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發布:2022-07-20 09:28:36
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蛋白廢棄物水解生產氨基酸類肥料主要包括三步:原料的預處理、蛋白質水解和氨基酸類肥料制備。
(1)原料及預處理
原料來源:精制氨基酸所副產的富含氨基酸成分的廢料;富含蛋白質的動、植物下腳料如皮革、毛發、蹄甲、血液、棉粕、豆餅等。部分原料需經過除雜清洗處理。
(2)蛋白質水解
關于蛋白質水解制備氨基酸已有大量的研究,蛋白質水解的主要方法有酸水解、堿水解、酶水解。
酸水解是目前氨基酸生產使用的主要方法,常用酸為鹽酸和硫酸,用磷酸和硝酸水解的比較少。酸解過程中用到的輔助手段有超聲、微波等,常見于實驗 研究階段。秦偉佳[2]對蠶蛹蛋白提取及蠶蛹蛋白復合氨基酸制備工藝優化,以鹽酸水解蛹粕中剩余蛋白(蛋白含量64.4%),******條件下蛋白水解度可高達 60.4%。李寶珠等[3]以豆粕為原料,通過硫酸進行水解,******氨氮得率達59.9mg/g。
酸解制備的氨基酸水解液中常含有大量的酸,除去酸的方法主要有兩種——中和法和蒸發法。中和法是通過酸堿中和的方法將水解液中的酸除去,同時生 成一定的鹽,常用來中和酸的物質有氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣等堿金屬鹽,氣氨、氨水及銨鹽,具體用哪一種物質中和,取決于目的產品和經濟成本。該法適 用于酸解的所有酸解液。減壓蒸發法:通過減壓蒸發的形式將酸除去并回收進而循環利用,該法適用于鹽酸水解蛋白制備氨基酸,但相應的會產生一定的能耗,且除 酸的效果不太理想,目前僅見于實驗研究中。商品氨基酸的制備多采用銨中和,噴霧干燥。
堿水解所用的堿主要是氫氧化鈉和氫氧化鉀,堿解過程多數氨基酸會遭到不同程度的破壞并產生消旋現象,且水解率通常比酸解低。堿解制備的氨基酸水 解液中通常含有大量的堿,需要經過中和處理,可用酸或者蛋白質的酸水解液中和。李豪等用氫氧化鈉水解豬血,******水解工藝條件下,每克豬血粉可得 38.25mg復合氨基酸。
酶水解不產生消旋作用,也不破壞蛋白質。但一種酶往往不能將蛋白質完全水解,常常需要幾種酶協同作用才能使蛋白質完全水解。酶解可以直接用酶進 行水解,也可借助于微生物發酵技術,利用微生物產生的蛋白酶將蛋白質水解成氨基酸。酶解的條件相對比較苛刻,而目前的微生物發酵技術還不夠成熟,不足以運 用在蛋白水解制備氨基酸的規?;a上,由于酶解不需要中和程序,不會給肥料引入中和所產生的鹽分,從而不需要考慮連續耕作過程中使用帶來的鹽分累積對土 地產生不利影響問題,基于環境保護的角度,隨著微生物發酵技術的進步,通過酶解,尤其是微生物發酵,制備氨基酸還是相當有優勢的。李廷勛等[5]用地衣芽 孢桿菌和蛋白酶降解家畜血液制成液態氨基酸。章文鋒[6]以剩余污泥為原料,通過酶解制備污泥蛋白提取液,再對******酶解條件下獲得的污泥蛋白提取液進行酶 解制備復合氨基酸,在pH10.0、加酶量9mg/mL、8h、55℃的******水解條件下,每100g干污泥可獲得10.62g復合氨基酸。
(3)氨基酸肥料制備
處理后的氨基酸水解液可經過濃縮干燥處理直接制備成固體氨基酸粉末,該粉末可以直接以營養的形式噴施于作 物,也可以營養劑的形式加入肥料中從而制備成氨基酸生態肥、氨基酸復合肥、氨基酸水溶肥、氨基酸葉面肥等氨基酸肥料;利用氨基酸的絡合性質,也可以把中微 量元素加入氨基酸水解液制備氨基酸螯合微肥。許麗娟等[7]以動物蛋白廢棄物水解而成的復合氨基酸及微量元素錳、鋅、銅為原料,制備了復合氨基酸微量元素 螯合肥。青島曙俊肥料有限公司的李廷勛等[5]用地衣芽孢桿菌和大豆來源的蛋白酶降解家畜血液制成液態氨基酸,并以此液態氨基酸來制備的氨基酸液體肥料。
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