保证了黄酮与溶媒的充分接触与溶出。
罐内的温度由氮气的温度来控制。氮气的储存罐外设有夹层，内有低温空气，因而储存罐内的氮气温度介于16-18℃。
A3）将步骤A2）喷放后的浆状物移至胶体磨中磨浆25分钟。用机械法继续破解大分子之间的部分化学键，进一步增加了黄酮与溶媒的充分接触与溶出。
A4）固液分离，得滤渣一和滤液一；采用95%的乙醇洗涤滤渣一2遍，洗涤后的乙醇液与滤液一合并，得合并液一。之所以洗涤后合并，是为了洗掉滤渣表面的黄酮，以增加黄酮得率。
滤液一即为溶出的黄酮、脂肪等，而滤渣一即为含有纤维素、木质素等组分的浆料。
A5）脱除合并液一中的固相颗粒，脱除固相颗粒后的合并液依次经过超滤、反渗透膜分离去除分子量大于1000道尔顿以及小于300道尔顿的杂质成分，得到黄酮澄清液。
A6）蒸发除去黄酮澄清液中的溶媒乙醇，剩余物经冷冻干燥，得黄酮成品。经检测，所得黄酮的质量为沙柳干基质量的3.2%。
B半纤维素的提取与精炼
B1）将滤渣一置于蒸煮锅内，加入10倍滤渣一质量的水，加入氢氧化钾至碱液浓度为5%，通入水蒸汽，待温度升至90℃时停止通水蒸汽；通入氮气，将蒸煮锅内空气排净后封口；然后间歇性地通入氮气和水蒸汽，以维持蒸煮锅内温度为95℃、压力为0.7MPa，保温保压100分钟。
步骤B1）用稀氢氧化钾溶液提取出半纤维素以及脱除灰分中的大部分硅质等无机盐；采用较低蒸煮温度（95℃）、较高锅内压力（0.7MPa）以及氮气环境，目的在于保证半纤维素、纤维素、木质素等组分避免高温、有氧条件下的分解、氧化、剥皮、酯化等反应，对保证分子基团的完整性以及产品质量作用明显。
B2）将步骤B1）保温保压后所得混合物转移至胶体磨中磨浆15分钟。用机械法继续破解大分子之间的部分化学键。
B3）固液分离得滤渣二和滤液二。滤渣二即为含有纤维素、木质素等成份的浆料，而滤液二则为半纤维素粗液。
B4）向滤液二中加入滤液二5倍体积的95%的乙醇，搅拌均匀后，静置至沉淀完全，过滤得滤渣三和滤液三。
滤渣三主要为半纤维素粗品，滤液三主要为乙醇和滤液二中的水相，滤液三中的乙醇全部回收使用。
B5）滤渣三采用稀氢氧化钾溶液溶解后，加入95%的乙醇，搅拌均匀后，静置至沉淀析出完全，过滤得滤渣四和滤液四。该步骤为半纤维素的纯化过程，醇沉法纯化。
B6）滤渣四干燥、粉碎，即得半纤维素成品。经检测，所得半纤维素成品的质量为沙柳干基质量的18.7%，纯度为96.1%。
C木质素的提取与精炼
C1）将滤渣二置于蒸煮锅中，加入滤渣二质量10倍的水，向蒸煮锅内通入氮气，将滤渣搅匀后，加入加入复合蛋白酶（500U/Kg干基滤渣二），酶解40分钟；随后加入常温型α-淀粉酶（400U/Kg干基滤渣二），酶解30分钟；然后通入蒸汽升温至60℃，保温10分钟，灭活酶的活性。
其中，复合蛋白酶由具备内肽酶活性的碱性蛋白酶和具备端肽酶活性的蛋白酶K组成，复合蛋白酶中具备内肽酶活性的碱性蛋白酶与具备端肽酶活性的蛋白酶K的比例为1: 1；该复合蛋白酶可以在常温下高效水解蛋白质。
常温型α-淀粉酶由微波诱导所得变异地衣芽孢杆菌B5184分泌所得α-淀粉酶；微波诱导所得变异地衣芽孢杆菌的获取步骤具体为：将地衣芽孢杆菌的培养液置于微波发生器，设置微波功率为900W，脉冲频率为2300MHz，微波处理20s，冷却20s，依此往复30次；将微波处理后的培养液涂布在固体培养基上，30℃条件下培养1-2天，由存活下来的菌落中筛选常温下α-淀粉酶活性高的地衣芽孢杆菌的变异菌株，即，地衣芽孢杆菌B5184。地衣芽孢杆菌B5184扩大培养，从而获得常温型α-淀粉酶；常温型α-淀粉酶在22-35℃温度下高效率地水解淀粉，不必像目前大多采用的高温型α-淀粉酶需要高温（80-90℃）条件，因而减少了能耗也降低了对设备的要求，同时极大减少了副反应的发生。
此处用酶法可以柔和地将蛋白质、淀粉水解成小分子的肽类、氨基酸、麦芽糖、葡萄糖等进入滤液中，从而成功脱除蛋白质和淀粉；以保证木质素的纯度。
C2）灭酶后，向汽爆罐中加入乙醇至乙醇的质量分数为60%，然后间歇性向汽爆罐内通入水蒸汽以及氮气，以维持汽爆罐内温度为110℃、压力为1.5MPa，保温保压100分钟后喷放。含乙醇的热蒸汽全部由罩口进入乙醇回收***。
C3）步骤C2）所得喷放浆状物卧螺离心分离，得滤渣五和滤液五，采用体积分数60%的乙醇洗涤滤渣五，乙醇洗液与滤液七合并，得合并液二。
滤渣五即为含有纤维素的浆料，滤液五即为醇溶的木质素。
C4）蒸除合并液二中的乙醇和水，剩余固形物经干燥、粉碎，得木质素成品。经检测，所得木质素的质量为沙柳干基质量的21.5%，纯度为96.7%。
D 纤维素的提取与精炼
D1）步骤C3）所得滤渣五用梯度浓度的氢氧化钾溶液（梯度浓度的氢氧化钾的质量浓度梯次为10%、6%、3%和1%）洗涤，以清除附在其表面的木质素、半纤维素，分离洗涤液与固渣，得滤渣六与滤液六。
D2）将滤渣六置于漂白罐，加入滤渣八6倍的水，然后加入双氧水至双氧水的质量分数为0.3%，于60℃下保温80分钟。
该步骤并不主要为了漂白，而是用双氧水在弱碱性条件下溶解残存在溶解浆表面的半纤维素和木质素。
D3）继续加入双氧水，至双氧水的质量分数为3%，进行漂白处理；
D4）用水洗涤漂白后的滤渣，分离洗液与滤渣，得滤渣七和滤液七；
D5）滤渣七经干燥、粉碎，得纤维素成品。经检测，所得纤维素成品的质量为沙柳干基质量的47.8%，纯度为96.9%。
E生物有机肥和土壤营养液的制备
E1）合并上述工艺中的废渣和废液，并将合并后的废渣和废液移入发酵池，向发酵池内泵入预先活化培育的分泌常温型α-淀粉酶的地衣芽孢杆菌B5184（地衣芽孢杆菌B5184的初始密度为2000个细胞/升）以及分泌纤维素酶的木霉菌液（木霉菌的初始密度为1000个细胞/升）；不断通入空气、充分混合，30℃下发酵24小时。
其中上述工艺的废渣中含有蛋白、淀粉、纤维素、半纤维素、木质素及矿物质等，废液含有蛋白、淀粉、微小纤维成份、低聚糖、有机酸、无机盐等。
采用菌液分泌的淀粉酶、纤维素酶分解并转化废渣中的淀粉、糖原、纤维素等大分子转变成小分子。
E2）发酵完毕，固液分离，得滤渣八和滤液八。
E3）滤渣八通过压滤或挤浆继续脱去水分后的滤饼移入发酵槽，每天将滤饼翻斗2遍，自然发酵30天，即得生物有机肥。
E4）调节滤液八的pH至6.8，即得土壤营养液。
实施例2
一种沙柳生物组分的分离、精炼及治理沙漠土壤的方法，包括步骤：
A黄酮的提取与精炼
A1）沙柳枝茎叶经除杂、揉丝、切段后干燥，干燥时采用热风干燥，热风仓内充满氮气；经过以上预处理的沙柳粉碎至50目（沙柳粉碎过程隔绝空气）后置于汽爆罐中（沙柳粉末的加入量达到罐体体积的25%），向汽爆罐中通入氮气将罐内空气排净后封口；继续通入氮气至罐内压力至2 MPa，保压90分钟后喷放，得沙柳汽爆粉末；所得沙柳汽爆粉末装入充满氮气的密封袋备用。
步骤A1）利用高压氮气在喷放过程中产生的由内而外的冲击力冲破沙柳细胞壁，使沙柳细胞内容物全部“破壁而出”，利于下一步的组分分离及精炼；因为本发明需要制备黄酮类等产物，而黄酮成份只存在于细胞内，因而必须破壁。
A2）将沙柳汽爆粉末置于汽爆罐中，并加入沙柳汽爆粉末15倍体积的95%的乙醇，通入氮气，排净罐内空气后封口；继续间歇性地向罐内通入氮气，以维持罐内压力为2.5MPa，16-20℃下保压80分钟后喷放。
步骤A2）在汽爆分离过程中采用较低温度以及氮气环境，目的在于避免黄酮、纤维素等组分分子的分解、脱水、氧化、剥皮等反应，同时较低温度下沙柳粉末中其它组分（蛋白质、木质素等）溶入乙醇的比例很低；采用高压（通过空压机通入氮气实现）保证了黄酮与溶媒的充分接触与溶出。
罐内的温度由氮气的温度来控制。氮气的储存罐外设有夹层，内有低温空气，因而储存罐内的氮气温度介于16-18℃。
A3）将步骤A2）喷放后的浆状物移至中浓磨中磨浆30分钟。用机械法继续破解大分子之间的部分化学键，进一步增加了黄酮与溶媒的充分接触与溶出。
A4）固液分离，得滤渣一和滤液一；采用95%的乙醇洗涤滤渣一，洗涤后的乙醇液与滤液一合并，得合并液一。之所以洗涤后合并，是为了洗掉滤渣表面的黄酮，以增加黄酮得率。
滤液一即为溶出的黄酮、脂肪等，而滤渣一即为含有纤维素、木质素等组分的浆料。
A5）脱除合并液一中的固相颗粒，脱除固相颗粒后的合并液依次经过超滤、反渗透膜分离去除分子量大于1000道尔顿以及小于300道尔顿的杂质成分，得到黄酮澄清液。
A6）蒸发除去黄酮澄清液中的溶媒乙醇，剩余物经干燥，得黄酮成品。经检测，所得黄酮的质量为干基沙柳的3.05%。
B半纤维素的提取与精炼
B1）将滤渣一置于蒸煮锅内，加入8倍滤渣一质量的水，加入氨水至碱液浓度为6%，通入水蒸汽，待温度升至95℃时停止通水蒸汽；通入氮气，将蒸煮锅内空气排净后封口；然后间歇性地通入氮气和水蒸汽，以维持蒸煮锅内温度为100℃、压力为0.8 MPa，保温保压110分钟。
步骤B1）用稀氨水提取出半纤维素以及脱除灰分中的大部分硅质等无机盐；采用较低蒸煮温度（100℃）、较高锅内压力（0.8MPa）以及氮气环境，目的在于保证半纤维素、纤维素、木质素等组分避免高温、有氧条件下的分解、氧化、剥皮、酯化等反应，对保证分子基团的完整性以及产品质量作用明显。
B2）将步骤B1）保温保压后所得混合物转移中浓磨中磨浆20分钟。用机械法继续破解大分子之间的部分化学键。
B3）固液分离得滤渣二和滤液二。滤渣二即为含有纤维素、木质素等成份的浆料，而滤液二则为半纤维素粗液。
B4）向滤液二中加入滤液二4倍体积的95%的乙醇，搅拌均匀后，静置至沉淀完全，过滤得滤渣三和滤液三。
滤渣三主要为半纤维素粗品，滤液三主要为乙醇和滤液二中的水相，滤液三中的乙醇全部回收使用。
B5）滤渣三采用稀氨水溶解后，加入95%的乙醇，搅拌均匀后，静置至沉淀析出完全，过滤得滤渣四和滤液四。该步骤为半纤维素的纯化过程，醇沉法纯化。
B6）滤渣四干燥、粉碎，即得半纤维素成品。经检测，所得半纤维素成品的质量为沙柳干基质量的18.3%，纯度为96.3%。
C木质素的提取与精炼
C1）将滤渣二置于蒸煮锅中，加入滤渣二质量1-20倍的水，向蒸煮锅内通入氮气，将滤渣搅匀后，加入加入复合蛋白酶（5500U/Kg干基滤渣二），酶解35分钟；随后加入常温型α-淀粉酶（450U/Kg干基滤渣二），酶解25分钟；然后通入蒸汽升温至65℃，保温12分钟，灭活酶的活性。
其中，复合蛋白酶由具备内肽酶活性的碱性蛋白酶和具备端肽酶活性的蛋白酶K组成，复合蛋白酶中具备内肽酶活性的碱性蛋白酶与具备端肽酶活性的蛋白酶K的比例为1: 2；该复合蛋白酶可以在常温下高效水解蛋白质。
常温型α-淀粉酶由微波诱导所得变异地衣芽孢杆菌B5184分泌所得α-淀粉酶；微波诱导所得变异地衣芽孢杆菌的获取步骤具体为：将地衣芽孢杆菌的培养液置于微波发生器，设置微波功率为900W，脉冲频率为2300MHz，微波处理20s，冷却20s，依此往复30次；将微波处理后的培养液涂布在固体培养基上，30℃条件下培养1-2天，由存活下来的菌落中筛选常温下α-淀粉酶活性高的地衣芽孢杆菌的变异菌株，即，地衣芽孢杆菌B5184。地衣芽孢杆菌B5184扩大培养，从而获得常温型α-淀粉酶；常温型α-淀粉酶在22-35℃温度下高效率地水解淀粉，不必像目前大多采用的高温型α-淀粉酶需要高温（80-90℃）条件，因而减少了能耗也降低了对设备的要求，同时极大减少了副反应的发生。
此处用酶法可以柔和地将蛋白质、淀粉水解成小分子的肽类、氨基酸、麦芽糖、葡萄糖等进入滤液中，从而成功脱除蛋白质和淀粉；以保证木质素的纯度。
C2）灭酶后，向汽爆罐中加入乙醇至乙醇的质量分数为55%，然后间歇性向汽爆罐内通入水蒸汽以及氮气，以维持汽爆罐内温度为105℃，压力为1.7MPa，保温保压90分钟后喷放。含乙醇的热蒸汽全部由罩口进入乙醇回收***。
C3）步骤C2）所得喷放浆状物固液分离，得滤渣五和滤液五，采用体积分数55%的乙醇洗涤滤渣五，乙醇洗液与滤液七合并，得合并液二。
滤渣五即为含有纤维素的浆料，滤液五即为醇溶的木质素。
C4）蒸除合并液二中的乙醇和水，剩余固形物经干燥、粉碎，得木质素成品。经检测，所得木质素成品的质量为沙柳干基质量的22.1%，纯度为96.7%。
D 纤维素的提取与精炼
D1）步骤C3）所得滤渣五用梯度浓度的氨水（梯度浓度的氨水的质量浓度梯次为10%、6%、3%和1%）洗涤，以清除附在其表面的木质素、半纤维素，分离洗涤液与固渣，得滤渣六与滤液六。
D2）将滤渣六置于漂白罐，加入滤渣八5倍的水，然后加入双氧水至双氧水的质量分数为0.4%，于65℃下保温70分钟。
该步骤并不主要为了漂白，而是用双氧水在弱碱性条件下溶解残存在溶解浆表面的半纤维素和木质素。
D3）继续加入双氧水，至双氧水的质量分数为4%，进行漂白处理；
D4）用水洗涤漂白后的滤渣，分离洗液与滤渣，得滤渣七和滤液七；
D5）滤渣七经干燥、粉碎，得纤维素成品。经检测，所得纤维素成品的质量为沙柳干基质量的47.1%，纯度为97.1%。
E生物有机肥和土壤营养液的制备
E1）合并上述工艺中的废渣和废液，并将合并后的废渣和废液移入发酵池，向发酵池内泵入预先活化培育的分泌常温型α-淀粉酶的地衣芽孢杆菌B5184（地衣芽孢杆菌B5184的初始密度为2500个细胞/升）以及分泌纤维素酶的木霉菌液（木霉菌的初始密度为1500个细胞/升）；不断通入空气、充分混合，室温下发酵30小时。
其中上述工艺的废渣中含有蛋白、淀粉、纤维素、半纤维素、木质素及矿物质等，废液含有蛋白、淀粉、微小纤维成份、低聚糖、有机酸、无机盐等。
采用菌液分泌的淀粉酶、纤维素酶分解并转化废渣中的淀粉、糖原、纤维素等大分子转变成小分子。
E2）发酵完毕，固液分离，得滤渣八和滤液八。
E3）滤渣八继续脱去水分后的滤饼移入发酵槽，每天将滤饼翻斗2遍，自然发酵21天，即得生物有机肥。
E4）调节滤液八的pH至6.5，即得土壤营养液。
应用实施例1
该应用实施例中的沙漠土壤为可流动性沙漠土壤，地下水位3米深。使用实施例1所得生物有机肥和土壤营养液治理以上沙漠土壤。
沙柳生物组分的分离、精炼及治理沙漠土壤的方法所得生物有机肥和土壤营养液治理以上沙漠土壤的方法，包括步骤：
1）以200kg/亩的标准将步骤E3）所得生物有机肥均摊到沙漠表层，以60厘米的深度深翻。
2）深翻后3天内，用步骤E4）所得土壤营养液浇灌。
3）沙层干后，再以200kg/亩的标准将步骤E3）所得生物有机肥均摊到沙漠表层，以30厘米的深度翻耕；随后用步骤E4）所得土壤营养液浇灌；
4）之后每月以150kg/亩的标准将步骤E3）所得生物有机肥均摊到沙漠表层，并轮番以60厘米的深度以及30厘米的深度翻耕；翻耕后采用步骤E4）所得土壤营养液浇灌。
步骤4）实施1年内，翻耕后每隔3天采用步骤E4）所得土壤营养液浇灌；步骤4）实施1年以后，翻耕后每隔12天采用步骤E4）所得土壤营养液浇灌。
5）按照步骤4）实施4年，沙漠土壤得到彻底治理；土壤有机质含量达到1.6%（相对土壤干基质量）、保墒性能也从根本上得到了改善；种植试验表明，玉米亩产量平均475公斤、小麦亩产量407公斤，超过了中产田的标准。
应用实施例2
该应用实施例的治理对象为戈壁土壤，地下水位1.5米深。使用实施例2所得生物有机肥和土壤营养液治理以上戈壁土壤。
沙柳生物组分的分离、精炼及治理沙漠土壤的方法所得生物有机肥和土壤营养液治理以上戈壁土壤的方法，包括步骤：
1）以150kg/亩的标准将步骤E3）所得生物有机肥均摊到沙漠表层，以65厘米的深度深翻。
2）深翻后4天内，用步骤E4）所得土壤营养液浇灌。
3）沙层干后，再以100kg/亩的标准将步骤E3）所得生物有机肥均摊到沙漠表层，以35厘米的深度翻耕；随后用步骤E4）所得土壤营养液浇灌；
4）之后每月以100kg/亩的标准将步骤E3）所得生物有机肥均摊到沙漠表层，并轮番以65厘米的深度以及35厘米的深度翻耕；翻耕后采用步骤E4）所得土壤营养液浇灌。
步骤4）实施半年内，翻耕后每隔5天采用步骤E4）所得土壤营养液浇灌；步骤4）实施半年以后，翻耕后每隔15天采用步骤E4）所得土壤营养液浇灌。
5）按照步骤4）实施2年，戈壁土壤得到彻底治理；土壤有机质含量达到1.4%（相对土壤干基质量）、保墒性能也从根本上得到了改善；种植试验表明，玉米亩产量平均590公斤、小麦亩产量507公斤，达到了高产田的标准。

Claims (10)

1.一种沙柳生物组分的分离、精炼及治理沙漠土壤的方法，其特征在于，包括步骤：
A黄酮的提取与精炼
A1）沙柳粉碎后置于汽爆罐中，向所述汽爆罐中通入惰性气体将罐内空气排净后封口；继续通入惰性气体至罐内压力至1-5 MPa，保压20-120分钟后喷放，得沙柳汽爆粉末；
A2）将所述沙柳汽爆粉末置于汽爆罐中，并加入沙柳汽爆粉末1-25倍体积的乙醇，通入惰性气体，排净罐内空气后封口；继续间歇性地向罐内通入惰性气体，以维持罐内压力为1-5 MPa，16-20℃下保压20-180分钟后喷放；
A3）将步骤A2）喷放后的浆状物移至研磨磨中磨浆；
A4）固液分离，得滤渣一和滤液一；采用乙醇洗涤滤渣一，洗涤后的乙醇液与滤液一合并，得合并液一；
A5）脱除合并液一中的固相颗粒，脱除固相颗粒后的合并液依次经过超滤、反渗透膜分离去除分子量大于1000道尔顿以及小于300道尔顿的杂质成分，得到黄酮澄清液；
A6）蒸发除去所述黄酮澄清液中的溶媒乙醇，剩余物经干燥，得黄酮成品；
B半纤维素的提取与精炼
B1）将滤渣一置于蒸煮锅内，加入1-20倍滤渣一质量的水，加入碱至碱液浓度为1%-10%，通入水蒸汽，待温度升至60-100℃时停止通水蒸汽；通入惰性气体，将蒸煮锅内空气排净后封口；然后间歇性地通入惰性气体和水蒸汽，以维持蒸煮锅内温度为70-100℃、压力为0.5-1.5 MPa，保温保压10-120分钟；
B2）将步骤B1）保温保压后所得混合物转移至研磨磨中磨浆；
B3）固液分离得滤渣二和滤液二；
B4）向滤液二中加入滤液二1-10倍体积的乙醇，搅拌均匀后，静置至沉淀完全，过滤得滤渣三和滤液三；
B5）滤渣三采用稀碱液溶解后，加入乙醇，搅拌均匀后，静置至沉淀析出完全，过滤得滤渣四和滤液四；
B6）滤渣四干燥、粉碎，即得半纤维素成品；
C木质素的提取与精炼
C1）将滤渣二置于蒸煮锅中，加入滤渣二质量1-20倍的水，向蒸煮锅内通入惰性气体，将滤渣搅匀后，加入加入复合蛋白酶，酶解10-80分钟；随后加入常温型α-淀粉酶，酶解10-80分钟；然后通入蒸汽升温至60-70℃，保温2-20分钟，灭活酶的活性；所述复合蛋白酶由具备内肽酶活性的碱性蛋白酶和具备端肽酶活性的蛋白酶K组成；所述常温型α-淀粉酶由微波诱导所得变异地衣芽孢杆菌B5184分泌所得α-淀粉酶，所述常温型α-淀粉酶的适宜温度为22-35℃；
C2）灭酶后，向汽爆罐中加入乙醇至乙醇的质量分数为30%-80%，然后间歇性向汽爆罐内通入水蒸汽以及惰性气体，以维持汽爆罐内温度为80-120℃、压力为0.5-2MPa，保温保压60-200分钟后喷放；
C3）步骤C2）所得喷放浆状物固液分离，得滤渣五和滤液五，采用体积分数40%-90%的乙醇洗涤滤渣五，乙醇洗液与滤液七合并，得合并液二；
C4）蒸除合并液二中的乙醇和水，剩余固形物经干燥、粉碎，得木质素成品；
D 纤维素的提取与精炼
D1）步骤C3）所得滤渣五用梯度浓度的碱液洗涤，以清除附在其表面的木质素、半纤维素，分离洗涤液与固渣，得滤渣六与滤液六；
D2）将滤渣六置于漂白罐，加入滤渣八1-10倍的水，然后加入双氧水至双氧水的质量分数为0.1%-0.5%，于50-80℃下保温10-120分钟；
D3）继续加入双氧水，至双氧水的质量分数为2%-5%，进行漂白处理；
D4）用水洗涤漂白后的滤渣，分离洗液与滤渣，得滤渣七和滤液七；
D5）滤渣七经干燥、粉碎，得纤维素成品；
E生物有机肥和土壤营养液的制备
E1）合并上述工艺中的废渣和废液，并将合并后的废渣和废液移入发酵池，向发酵池内泵入预先活化培育的分泌常温型α-淀粉酶的地衣芽孢杆菌B5184以及分泌纤维素酶的木霉菌液；不断通入空气、充分混合，25-35℃下发酵12-48小时；
E2）发酵完毕，固液分离，得滤渣八和滤液八；
E3）滤渣八继续脱去水分后的滤饼移入发酵槽，每天将滤饼翻斗1-6遍，自然发酵10-60天，即得生物有机肥；
E4）调节滤液八的pH至6-8，即得土壤营养液。
2.如权利要求1所述沙柳生物组分的分离、精炼及治理沙漠土壤的方法，其特征在于：步骤A1）中沙柳粉碎过程隔绝空气。
3.如权利要求1所述沙柳生物组分的分离、精炼及治理沙漠土壤的方法，其特征在于：步骤C1）中，所述微波诱导所得变异地衣芽孢杆菌B5184的获取步骤具体为：将地衣芽孢杆菌的培养液置于微波发生器，设置微波功率为850-950W，脉冲频率为2300MHz，微波处理20s，冷却20s，依此往复25-35次；将微波处理后的培养液涂布在固体培养基上，30℃条件下培养1-2天，由存活下来的菌落中筛选常温下α-淀粉酶活性高的地衣芽孢杆菌的变异菌株，即得地衣芽孢杆菌B5184。
4.如权利要求3所述沙柳生物组分的分离、精炼及治理沙漠土壤的方法，其特征在于：地衣芽孢杆菌B5184扩大培养，从而获得所述常温型α-淀粉酶。
5.如权利要求4所述沙柳生物组分的分离、精炼及治理沙漠土壤的方法，其特征在于：所述复合蛋白酶中具备内肽酶活性的碱性蛋白酶与具备端肽酶活性的蛋白酶K的比例为1:1-3；所述复合蛋白酶的加入量满足每千克干基滤渣二400-800U；所述常温型α-淀粉酶的加入量满足每千克干基滤渣二300-700U。
6.如权利要求1所述沙柳生物组分的分离、精炼及治理沙漠土壤的方法，其特征在于：步骤D1）中所述梯度浓度的碱液的质量浓度梯次为10%、6%、3%和1%；所述碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化钙溶液或氨水中的一种。
7.如权利要求1所述沙柳生物组分的分离、精炼及治理沙漠土壤的方法，其特征在于：步骤E1）中，地衣芽孢杆菌B5184的初始密度为500-5000个细胞/升，木霉菌的初始密度为300-3000个细胞/升。
8.如权利要求1所述沙柳生物组分的分离、精炼及治理沙漠土壤的方法所得生物有机肥和土壤营养液在沙漠土壤治理中的应用。
9.如权利要求1所述沙柳生物组分的分离、精炼及治理沙漠土壤的方法所得生物有机肥和土壤营养液治理沙漠土壤的方法，其特征在于，包括步骤：
1）以50-300kg/亩的标准将步骤E3）所得生物有机肥均摊到沙漠表层，以50-70厘米的深度深翻；
2）深翻后1-5天内，用步骤E4）所得土壤营养液浇灌；
3）沙层干后，再以50-300kg/亩的标准将步骤E3）所得生物有机肥均摊到沙漠表层，以20-40厘米的深度翻耕；随后用步骤E4）所得土壤营养液浇灌；
4）之后每月以30-200kg/亩的标准将步骤E3）所得生物有机肥均摊到沙漠表层，并轮番以50-70厘米的深度以及20-40厘米的深度翻耕；翻耕后每隔3-30天采用步骤E4）所得土壤营养液浇灌；
5）按照步骤4）实施1-5年，沙漠土壤即得到彻底治理。
10.如权利要求1所述沙柳生物组分的分离、精炼及治理沙漠土壤的方法所得生物有机肥和土壤营养液治理沙漠土壤的方法，其特征在于：步骤4）实施0.5-1.5年内，翻耕后每隔3-7天采用步骤E4）所得土壤营养液浇灌；步骤4）实施1.5-5年之间，翻耕后每隔10-30天采用步骤E4）所得土壤营养液浇灌。
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