CN107298601A - 一种复合海藻肥料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于海藻肥领域，具体涉及一种复合海藻肥料的制备方法。本发明复合海藻肥料的制备方法包括预处理、酶解、微生物处理、干燥等工艺。本发明采用低温冷冻破碎的方式对新鲜原料进行处理，有效保护了海藻有效活性成分，使所得的海藻肥营养丰富。本发明采用多种酶类联用的方式，对海藻匀浆中的大分子糖类、蛋白类成分进行有效降解，提高了海藻中可溶物的提取效率。本发明利用酶解复合微生物发酵制备复合海藻肥料，从而最大限度的保留海藻的活性成分，提高海藻肥的效力，具有较好的应用前景。

Description

一种复合海藻肥料的制备方法
技术领域
本发明属于海藻肥领域，具体涉及一种复合海藻肥料的制备方法。
背景技术
海藻是海带、紫菜、裙带菜、石花菜等海洋藻类的总称，是生长在海中的藻类，是植物界的隐花植物，藻类中有很多品种都以光合作用产生能量。海藻的种类很多包括褐藻、红藻、绿藻，常见的褐藻包括大型褐藻、马尾藻和墨角藻属，常见的红藻包括掌状红皮藻、紫菜、石花菜属、角叉菜属。海藻中的褐藻富含多糖类物质，如：褐藻胶、褐藻糖胶以及海带淀粉等，这些多糖类物质是很多陆地植物所缺乏的。褐藻胶是由甘露糖醛酸和古罗糖醛酸两种单体组成的嵌段线型聚合物，它具有凝胶、螯合及亲水等特性，它通过这些特性来改变土壤的某些性质，可作为土壤调节剂来使用。经过生化处理后，作为新型肥料使用，具有增产、减轻病害、降低药残、改善风味等作用。
利用海藻生产海藻肥料，工艺难点主要是在解决海藻中纤维素、果胶质等主要成分难以降解的问题上，同时最大限度的保留海藻中的营养元素、植物激素等有效成分。目前，国内海藻肥的加工主要采用化学降解的方法，对海藻中有效活性成分破坏较多，影响后期肥料的效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合海藻肥料的制备方法，利用酶解复合微生物发酵制备复合海藻肥料，从而最大限度的保留海藻的活性成分，提高海藻肥的效力，具有较好的应用前景。
本发明采用以下技术方案予以实现：
一种复合海藻肥料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)预处理：新鲜的褐藻、红藻、绿藻、马尾藻、墨角藻，反复清洗，滤除杂质，脱水至含水量为40～50wt％，置于-15℃至-25℃下冷冻4～8h；取出后用组织破碎机破碎，按料液质量比1：0.5～1加入清水，搅拌制成匀浆；
(2)酶解处理：在所得匀浆中加入β-1，4葡聚糖酶、纤维二糖水解酶、1，4-β-甘露糖醛酸裂解酶、菠萝蛋白酶、糖化酶，在40～50℃、pH 4～6、酶解7～12小时，分离酶解液和残渣；
(3)发酵处理：在步骤(2)所得残渣中添加柑橘皮渣、黑曲霉、粗糙脉胞菌、枯草杆菌，30～50℃、pH5～7，发酵7～12小时；
(4)肥料制备：将步骤(2)所得的酶解液与步骤(3)所得的发酵物混合，加入沸石粉、贝壳粉搅拌均匀，烘干造粒制得复合海藻肥。
所述复合海藻肥料的制备方法，步骤(1)中，褐藻、红藻、绿藻、马尾藻、墨角藻的质量份数如下：褐藻50～70份；红藻10～15份；绿藻10～15份；马尾藻5～10份；墨角藻5～10份。
所述复合海藻肥料的制备方法，步骤(1)中，破碎至粒径为60～80目。
所述复合海藻肥料的制备方法，步骤(2)的匀浆中，酶的添加量为：β-1，4葡聚糖酶1.0～2.5g/L；纤维二糖水解酶2～2.5g/L；1，4-β-甘露糖醛酸裂解酶0.8～1.2g/L；菠萝蛋白酶0.5～1.0g/L，糖化酶1.5～2.0g/L。
所述复合海藻肥料的制备方法，步骤(3)的残渣中，柑橘皮渣的加入量为4.0～6.0g/kg，柑橘皮渣粒径为50～150目；黑曲霉的加入量为1.0～2.0g/kg；粗糙脉胞菌的加入量为0.6～1.2g/kg；枯草芽孢杆菌的加入量为1.0～1.5g/kg。
所述复合海藻肥料的制备方法，步骤(4)的混合物中，沸石粉的加入量为25～100g/kg，贝壳粉的加入量为50～200g/kg。
所述复合海藻肥料的制备方法，步骤(4)中，沸石粉、贝壳粉的粒径为150～200目。
所述复合海藻肥料的制备方法，步骤(4)中，烘干温度为60～85℃。
所述复合海藻肥料的制备方法，步骤(4)中，造粒直径为5～8mm。
本发明的优点及有益效果是：
1、本发明采用低温冷冻破碎的方式对新鲜原料进行处理，有效保护了海藻有效活性成分，使所得的海藻肥营养丰富。
2、本发明采用多种酶类联用的方式，对海藻匀浆中的大分子糖类、蛋白类成分进行有效降解，提高了海藻中可溶物的提取效率。
3、本发明对酶解后的残渣通过加入黑曲霉、枯草芽孢杆菌等适于农业生产的菌种进行发酵处理。一方面减少了残渣排放，另一方面将残渣变废为宝，发酵产生的代谢产物和菌体本身能够很好的提高肥料的效力。在微生物发酵过程中所加入的柑橘皮渣，一方面有效缓解发酵ph的要求，另一方面，柑橘皮渣中含有大量的功能性物质，例如：香精油、橙皮苷、类黄酮化合物等，可以进一步补充肥料的营养组成。
4、本发明利用沸石粉、贝壳粉(牡蛎、扇贝壳等)等进行复配造粒，沸石粉、贝壳粉内含有丰富的微量元素(铜96ppm、钠1.9wt％、镁2wt％、钾1.38wt％、钙3wt％、铁0.51wt％)，同时具有较高的阳离子交换量和小孔吸附性，能将养分元素靠小孔吸附力和阴阳离子的静电引力紧紧束缚在沸石晶格周围，从而使得肥效更为持久。
附图说明
图1是不同肥料对草莓叶片中叶绿素含量的影响图。
具体实施方式
在具体实施过程中，本发明复合海藻肥料的制备方法如下：
(1)预处理：新鲜褐藻(海带、马尾藻等)、红藻(紫菜、石花菜等)、绿藻(石莼)、马尾藻、墨角藻等为原料，褐藻、红藻、绿藻、马尾藻、墨角藻的优选质量比为7：2：11：3：5，用清水反复清洗，清除其中杂质；将藻体自然晾干或挤压脱水至含水量为40～50wt％；将藻体置于-15℃至-25℃下冷冻4～8h；取出后采用组织捣碎机破碎至60～80目，按料液质量比1：0.5～1加入清水混合搅拌制成匀浆；
(2)酶解：在所得匀浆中加入外切β-1，4-葡聚糖酶(1～2.5g/L)、纤维二糖水解酶(2～2.5g/L)、1，4-β-甘露糖醛酸裂解酶(0.6～1.2g/L)、菠萝蛋白酶(0.5～1.0g/L)、糖化酶(1.5～2.0g/L)，在40～50℃、pH 4～6下酶解7～12小时；酶解完成后，利用管道离心机或滤膜行固液分离，获得海藻酶解液和酶解残渣；
(3)微生物发酵：在所得的酶解残渣中添加柑橘皮渣(4.0～6.0g/L)、黑曲霉(1.0～2.0g/L)、粗糙脉胞菌(0.6～1.2g/L)、枯草芽孢杆菌(1.0～1.5g/L)，在30～50℃、pH5～7，间隔搅拌，发酵7～12小时；
(4)肥料制备：将步骤(2)所得的海藻酶解液与步骤(3)所得的发酵物混合，加入150～200目的沸石粉、贝壳粉(质量比1：0.2～0.5)，搅拌均匀后烘干造粒，烘干温度控制在60～85℃，制得复合海藻有机颗粒肥，造粒直径为5～8mm。
下面，通过实施例和附图对本发明进一步详细阐述。
实施例1
本实施例中，复合海藻肥料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)预处理：新鲜的褐藻、红藻、绿藻、马尾藻、墨角藻，褐藻、红藻、绿藻、马尾藻、墨角藻的质量比例如下：70：10：10：5：5。反复清洗，滤除杂质，脱水至含水量为45wt％，置于-20℃下冷冻6h；取出后用组织破碎机破碎至粒径为70目，按料液质量比1：0.8加入清水，搅拌制成匀浆；
(2)酶解处理：在所得匀浆中加入β-1，4葡聚糖酶、纤维二糖水解酶、1，4-β-甘露糖醛酸裂解酶、菠萝蛋白酶、糖化酶，在45℃、pH 5、酶解10小时，分离酶解液和残渣；
其中，酶的添加量为：β-1，4葡聚糖酶1.5g/L；纤维二糖水解酶2.2g/L；1，4-β-甘露糖醛酸裂解酶1.0g/L；菠萝蛋白酶0.8g/L，糖化酶1.8g/L。
(3)发酵处理：在步骤(2)所得残渣中添加柑橘皮渣、黑曲霉、粗糙脉胞菌、枯草杆菌，40℃、pH6，发酵9小时；
其中，柑橘皮渣的加入量为5.0g/kg，柑橘皮渣粒径为100目；黑曲霉的加入量为1.5g/kg；粗糙脉胞菌的加入量为0.9g/kg；枯草芽孢杆菌的加入量为1.2g/kg。
(4)肥料制备：将步骤(2)所得的酶解液与步骤(3)所得的发酵物混合，加入沸石粉、贝壳粉搅拌均匀，沸石粉、贝壳粉的粒径为180目，沸石粉、贝壳粉的加入量分别为：40g/kg、160g/kg，在烘干温度70℃下，造粒制得复合海藻肥，造粒直径为6mm。
实施例2
本实施例中，复合海藻肥料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)预处理：新鲜的褐藻、红藻、绿藻、马尾藻、墨角藻，褐藻、红藻、绿藻、马尾藻、墨角藻的质量比例如下：50：15：15：10：10。反复清洗，滤除杂质，脱水至含水量为41wt％，置于-16℃下冷冻5h；取出后用组织破碎机破碎至粒径为60目，按料液质量比1：0.6加入清水，搅拌制成匀浆；
(2)酶解处理：在所得匀浆中加入β-1，4葡聚糖酶、纤维二糖水解酶、1，4-β-甘露糖醛酸裂解酶、菠萝蛋白酶、糖化酶，在42℃、pH 4、酶解8小时，分离酶解液和残渣；
其中，酶的添加量为：β-1，4葡聚糖酶1.2g/L；纤维二糖水解酶2.1g/L；1，4-β-甘露糖醛酸裂解酶0.9g/L；菠萝蛋白酶0.6g/L，糖化酶1.6g/L。
(3)发酵处理：在步骤(2)所得残渣中添加柑橘皮渣、黑曲霉、粗糙脉胞菌、枯草杆菌，32℃、pH5，发酵8小时；
其中，柑橘皮渣的加入量为4.2g/kg，柑橘皮渣粒径为60目；黑曲霉的加入量为1.2g/kg；粗糙脉胞菌的加入量为0.7g/kg；枯草芽孢杆菌的加入量为1.2g/kg。
(4)肥料制备：将步骤(2)所得的酶解液与步骤(3)所得的发酵物混合，加入沸石粉、贝壳粉搅拌均匀，沸石粉、贝壳粉的粒径为150目，沸石粉、贝壳粉的加入量分别为：60g/kg、120g/kg，在烘干温度65℃下，造粒制得复合海藻肥，造粒直径为5mm。
实施例3
本实施例中，复合海藻肥料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)预处理：新鲜的褐藻、红藻、绿藻、马尾藻、墨角藻，褐藻、红藻、绿藻、马尾藻、墨角藻的质量比例如下：65：10：11：6：8。反复清洗，滤除杂质，脱水至含水量为48wt％，置于-22℃下冷冻7h；取出后用组织破碎机破碎至粒径为80目，按料液质量比1：0.9加入清水，搅拌制成匀浆；
(2)酶解处理：在所得匀浆中加入β-1，4葡聚糖酶、纤维二糖水解酶、1，4-β-甘露糖醛酸裂解酶、菠萝蛋白酶、糖化酶，在48℃、pH 6、酶解10小时，分离酶解液和残渣；
其中，酶的添加量为：β-1，4葡聚糖酶2.4g/L；纤维二糖水解酶2.4g/L；1，4-β-甘露糖醛酸裂解酶1.1g/L；菠萝蛋白酶0.9g/L，糖化酶1.9g/L。
(3)发酵处理：在步骤(2)所得残渣中添加柑橘皮渣、黑曲霉、粗糙脉胞菌、枯草杆菌，50℃、pH7，发酵11小时；
其中，柑橘皮渣的加入量为5.8g/kg，柑橘皮渣粒径为150目；黑曲霉的加入量为1.8g/kg；粗糙脉胞菌的加入量为1.1g/kg；枯草芽孢杆菌的加入量为1.4g/kg。
(4)肥料制备：将步骤(2)所得的酶解液与步骤(3)所得的发酵物混合，加入沸石粉、贝壳粉搅拌均匀，沸石粉、贝壳粉的粒径为200目，沸石粉、贝壳粉的加入量分别为：30g/kg、100g/kg，在烘干温度为80℃下，造粒制得复合海藻肥，造粒直径为7mm。
应用例：复合肥料对草莓叶片中叶绿素含量的影响
人工气候室设定为26℃，湿度55％RH。采用相同花盆和土壤，选择同一株高，不挂果的草莓植株进行测试，按固定的施肥量(100ml和500ml，不足500ml用清水补齐)，每周在草莓的根部喷施不同稀释比例的复合海藻肥料，阴性对照组喷施相同体积的清水。以市面购置的雷利肥作为阳性对照，试验周期为2个月。实验分15组进行，每组10株草莓。试验结束后，采摘每个试验组叶片，混合后匀浆，利用叶绿素测试试剂盒测试叶片中叶绿素含量。
结果如图1所示，与对照相比，施混合质量比例20:1～60:1的复合海藻肥的草莓植株，叶片中叶绿素浓度在34.315mg/L～38.722mg/L，均明显高于清水对照组，亦高于单纯的大藻肥(海带肥)、微藻肥、雷利肥，说明在这一稀释度的复合海藻肥对草莓叶片中叶绿素含量的提升具有较好的效果。施肥量对比显示，100ml和500ml的施肥量影响不大。为后期应用考虑，可以采用100ml的施肥量无疑更为经济有效。

Claims (9)

1.一种复合海藻肥料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)预处理：新鲜的褐藻、红藻、绿藻、马尾藻、墨角藻，反复清洗，滤除杂质，脱水至含水量为40～50wt％，置于-15℃至-25℃下冷冻4～8h；取出后用组织破碎机破碎，按料液质量比1：0.5～1加入清水，搅拌制成匀浆；
(2)酶解处理：在所得匀浆中加入β-1，4葡聚糖酶、纤维二糖水解酶、1，4-β-甘露糖醛酸裂解酶、菠萝蛋白酶、糖化酶，在40～50℃、pH 4～6、酶解7～12小时，分离酶解液和残渣；
(3)发酵处理：在步骤(2)所得残渣中添加柑橘皮渣、黑曲霉、粗糙脉胞菌、枯草杆菌，30～50℃、pH5～7，发酵7～12小时；
(4)肥料制备：将步骤(2)所得的酶解液与步骤(3)所得的发酵物混合，加入沸石粉、贝壳粉搅拌均匀，烘干造粒制得复合海藻肥。
2.根据权利要求1所述复合海藻肥料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，褐藻、红藻、绿藻、马尾藻、墨角藻的质量份数如下：褐藻50～70份；红藻10～15份；绿藻10～15份；马尾藻5～10份；墨角藻5～10份。
3.根据权利要求1所述复合海藻肥料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，破碎至粒径为60～80目。
4.根据权利要求1所述复合海藻肥料的制备方法，其特征在于，步骤(2)的匀浆中，酶的添加量为：β-1，4葡聚糖酶1.0～2.5g/L；纤维二糖水解酶2～2.5g/L；1，4-β-甘露糖醛酸裂解酶0.8～1.2g/L；菠萝蛋白酶0.5～1.0g/L，糖化酶1.5～2.0g/L。
5.根据权利要求1所述复合海藻肥料的制备方法，其特征在于，步骤(3)的残渣中，柑橘皮渣的加入量为4.0～6.0g/kg，柑橘皮渣粒径为50～150目；黑曲霉的加入量为1.0～2.0g/kg；粗糙脉胞菌的加入量为0.6～1.2g/kg；枯草芽孢杆菌的加入量为1.0～1.5g/kg。
6.根据权利要求1所述复合海藻肥料的制备方法，其特征在于，步骤(4)的混合物中，沸石粉的加入量为25～100g/kg，贝壳粉的加入量为50～200g/kg。
7.根据权利要求1或6所述复合海藻肥料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，沸石粉、贝壳粉的粒径为150～200目。
8.根据权利要求1所述复合海藻肥料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，烘干温度为60～85℃。
9.根据权利要求1所述复合海藻肥料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，造粒直径为5～8mm。
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