多肽固体发酵工艺及其与纳米二氧化钛制成叶面肥的研究

摘要

农业废弃物和农副产品加工副产物的高附加值资源化综合利用一直是国内外研究的热点之一。与液体发酵相比，固体发酵(SSF)具有固体发酵法具有产量高、易于操作、投资少、耗能低、用水少、产物回收率高等优点管理、后处理设备少、工艺简单等特点，适用于利用农业废弃物或副产品生产高值生物产品。本文以豆粕、小麦秸秆和糖渣为主要原料、以产脂肽细菌解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）XZ-173为接种剂进行了一系列多肽固体发酵试验;并利用多肽粗提物、微量元素、尿素和纳米二氧化钛等制成新型肥料，研究了所制肥料对种子萌发和番茄生长的影响。取得的主要研究结果如下: 1.利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析固体发酵粗提物样品的结果表明，该粗提物具有多肽的特征官能团。3294cm-1处的峰为蛋白质中N-H伸缩振动产生的特征吸收峰，在2925.78cm-1附近处是多肽（-CONH-）的特征吸收峰，说明该物质为多肽。1654.88cm-1为氨基化合物Ⅰ(C=O)的基团伸缩振动，即α-螺旋结构的强特征吸收;1543.54cm-1附近为氨基化合物Ⅱ(CNH)酰胺带N-H弯曲振动的特征吸收;1243.82cm-1附近的峰是氨基化合物Ⅲ带β-折叠的特征吸收。 2.X-射线衍射仪(XRD)和比表面积分析结果表明，利用溶胶-凝胶法制备得到二氧化钛为纳米锐钛矿，其平均晶粒尺寸为22nm，比表面积值为60.72m2/g。 3.通过基质筛选和单因素试验研究固体发酵基质组成、装料量、发酵温度、初始pH、发酵时间、含水率和接种量对多肽产量的影响，通过响应面优化法对氮源和碳源及二者的比例进行优化。研究结果表明，(1)固体发酵产多肽最佳基质组成为:豆粕63.03％，小麦秸秆粉33.00％，糖渣1.93％，酵母提取物2.04％，外加无机盐溶液10.18％(v/w);(2)最佳发酵条件为:含水率50％（用pH7.5的去离子水配制），接种量10％，发酵温度30℃，恒温发酵48h;(3)在最优条件下多肽实际产量为110.06mg/gds，与预测值109.85mg/gds吻合(R2=0.9742)。 4.室内浸种试验结果表明，与其他单一因素浸种处理相比，多肽-纳米二氧化钛-微量元素复合肥料的处理对番茄种子的萌发效果最好。经过复合制剂浸种后，番茄种子的发芽势、发芽指数、活力指数等生物指标均有显著提升。 5.将多肽粗提物和纳米二氧化钛及尿素或微量元素溶液进行复合制备，分别得到多肽-纳米二氧化钛-尿素和多肽-纳米二氧化钛-微量元素复合肥料。温室盆栽试验结果表明，与其它处理相比，喷施或灌施多肽-纳米二氧化钛-尿素复合肥料处理对番茄植株的生长效果最好，均能够显著提高番茄植株的茎粗、叶绿素含量、生物量和株高。 综上所述，本研究获得了利用豆粕、小麦秸秆粉和糖渣等农业废弃物和副产品固体发酵粗多肽的工艺参数;利用多肽、纳米二氧化钛和养分元素制备的肥料对番茄具有显著的促生长作用。

目录

声明

论文说明

摘要

第一章文献综述

1．1肥料和新型肥料的概念

1．2叶面肥的研究进展

1．2．1液体肥料和叶面肥

1．2．2叶面营养

1．2．3叶面肥的应用

1．2．4纳米颗粒在叶面肥中的应用

1．3纳米矿物材料

1．3．1矿物材料与纳米矿物材料

1．3．2纳米二氧化钛的结构、性质和应用

1．4多肽

1．4．1多肽及其固体发酵

1．4．2多肽的结构、性质和应用

1．5本文研究意义、目的、内容和技术路线

1．5．1研究意义和目的

1．5．2研究内容

1．5．3技术路线

第二章多肽粗提物和纳米二氧化钛的制备与分析

2．1材料与方法

2．1．1试验材料

2．1．2试验方法

2．1．3样品的表征

2．1．4数据处理与分析

2．2结果与分析

2．2．1粗提物的定性分析

2．2．2 纳米二氧化钛的x．射线衍射(xRD)分析

2．2．3纳米二氧化钛的扫描电子显微镜(SEM)分析

2．2．4纳米二氧化钛的透射电子显微镜(TEM)分析

2．2．5纳米二氧化钛的比表面积分析

2．3讨论

第三章解淀粉芽孢杆菌XZ-173固体发酵产多肽粗提物发酵条件优化

3．1材料与方法

3．1．1试验材料

3．1．2试验方法

3．1．3统计分析

3．2结果与分析

3．2．1 固体发酵基质的筛选

3．2．2固体发酵条件的优化

3．2．3 固体发酵培养基的中心组合优化试验

3．3讨论

3．4小结

第四章多肽名内米二氧化钛复合液面肥对番茄种子萌发的影响

4．1材料与方法

4．1．1供试材料

4．1．2试验方法

4．1．3数据的处理与分析

4．2结果与分析

4．2．1 不同处理对番茄种子萌发的影响

4．2．2不同处理对番茄生理指标的影响

4．2．3种子萌发的正交优化试验

4．3讨论

4．4小结

第五章多肽一纳米二氧化钛复合叶面肥对番茄的促生效果

5．1材料和方法

5．1．1试验材料

5．1．2试验方法

5．1．3番茄植株生理指标的测定

5．1．4数据分析

5．2不同处理对番茄生长的影响

5．2．1 不同处理对番茄株高的影响

5．2．2不同处理对番茄茎粗的影响

5．2．3不同处理对番茄叶绿素含量的影响

5．2．4不同处理对番茄生物量的影响

5．2．5不同处理对番茄叶片数的影响

5．3讨论

5．4小结

全文总结

参考文献

攻读学位期间已经(待)发表论文

致谢