一种氨基酸多肽水溶肥及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氨基酸多肽水溶肥及其制备方法，该水溶肥由羽毛经微生物发酵和蛋白酶水解而成，含有丰富的氨基酸、多肽蛋白、有机酸、多胺、矿物质等组分。制备方法包括如下主要步骤：将厌氧角蛋白降解菌18D‑TA进行培养获得发酵种子液；将羽毛与发酵种子液按质量/体积比为1:10‑1:1的比例进行混合；55℃培养16‑24h；85℃保温2‑6h；收集发酵液制备成氨基酸多肽水溶肥。本发明专利技术提供的氨基酸多肽水溶肥制备方法简单，发酵条件温和，可获得多肽蛋白、氨基酸含量较高的水溶肥。本发明专利技术提供的氨基酸多肽水溶肥具有良好的肥效，具有促进植物种子萌发、根系发育、植株生长、开花和结果的功能，促生作用显著。

A water-soluble amino acid polypeptide fertilizer and its preparation method

The invention discloses an amino acid polypeptide water-soluble fertilizer and a preparation method thereof. The water-soluble fertilizer is made of feathers by microbial fermentation and protease hydrolysis, and contains rich amino acids, polypeptide proteins, organic acids, polyamines, minerals and other components. The preparation method includes the following main steps: culturing the anaerobic keratin-degrading bacteria 18D_TA to obtain fermented seed liquid; mixing feathers and fermented seed liquid at the ratio of mass to volume of 1:10_1:1; culturing at 55 C for 16_24h; holding at 85 C for 2_6; 6h; and collecting fermentation liquid to prepare amino acid polypeptide water-soluble fertilizer. The amino acid polypeptide water-soluble fertilizer provided by the invention has the advantages of simple preparation method, mild fermentation conditions, and high content of polypeptide protein and amino acid water-soluble fertilizer. The amino acid polypeptide water-soluble fertilizer provided by the invention has good fertilizer effect, has the functions of promoting plant seed germination, root development, plant growth, flowering and fruit, and has remarkable growth promoting effect.

【技术实现步骤摘要】
一种氨基酸多肽水溶肥及其制备方法
本专利技术属于生物氨基酸水溶肥
，具体涉及一种氨基酸多肽水溶肥及其制备方法。
技术介绍
我国畜禽养殖业每年都会产生数量庞大的动物毛发、家禽羽毛、爪、蹄、角等角蛋白废弃物。据统计，仅家禽羽毛年产量就达百万吨，是最丰富的角蛋白废弃物来源。禽类羽毛中粗蛋白含量通常在85％以上，约有2-5％的硫，15-18％的氮，3.2％的矿物元素以及1.27％的脂质，富含亮氨酸、缬氨酸、苏氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、赖氨酸等多种生物所需氨基酸，是一种优质的氨基酸资源，具有开发制备优质氨基酸肥料的潜力。羽毛中含90％的硬性角蛋白，分子中富含二硫键，结构稳定，机械抗性强，不溶于水、稀酸或稀碱，也不易被普通的蛋白酶(胰蛋白酶、胃蛋白酶、木瓜蛋白酶等)降解。因此，不能直接利用羽毛作为肥料。根据原料的处理条件，可将目前的氨基酸肥的生产工艺分为物理化学法(酸碱水解法、高温高压水解法)和微生物发酵法。物理化学水解法是目前转化羽毛角蛋白为氨基酸的主要工艺。然而高温高压或强酸强碱会破坏部分氨基酸，也不能高效的实现角蛋白向多肽蛋白和氨基酸的持续转变，虽然氨基酸回收率较高，但其中生物可直接利用的游离氨基酸(氨基酸态氮)含量极低。此外，酸碱水解法对设备要求高，且在后期的酸碱中和过程中产生大量盐分，如长期作为肥料施加于土壤，将会导致土壤盐碱化。因此，利用生物发酵法制备氨基酸有机肥逐渐引起了国内外的重视。微生物发酵法利用具有角蛋白酶等分泌能力的菌株对羽毛进行降解，从而获得复合水解氨基酸，用于制备氨基酸有机肥。然而，由于菌体自身生长需要消耗氨基酸，角蛋白发酵液的氨基酸含量明显低于角蛋白酶解液。因此，在羽毛角蛋白的生物转化过程中无法保证氨基酸的持续积累。同时，因发酵条件和菌种的差异，氨基酸态氮和氨氮的比率也会发生改变。在Chrysosporium和Streptomycesfradiae发酵角蛋白的过程中，75％的氮被转化成为氨/铵，仅有20％的氮被转化为多肽和氨基酸。研究证实，氨氮的存在往往抑制植物对氨基酸态氮的吸收。由此可见，氨基酸的回收率、氨基酸态氮与氨氮的比率等是影响微生物发酵羽毛废弃物制备氨基酸类生物肥料的技术瓶颈，也是影响氨基酸肥料肥效的重要因素。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对角蛋白类物质转化为有机肥的过程中多肽蛋白、氨基酸等蛋白氮的回收率低、有机氮/无机氮比值低的问题，提供一种菌酶联合处理角蛋白类物质，从而制备得到一种氨基酸多肽水溶肥的方法，旨在实现角蛋白资源无害化、高值化的利用。为实现以上目的，采用的技术方案如下：本专利技术提供一种氨基酸多肽水溶肥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a.分别配制发酵培养基和菌液，将所述菌液接种至所述培养基中，于55℃温度条件下厌氧静置培养20-24h，进行一级发酵培养，制备一级发酵种子液；所述菌液浓度为108-109个/mL，所述菌液用量体积为所述发酵培养基体积的2％-10％；b.将羽毛与步骤a所得发酵种子液混合，于55℃温度条件下进行二级发酵培养；所述培养时间为16-24h；c.二级发酵培养结束后，调整温度至70-90℃，进行三级发酵培养，制得发酵液；所述二次发酵培养时间为2-6h；d.利用步骤c所得发酵液制备得到氨基酸多肽水溶肥。步骤a中所述的发酵培养基为厌氧培养基，培养基配方(g/L)：羽毛10，MgSO40.2，NaCl3.0，K2HPO43.0，KH2PO42.5。作为本专利技术的进一步优化方案，步骤a中所述发酵培养基为厌氧培养基。作为本专利技术的进一步优化方案，步骤a中所述菌液菌种为角蛋白降解菌18D-TA,分类命名为Tepidimicrobiumsp.，保藏日期为2011年4月28日，保藏单位名称为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏单位地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，菌种保藏编号为CGMCCNO.4800。作为本专利技术的进一步优化方案，步骤b中所述羽毛包括禽类羽毛。作为本专利技术的进一步优化方案，步骤b中所述羽毛和所述发酵种子液的质量/体积比为1:10-1:1。作为本专利技术的进一步优化方案，步骤c中所述调整温度的升温速率高于1℃/min。作为本专利技术的进一步优化方案，所述升温方式包括气浴加热、蒸汽加热、水浴加热、油浴加热中的至少一种。作为本专利技术的进一步优化方案，步骤a中所述一级发酵和步骤b中所述二级发酵均为厌氧发酵，步骤c中所述三级发酵为厌氧发酵或有氧发酵。本专利技术的另一目的是提供上述制备方法制备得到的氨基酸多肽水溶肥。本专利技术还有一个目的是提供上述氨基酸多肽水溶肥在培养农作物上的应用，其主要应用方法是：将制备得到的氨基酸多肽水溶肥在植株生长过程中喷施即可。具体的，水溶肥在使用时可以稀释10-100倍；植株生长的萌芽期、幼苗期、花期和坐果期均可以喷施水溶肥。进一步的，当植物处于萌芽阶段前，可用水溶肥直接浸泡种子或喷施于植株根部土壤处；进一步的，当植株生长出叶子，可将水溶肥喷施于叶面。本专利技术的有益效果是：(1)氨基酸多肽水溶肥的制备方法简单，羽毛废弃物等角蛋白类物质的生物转化效率高；(2)羽毛角蛋白类物质降解速率快且发酵条件温和，易于实现产业化；(2)产物中多肽蛋白、氨基酸的蛋白氮含量高，有利于植物吸收；(3)对植株促生作用明显，可以显著促进植物种子萌发、根系发育、植株生长、开花、结果提升产量；(4)本专利技术对实现角蛋白废弃物的肥料化利用、推动绿色生态农业发展具有重要的意义。附图说明图1氨基酸多肽水溶肥蛋白氮含量；图2氨基酸多肽水溶肥对种子萌发率的影响；图3氨基酸多肽水溶肥对植株根系状态的影响；图4氨基酸多肽水溶肥对植株开花数的影响；图5氨基酸多肽水溶肥对植株坐果率的影响；图6氨基酸多肽水溶肥对植株总产量的影响；图7氨基酸多肽水溶肥对果实品质的影响。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术作进一步阐述。以下实施例中均在相同条件下采用等量的水作为对照。实施例1将厌氧角蛋白降解菌18D-TA进行培养获得发酵种子液；将羽毛与发酵种子液按照质量/体积比为1:1的比例进行混合；55℃培养24h；85℃保温6h；收集发酵液制备成氨基酸多肽水溶肥。经检测，该水溶肥富含游离氨基酸、多肽蛋白、有机酸等多种植物所需营养组分，其中氨基酸含量为30g/L，可溶性蛋白含量为16.9g/L(图1)。实施例2将本专利技术所得氨基酸多肽水溶肥分别稀释10-100倍浸泡种子，检测种子发芽率和萌发速率，结果如图2所示，结果发现稀释20-80倍的氨基酸多肽水溶肥均可显著提高种子的发芽率和萌发速率。实施例3以墨茄和辣椒为施肥对象，将所得氨基酸多肽水溶肥稀释50倍，分别于植株幼苗期、花期和坐果期喷施于植株叶面，评价该氨基酸多肽水溶肥的促生作用。施肥次数为生长期1次或2次。幼苗期施肥1次记为A1，施肥2次记为A2；幼苗期和花期均施肥1次记为B1，幼苗期和花期均施肥2次记为B2；幼苗期、花期和坐果期均施肥1次记为C1，幼苗期、花期和坐果期均施肥2次记为C2(具体说明如表1所示)。每实验组含植株250株，分别对三个阶段的植株进行测试，检测水溶肥对根系生长、开花数量、坐果数以及产量的影响。表1如图3所示，本专利技术所得氨基酸多肽水溶肥能有效的促进植株根系的生长发育，促本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氨基酸多肽水溶肥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a.分别配制发酵培养基和菌液，将所述菌液接种至所述培养基中，于55℃温度条件下厌氧静置培养20‑24h，进行一级发酵培养，制备一级发酵种子液；所述菌液浓度为10

【技术特征摘要】
1.一种氨基酸多肽水溶肥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a.分别配制发酵培养基和菌液，将所述菌液接种至所述培养基中，于55℃温度条件下厌氧静置培养20-24h，进行一级发酵培养，制备一级发酵种子液；所述菌液浓度为108-109个/mL，所述菌液用量体积为所述发酵培养基体积的2％-10％；b.将羽毛与步骤a所得发酵种子液混合，于55℃温度条件下进行二级发酵培养；所述培养时间为16-24h；c.二级发酵培养结束后，调整温度至70-90℃，进行三级发酵培养，制得发酵液；所述二次发酵培养时间为2-6h；d.利用步骤c所得发酵液制备得到氨基酸多肽水溶肥。2.根据权利要求1所述的一种氨基酸多肽水溶肥的制备方法，其特征在于，步骤a中所述发酵培养基为厌氧培养基。3.根据权利要求1所述的一种氨基酸多肽水溶肥，其特征在于，步骤a中所述菌液菌种为角蛋白降解菌18D-TA,菌种保藏编号为CGMCC...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄艳，马诗淳，邓宇，
申请(专利权)人：农业部沼气科学研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51