固态发酵豆粕制备氨基酸复合肥的工艺研究

摘要

氨基酸复合肥是以大量元素原料与以氨基酸为配体与中微量元素金属离子络合形成的螯合物原料复配得到的一种全元素复合肥料。氨基酸中微量元素螯合物化学及生化稳定性高，拥有很好的配伍性。
　　本文以豆粕为蛋白原料，利用实验室保存的产蛋白酶菌种WY-3，通过固态发酵的方式对豆粕进行降解，水提后得到氨基酸溶液。在适宜条件下将氨基酸与中微量元素金属离子进行水系复合螯合，得到氨基酸中微量元素螯合物。按照不同作物的营养需求进行科学复配，制备出全元素的氨基酸螯合叶面肥，并进行大田试验，检验肥效。
　　本文通过单因素实验、响应面优化等统计学分析方法，先对固态发酵降解豆粕蛋白质的可行性及最优条件进行了分析研究，实验结果显示实验室保存的产蛋白酶菌种WY-3可对豆粕进行良好的降解。通过优化分析，结果证明在pH为6.5-7.0，料液比为1∶0.7-1∶0.8，温度为32℃，接种量为5％的条件下，发酵9-16天豆粕蛋白降解度达到最大，蛋白溶出率高达95％以上。
　　通过对固态发酵工艺进一步放大设计，找到了一条成本低廉、成熟稳定的工艺路线。以25L塑料圆桶发酵方式为例，通过实验发现料层厚度、接种量、料液比是对发酵结果影响最为重要的三个因素。通过优化发现，当接种量为10％，料层厚度为15cm，水∶豆粕=0.8∶1，pH保持自然状态下时，在室温下发酵6天的条件可实现发酵产物蛋白溶出率80％以上的效果。在发酵完成后，采用三足刮刀式离心机离心、旋蒸浓缩等工艺可将水溶物进行大规模提取和浓缩，得到螯合所用的配体氨基酸原料。
　　以肥料当中常用的中微量元素金属盐为原料，通过三步螯合法，即复合螯合、单独螯合、最后复配等过程很好的解决了各元素之间的配伍性问题。通过对不同作物的营养需求进行研究、结合实际种植试验制定出合适的全元素配方，按照配方比例进行复配，制备出一种全水溶性的氨基酸螯合中微量元素复合叶面肥。通过大田试验检验肥效，其增产效果明显，并利用发酵废弃物制备得到一种有机型冲施复合肥。

目录

声明

摘要

0 前言

0．1 氨基酸复合肥(螯合肥)简介

0．1．1 螯合物简介

0．1．2 氨基酸中微量元素螯合物

0．1．3 螯合技术在复合肥料上的应用

0．1．4 氨基酸中微量元素螯合复合肥

0．2 氨基酸与中微量元素的螯合与测定方法

0．2．1 螯合方法

0．2．2 螯合率测定方法

0．3 豆粕简介及蛋白降解方法

0．3．1 豆粕简介及加工利用现状

0．3．2 蛋白水解方法

0．4 固态发酵

0．4．1 固态发酵简介

0．4．2 固态发酵的影响因素

0．4．3 固态发酵的设备

0．5 肥料配方与叶面肥制备

0．5．1 植物营养与肥料

0．5．2 肥料配方的试验研究方法及目的

0．5．3 氨基酸叶面肥料

0．6 立题背景与研究内容

0．6．1 立题背景

0．6．2 本文研究内容

1 WY-3的16S rDNA鉴定及豆粕固态发酵工艺研究

1．1 实验材料与仪器

1．1．1 实验原料

1．1．2 培养基

1．1．3 实验试剂

1．1．4 实验仪器

1．2 实验方法

1．2．1 豆粕成分测定

1．2．2 实验室保存高产蛋白酶菌株的16S rDNA鉴定

1．2．3 固态发酵工艺设计

1．2．4 发酵产物的提取与成分测定方法

1．2．5 固态发酵工艺PLackett-Burman设计

1．2．6 响应面试验设计

1．3 结果与讨论

1．3．1 豆粕成分测定

1．3．2 WY-3菌株的16S rDNA鉴定结果

1．3．3 固态发酵条件的Plackett-Burman设计

1．3．4 固态发酵工艺的响应面设计优化

1．3．5 发酵产物水溶性成分测定与分析

1．4 本章小结

2 豆粕的大规模固态发酵工艺探究与产物提取

2．1 实验材料与仪器

2．1．1 实验原料

2．1．2 实验试剂

2．1．3 实验仪器

2．2 实验方法与步骤

2．2．1 豆粕的大规模固态发酵工艺设计

2．2．2 料层厚度对大规模发酵的影响

2．2．3 接种量对圆桶发酵染菌情况的影响

2．2．4 料液比对大规模发酵的影响

2．2．5 发酵时间对大规模发酵的影响

2．2．6 水溶物提取工艺设计

2．2．7 水溶性成分的浓缩与主要参数测定

2．2．8 钙离子及钼酸根离子与其他微量元素盐溶液之间的配伍性实验

2．2．9 三步螯合法制备复合氨基酸中微量元素螯合物

2．2．10 反应温度对螯合率的影响

2．2．11 反应pH对螯合率的影响

2．2．12 反应时间对螯合率的影响

2．2．13 螯合率的测定方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 三种大规模发酵工艺比较

2．3．2 不同发酵工艺发酵时的温度变化情况及蛋白溶出率RWP

2．3．3 料层厚度对大规模发酵的影响

2．3．4 接种量对圆桶发酵染菌情况的影响

2．3．5 发酵物料的料液比对大规模发酵的影响

2．3．6 发酵时间对大规模发酵的影响

2．3．7 不同提取方法的离心效果

2．3．8 浓缩液主要参数测定结果

2．3．9 钙离子、钼酸根离子与其它元素盐溶液的反应

2．3．10 反应温度对鳌合率的影响

2．3．11 反应时间对螯合率的影响

2．3．12 反应pH对螯合率的影响

2．4 本章小结

3 肥料复配及大田试验

3．1 实验材料与仪器

3．1．1 实验原料

3．1．2 实验试剂

3．1．3 实验仪器

3．2 实验方法

3．2．1 肥料复配原料有效成分换算

3．2．2 氨基酸含量的测定方法

3．2．3 黄瓜专用叶面肥的配制

3．2．4 利用发酵产物经水提后剩余的残渣制备冲施肥料

3．2．5 黄瓜专用叶面肥喷施浓度优化

3．2．6 黄瓜叶片叶绿素含量的测定方法

3．2．7 根系活力测定方法

3．2．8 初花期的雌花数量及茎腕关节的长度与直径的测定

3．2．9 产量测定

3．3 结果与讨论

3．3．1 肥料复配原料有效成分换算表

3．3．2 不同喷施浓度对黄瓜幼苗期植株生长状况影响

3．3．3 黄瓜初花期雌花数量

3．3．4 黄瓜结果期关节长度与直径

3．3．5 结果期叶绿素含量

3．3．6 结果期产量

3．4 本章小结

参考文献

结论

展望

创新点

硕士期间的研究成果

致谢

个人简历