本发明涉及一种腐植酸营养液及其制备方法。 目前,自然界中的腐植酸类物质是植物残骸经过长期地,复杂的生化作用而形成的,主要存在于草炭、泥炭、风化煤和褐煤中,称之为煤炭腐植酸。其制取方法多采用硫酸-丙酮法、离子交换法等化工方法。由于技术复杂、工艺设备投资大、效率低,提取物往往含有一定量的有害物质,并受原料限制[1]
本发明采用两次生物发酵发制备腐植酸营养液,充分利用农林废弃料,方法简单,成本低廉,效益显著。CN 1023153和CN 1065491公开了发酵制肥和腐植酸的方法。前者在原料中需加油脂类,而产品中腐植酸总量仅7.72%,发酵周期长达半月之久。后者的原料还要加入化工产品,如尿素、磷酸铵和硫酸钾。鉴于我国农林区域广,特别是边远地区,交通不便,经济不十分富余。因此进一步降低成本,利用更廉价的原料和更合理的工艺,制取生化腐植酸营养液,仍是一个重要课题。
本发明的目的是提供一种腐植酸营养液和制备该营养液的新工艺。
该方法采用更廉价易得的纯天然原料,无需加油脂类和化工产品,经过两次发酵,生产周期仅为7天。
本发明的腐植酸营养液其主要成分(按干基质量百分比计):棕黑腐植酸9-20%,黄腐酸30-55%,18种氨基酸总量15-25%,核糖核酸1-3%,糖类(果糖、葡萄糖、三糖和四糖等)1.5-3.0%,维生素(VB2、VB1、烟酸等)0.2-0.5%和微量元素(主要包括钾、磷、铜、锌、锰等)。
该营养液的制备方法包括:原料的粉碎、混料、两次发酵、提取以及灭菌、包装等步骤。具体说明如下:
(1)粉碎:首先将茎叶类(树叶、树枝、棉杆、玉米杆、柑蔗渣等)、麻籽类(蓖麻籽、棉籽、葵花籽、菜籽等)和谷类(玉米、谷子、高粱等)用粉碎机磨细至20-80目。粉碎的目的是使发酵迅速、完全。至于粉碎的方法可用粉碎机,也可用铡刀加碾台等方法。如果粉碎的不够细可适当延长发酵时间1-3天。
(2)混料一次发酵:将茎叶类(45-55%)、麻籽类(15-20%)、谷类(8-12%)和水(20%)装入发酵罐,在20-35℃自然发酵2-3天,使温度升至60-70℃。
(3)加酵母酶曲二次发酵:按质量的5-10%加入酵母酶曲,搅拌均匀,调节温度至30-40(最佳温度32-36℃),控温发酵3-4天。
在农村也可用发酵池代替发酵罐。发酵池为半地上、半地下的土坑,一般长2-4米、宽1-3米、深0.8-1.0米,或者育薯秧的旧土坑。地下部分可采用双回拢坑式,当温度低时可加热提高温度。地上用竹杆搭塑料棚保温。
(4)浸提:将发酵物用1-2%碱溶液浸没,在室温下浸提6-8h,然后用挤压机挤压滤液为PH6-8的腐植酸营养液:
所用碱液可以是氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸钠等,也可以用焦磷酸钠溶液:
(5)灭菌和包装:如果产品要长期保存或远途运输,可装瓶后于121℃灭菌30min。
(6)酵母酶曲的制备:本发明中初次生产所用的酵母酶曲是按下列方法制备的:将40-60%麦麸、10-20%骨粉、15-25%豆泊、2-5%鱼粉和少量酸馒头,加适量水搅拌均匀,在25-35℃自然发酵5-7天。以后生产所用酵母酶曲以二次发酵地产物,留取5-10%作为下次生产的酶曲。
本发明的显著特点是经过两次发酵过程。在第一次发酵过程中,充分利用原料中天然存在的枯草芽孢菌(AS1.393,BF7058)、棒状杆菌(Corgnebacteriun Peuinenese)、假丝酵母菌(Canbida)和纤维素分解菌等,将原料中大量的纤维素、淀粉、蛋白质、脂肪和果胶等物质降解为低分子的有效营养成分。在这次发酵中,温度高达60-70℃,90%以上的细菌已经死亡,只有少量菌类(如耐高温的纤维素分解菌)还存在。在第二步发酵过程中,加入的大量的酵母菌在适宜的温度下,充分利用第一次发酵产生的养分而大量繁殖,进一步把降解产物转化为腐植酸、氨基酸、核糖核酸等有效成分。
本发明的另一特点是由于采用了两次发酵工艺,所制得的腐植酸营养液其有效成分高于CN 1023153和CN 1065491,腐植酸总量高达50-70%(按干基计)。
本发明的第三个特点是强调使用纯天然原料,不加油脂类,以麻籽类代替,甚至也可以用野生的草籽,原料更廉价易得,不加任何化工原料,仅通过两次发酵,完全按大自然循还的原理生产腐植酸营养液。这种复合腐植酸营养液不仅可用于农林和畜牧业,也可用于医药、农药和化妆品等方面。具体说明如下:
(A)在农林方面:主要作为喷肥,喷洒叶面,能增加植物叶绿素的含量,增强光合作用。经北京农业大学和中国林业科学研究院对玉米、棉花和果树试验表明,叶绿素含量一般增加1-3%,产量增加5-25%。
除了喷洒叶面外,也可用来浸种、拌种,能促进发芽率、促进根系生长、增强作物抗旱抗病能力。例如,经河北饶阳县试验,用1%的腐植酸营养液浸泡棉花籽,发芽率提高7.8%,产量增加5-8%[2]
(B)作为农药助剂,能防治苹果腐烂病、棉花枯萎病、西瓜炭俎病等。如果与农药配合使用,其效果更佳。一般可延长药效期7-15天,提高药效5-10%[3]
(C)改良土壤,特别是滤饼,不但能改良土壤的酸碱性、增加有机质含量,而且由于滤饼中含有大量的真菌(约2.6×107个/克),细菌的活动大大提高了对有机质和矿物质的分解能力,促进土壤养分的释放,增强土壤团粒结构,有助于消除农药残毒和重金属对土壤的污染。
(D)腐植酸营养液也可以作为饮料添加剂用,通常在饲料中添加1-5%,可激发动物肌体中多种酶的活性,促进新陈代谢,增强肌体抗病和免疫能力。它不仅突破了一般添加剂的营养效应,而且填补了一般添加剂不具有的解毒作用,明显地提高了饲料的转化率[4]
(E)腐植酸入药在我国已有上千年的历史,而腐植酸营养液的主要成分是黄腐酸以及氨基酸、核糖核酸等,这些物质的分子中都含有多种功能团,具有很强的吸附能力和离子交换能力,从而表现出生理药理活性。进入肌体后就能发挥出多种生理功能,影响内分泌,提高免疫力,对肿瘤也有一定疗效,特别是它的止血功能,经北京同仁医院临床试验证明,黄腐酸钠的止血功能与云南白药相当。用它治疗烫伤、皮肤病、脚气病等,效果也很好,无付作用。[5] [6]
另外,大量研究表明,腐植酸在“绿色”食品、化妆品、医疗保健品、畜牧养殖业等方面具有广泛的应用前途。
实施例1
取粉碎至30目的玉米杆50Kg、棉籽20Kg、玉米粉10Kg、水20Kg,放入搅拌机中搅拌10min,装入发酵罐,在35℃自然发酵3天,温度升至70℃,然后降温至40℃,打开发酵罐,加入7.5Kg酵母酶曲,再搅拌10min,控温38℃(±2℃),继续发酵4天。将发酵物放入浸提槽内,加2%的氢氧化钠溶液浸没,在室温下浸泡7h,然后用挤压机压滤,得到腐植酸营养液。其主要成分如下:pH6.8,有机质6.89%,棕黑腐植酸1.56%,黄腐酸3.61%,氨基酸1.86%,核糖核酸0.15%,以及多种维生素和微量元素(详见分析报告)。
实施例2
将粉碎至80目的树叶55Kg、蓖麻籽粉20Kg、高粱面15Kg和水20Kg、装入发酵罐搅拌15min,在25℃自然发酵2.5天,温度升至70℃,然后降温至40℃,加入5.5Kg酵母酶曲,再搅拌15min,控温在32℃(±2℃)发酵4天,用2%氢氧化钾浸提,挤压得到的腐植酸营养液其主要成分如下:
pH6.5,棕黑腐植酸1.93%,黄腐酸4.04%,18种氨基酸总量1.62%,核糖核酸0.19%,维生素B2O.44%。
实施例3
取粉碎至40目的树叶、玉米杆和锯末各15Kg(共45Kg)、野草籽和豆泊各10Kg(共20Kg)、玉米面15Kg、水20Kg,以下步骤同实施例2。其主要成分如下:pH7.0,棕黑腐植酸1.34%,黄腐酸3.14%,18种氨基酸总量2.04%,核糖核酸0.16%,维生素B2O.46%。
实施例4
按实施例3配料、混料后,装入塑料代内,放入已挖好的土坑里,在30℃发酵3天,温度升至65℃,倒出降温至40℃并掺入8Kg酶曲,再装入塑料代内,控温38℃(±2℃)发酵4天,然后倒入大缸内用2%氨水浸提8h,压滤得到腐植酸营养液。其成分如下:
pH6.0,棕黑腐植酸1.22%,黄腐酸3.02%,18种氨基酸总量1.89%,核糖核酸0.12%,维生素B20.27%。
参考文献
[1]郑平,煤炭腐植酸的生产和应用(1991年)。
[2]杨志福,江西腐植酸,1,57,(1989年)。
[3]李大兰,河北省果研所试验报告,6,1993年。
[4]唐建行,河北农业大学试验报告,12,1992年。
[5]袁中元,北京第二医学院学报,1,57,(1991年)。
[6]孙景宏,北京医学院学报,14,86,(1982年)。