CN101818181A - 酶解制备农用壳寡糖的方法及含有壳寡糖的作物营养制剂 - Google Patents
酶解制备农用壳寡糖的方法及含有壳寡糖的作物营养制剂 Download PDFInfo
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Abstract
本发明是一种酶解制备农用壳寡糖的方法及含有壳寡糖的作物营养制剂，向醋酸-醋酸钠缓冲液加入3～25％的壳聚糖，搅拌下加热制成壳聚糖溶液；然后向壳聚糖溶液中加入0.09～0.25％的果胶酶，壳聚糖溶液质量0.09～0.25％的木聚糖酶，壳聚糖溶液质量0.06～0.125％的纤维素酶，壳聚糖溶液质量0.06～0.125％的淀粉酶，酶解3～6个小时，制成壳寡糖溶液。本发明的方法具有工艺简便，成本低的特点。所选用的酶及其配比是合理的，因此针对壳聚糖具有较好的酶解效果，酶解效率较高，整个制备工艺周期缩短，非常适合工业化实施。
Description
(一)、技术领域 本发明涉及一种农用壳寡糖的制备方法并涉及含该壳寡糖的农作物用营养制剂。
(二)、背景技术 壳寡糖有许多特性，如生物活性高、抗菌性强、具有保鲜作用等。因而，它在做为植物营养制剂、水果保鲜剂、植物抗菌免疫制剂等各个农用方面均具有较广泛的用途。
目前，壳寡糖的主要制备方法是，首先利用甲壳素制备壳聚糖，然后以壳聚糖为主要原料制备壳寡糖。由于甲壳素的高度紧密晶体结构，不溶于普通溶剂，而壳聚糖不能直接溶于水，只溶于稀酸和某些特定的溶剂，因此，现行的利用甲壳素制备壳寡糖的方法受到诸多限制。
壳寡糖的另一种制备方法是酶解法，但现行的酶解法由于酶的选择和配伍不尽合理，普遍存在酶解周期长，生产效率低的缺点。
(三)、发明内容 本发明所要解决的技术问题是，提供一种酶解制备农用壳寡糖的方法，并提供一种含有所述的壳寡糖的农作物营养制剂，利用酶解技术，以粗制壳聚糖为原料，经过复合酶制剂降解快速制得水溶性好、分子量小的壳寡糖溶液；利用制得的壳寡糖溶液与其它营养成分进行混配，制得含壳寡糖的农作物营养制剂。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
一种酶解制备农用壳寡糖的方法，其特征在于按照以下步骤进行：
(1)、配制醋酸-醋酸钠缓冲液：向水中加入水质量12～15％的冰醋酸搅拌至完全溶解制成冰醋酸溶液，向水中加入水质量15～18％的醋酸钠搅拌至完全溶解制成醋酸钠溶液，将上述两种溶液按质量比1：1的比例混合，制成醋酸-醋酸钠缓冲液；
(2)、向醋酸-醋酸钠缓冲液加入醋酸-醋酸钠缓冲液质量3～25％的壳聚糖，搅拌下加热升温至50～55℃时，停止加热，继续搅拌30～60分钟，制成壳聚糖溶液；
(3)、向壳聚糖溶液中加入壳聚糖溶液质量0.09～0.25％的果胶酶，壳聚糖溶液质量0.09～0.25％的木聚糖酶，壳聚糖溶液质量0.06～0.125％的纤维素酶，壳聚糖溶液质量0.06～0.125％的淀粉酶，搅拌混匀后保持温度在45～50℃，酶解3～6个小时，制成黄褐色粘稠状液体即为壳寡糖溶液。
一种含有所述的壳寡糖的作物营养制剂，其特征在于由以下组分组成：复合微生物发酵液61％～82％，所述的壳寡糖溶液10％～25％，黄腐酸5％～8％，果寡糖2.5％～5％，己酸二乙氨基乙醇酯0.5％～1％；所述的百分比均为重量百分比；
其中，所述的复合微生物发酵液按照以下方法制备而成：
(一)、用鱼皮或者酸洗的鱼鳞制备胶原蛋白母液
在水中加入水重量50％～100％的鱼皮或者酸洗过的鱼鳞，进行酶解，制成胶原蛋白母液；
(二)、用胶原蛋白母液制备培养基
将胶原蛋白母液20％～60％，海带粉1％～2％，红糖3％～5％，黄腐酸0.3％～0.5％，磷酸二氢钾0.2％～0.5％，轻质碳酸钙0.5％～1％，水31％～75％混合均匀并调节PH7.2±0.2，制得培养基；所述的百分比为重量百分比；
(三)、复合微生物发酵液的制备
(1)、制备一级种子液：培养基32％～67％，解磷菌5％～10％，硅酸盐细菌5％～10％，固氮菌5％～10％，枯草芽胞杆菌5％～10％，酵母菌4％～8％，乳酸菌2％～5％，光合菌2％～5％，木霉菌5％～10％；所述的百分比为重量百分比；
(2)、制备二级种子液：在培养基中接种培养基重量2％～5％的一级种子液，温度控制在30～33℃，搅拌转速150～180rpm，好氧发酵24小时后，再进行厌氧培养48～60小时，制成二级种子液；
(3)、微生物发酵液的制备：在培养基中接种培养基重量10％～12％的二级种子液，温度控制在30～33℃，搅拌转速150～180rpm，好氧发酵24小时后，再进行厌氧培养48～60小时，制成复合微生物发酵液。
本发明的积极效果在于：通过生物酶解技术将大分子、难溶性的壳聚糖降解成生物活性高、水溶性好、易吸收利用的壳寡糖，壳寡糖有许多特性，如生物活性高、抗菌性强、具有保鲜作用等。不仅可以为作物提供营养，刺激作物生长，而且可以抑制有害菌的滋生，提高作物自身的抗病免疫能力。另外，试验证明，本发明的含壳寡糖的农作物用营养制剂具有更高的效应，施用后作物的品质更好，保存时间更长。本发明的方法具有工艺简便，成本低的特点。所选用的酶及其配比是合理的，因此针对壳聚糖具有较好的酶解效果，酶解效率较高，整个制备工艺周期缩短，非常适合工业化实施。
以鱼鳞、鱼皮为原料酶解制得的胶原蛋白肽具有营养机体、增强免疫力、提高抗病性等功能。经多种微生物复合发酵后制得农作物营养制剂，不仅可以补充土壤有机质，为作物提供营养，刺激作物生长，而且可以增加土壤的通透性，改良土壤。施用后作物的品质更好。
(四)、具体实施方式 下面结合具体实例进一步说明本发明。
以下是制备实例
醋酸-醋酸钠缓冲液制备例
向水中加入水质量14％的冰醋酸搅拌至完全溶解制成冰醋酸溶液，向水中加入水质量16％的醋酸钠搅拌至完全溶解制成醋酸钠溶液，将上述两种溶液按质量比1∶1的比例混合，制成醋酸-醋酸钠缓冲液；
壳寡糖溶液制备例一
向醋酸-醋酸钠缓冲液加入醋酸-醋酸钠缓冲液质量3％的壳聚糖进行搅拌，同时进行加热升温至50℃时，停止加热，继续搅拌30分钟，制成壳聚糖溶液。向壳聚糖溶液中加入壳聚糖溶液质量0.09％的果胶酶、壳聚糖溶液质量0.09％的木聚糖酶、壳聚糖溶液质量0.06％的纤维素酶、壳聚糖溶液质量0.06％的淀粉酶继续进行搅拌混匀，同时保持温度在45℃，酶解3个小时，制成黄褐色粘稠状液体即为壳寡糖溶液。
壳寡糖溶液制备例二
向醋酸-醋酸钠缓冲液加入醋酸-醋酸钠缓冲液质量25％的壳聚糖进行搅拌，同时进行加热升温至55℃时，停止加热，继续搅拌60分钟，制成壳聚糖溶液。向壳聚糖溶液中加入壳聚糖溶液质量0.25％的果胶酶、壳聚糖溶液质量0.25％的木聚糖酶、壳聚糖溶液质量0.125％的纤维素酶、壳聚糖溶液质量0.125％的淀粉酶继续进行搅拌混匀，同时保持温度在50℃，酶解6个小时，制成黄褐色粘稠状液体即为壳寡糖溶液。
壳寡糖溶液制备例三
向醋酸-醋酸钠缓冲液加入醋酸-醋酸钠缓冲液质量15％的壳聚糖进行搅拌，同时进行加热升温至52℃时，停止加热，继续搅拌45分钟，制成壳聚糖溶液。向壳聚糖溶液中加入壳聚糖溶液质量0.2％的果胶酶、壳聚糖溶液质量0.15％的木聚糖酶、壳聚糖溶液质量0.08％的纤维素酶、壳聚糖溶液质量0.08％的淀粉酶继续进行搅拌混匀，同时保持温度在48℃，酶解4.5个小时，制成黄褐色粘稠状液体即为壳寡糖溶液。
含壳寡糖的作物用营养制剂制备例一
其由以下组分混合而成：复合微生物发酵液61％，壳寡糖溶液25％，黄腐酸8％，果寡糖5％，己酸二乙氨基乙醇酯1％；所述的百分比为重量百分比。
含壳寡糖的作物用营养制剂制备例二
其由以下组分混合而成：复合微生物发酵液82％，壳寡糖溶液10％，黄腐酸5％，果寡糖2.5％，己酸二乙氨基乙醇酯0.5％；所述的百分比为重量百分比。
含壳寡糖的作物用营养制剂制备例三
其由以下组分混合而成：复合微生物发酵液76.2％，壳寡糖溶液15％，黄腐酸6％，果寡糖2％，己酸二乙氨基乙醇酯0.8％；所述的百分比为重量百分比。
本发明所述的百分比均为重量百分比。
含壳寡糖的作物用营养制剂制备所用的微生物发酵液制备例(本例中的百分比均为重量百分比)
(一)、用鱼皮或者酸洗的鱼鳞制备胶原蛋白母液
在水中加入水重量75％的鱼皮或者酸洗过的鱼鳞，调节PH9～11，升温到52℃，加入水重量1.5％的碱性蛋白酶酶解3～6小时，制得胶原蛋白母液。
所述的鱼鳞酸洗工艺如下：使用浓度为10％～15％的浓盐酸浸泡鱼鳞10～12小时后，水洗至PH6～7；
(二)、用胶原蛋白母液制备培养基
将胶原蛋白母液40％，海带粉1.5％，红糖4％，黄腐酸0.4％，磷酸二氢钾0.4％，轻质碳酸钙0.8％，水52.9％混合均匀并调节PH7.2±0.2，制得培养基；
(三)、复合微生物发酵液的制备
(1)、制备一级种子液：培养基50％，解磷菌8％，硅酸盐细菌7％，固氮菌8％，枯草芽胞杆菌7％，酵母菌6％，乳酸菌4％，光合菌3％，木霉菌7％；
(2)、制备二级种子液：在培养基中接种培养基重量4％的一级种子液，温度控制在30～33℃，搅拌转速150～180rpm，好氧发酵24小时后，再进行厌氧培养48～60小时，制成二级种子液；
(3)、微生物发酵液的制备：在培养基中接种培养基重量11％的二级种子液，温度控制在30～33℃，搅拌转速150～180rpm，好氧发酵24小时后，再进行厌氧培养48～60小时，制成复合微生物发酵液。
以下是应用实例
本发明的农用壳寡糖及含该壳寡糖的农作物用营养制剂在我国的部分地区进行了试验，使用效果良好，列举如下试用结果：
应用实例一：使用壳寡糖溶液对苹果进行保鲜储存。
2010年1月，在山东省烟台市莱山区对已采摘的苹果进行壳寡糖溶液浸泡后，晾干储存保鲜，试验效果：用不同浓度壳寡糖溶液浸泡的苹果的硬度明显较对照组的苹果高，而用不同浓度壳寡糖溶液浸泡的苹果的糖度明显较对照组的苹果低，具体结果见下表：
1、储存40天后检测结果
| 处理 | 0.5％壳寡糖 | 1％壳寡糖 | 1.5％壳寡糖 | 2％壳寡糖 | 对照 |
| 平均硬度 | 7.92kg/cm2 | 7.56kg/cm2 | 7.63kg/cm2 | 7.44kg/cm2 | 7.35kg/cm2 |
| 平均糖度 | 14.21 | 13.24 | 14 | 14.05 | 14.57 |
2、储存70天后检测结果
| 处理 | 0.5％壳寡糖 | 1％壳寡糖 | 1.5％壳寡糖 | 2％壳寡糖 | 对照 |
| 平均硬度 | 8.15kg/cm2 | 7.79kg/cm2 | 7.91kg/cm2 | 7.87kg/cm2 | 7.52kg/cm2 |
| 平均糖度 | 12.88 | 12.69 | 13.18 | 13.96 | 14.6 |
从结果中可以看出使用壳寡糖溶液的苹果平均硬度明显高于对照组，而平均糖度明显低于对照组，说明使用壳寡糖溶液浸泡过的苹果水分损失较少，保鲜效果较好。
应用实例二：使用含壳寡糖的农作物用营养制剂对苹果树进行叶面喷施，检测对苹果果实膨大的影响。
2009年8月，对山东省莱山区黄家疃和蓬莱市大辛店镇两处的各2.5亩苹果园进行了叶面喷施，试验效果：莱山区黄家疃果园，对照组的苹果果实平均膨大率为4.17％，而施用含壳寡糖的农作物用营养制剂的苹果果实平均膨大率为5.21％，比对照的膨大效果高24.94％；蓬莱市大辛店镇果园，对照组的苹果果实平均膨大率为3.72％，而施用含壳寡糖的农作物用营养制剂的苹果果实平均膨大率为4.97％，比对照的膨大效果高33.6％。
应用实例三：使用含壳寡糖的农作物用营养制剂对苹果树进行叶面喷施，检测对果实糖度和硬度等品质的影响。
2009年7月～9月，对山东省烟台市莱山区官庄和栖霞市西城镇两处的各1.5亩苹果园进行了叶面喷施，试验效果：莱山区官庄果园，对照组苹果果实平均硬度和平均糖度分别为7.43kg/cm2和13.4度，而施用含壳寡糖的农作物用营养制剂的苹果果实平均硬度和平均糖度分别为8.32kg/cm2和15.6度，分别比对照高11.98％和16.42％；栖霞市西城镇果园，对照组苹果果实平均硬度和平均糖度分别为8.37kg/cm2和13.9度，而施用施用含壳寡糖的农作物用营养制剂的苹果果实平均硬度和平均糖度分别为9.04kg/cm2和15.2度，分别比对照高8％和9.35％。
果肉硬度是判别其贮藏运输性能和品质的指标，果汁中可溶性固形物的多少(糖度)是衡量果实品质的重要指标，从两地的实验效果看，含壳寡糖的农作物用营养制剂对提高果实硬度和糖度效果均较明显。
Claims (4)
1.一种酶解制备农用壳寡糖的方法，其特征在于按照以下步骤进行：
(1)、配制醋酸-醋酸钠缓冲液：向水中加入水质量12～15％的冰醋酸搅拌至完全溶解制成冰醋酸溶液，向水中加入水质量15～18％的醋酸钠搅拌至完全溶解制成醋酸钠溶液，将上述两种溶液按质量比1∶1的比例混合，制成醋酸-醋酸钠缓冲液；
(2)、向醋酸-醋酸钠缓冲液加入醋酸-醋酸钠缓冲液质量3～25％的壳聚糖，搅拌下加热升温至50～55℃时，停止加热，继续搅拌30～60分钟，制成壳聚糖溶液；
(3)、向壳聚糖溶液中加入壳聚糖溶液质量0.09～0.25％的果胶酶，壳聚糖溶液质量0.09～0.25％的木聚糖酶，壳聚糖溶液质量0.06～0.125％的纤维素酶，壳聚糖溶液质量0.06～0.125％的淀粉酶，搅拌混匀后保持温度在45～50℃，酶解3～6个小时，制成黄褐色粘稠状液体即为壳寡糖溶液。
2.一种含有权利要求1所制备的壳寡糖的作物营养制剂，其特征在于由以下组分组成：复合微生物发酵液61％～82％，所述的壳寡糖溶液10％～25％，黄腐酸5％～8％，果寡糖2.5％～5％，己酸二乙氨基乙醇酯0.5％～1％；所述的百分比均为重量百分比；
其中，所述的复合微生物发酵液按照以下方法制备而成：
(一)、用鱼皮或者酸洗的鱼鳞制备胶原蛋白母液
在水中加入水重量50％～100％的鱼皮或者酸洗过的鱼鳞，进行酶解，制成胶原蛋白母液；
(二)、用胶原蛋白母液制备培养基
将胶原蛋白母液20％～60％，海带粉1％～2％，红糖3％～5％，黄腐酸0.3％～0.5％，磷酸二氢钾0.2％～0.5％，轻质碳酸钙0.5％～1％，水31％～75％混合均匀并调节PH7.2±0.2，制得培养基；所述的百分比为重量百分比；
(三)、复合微生物发酵液的制备
(1)、制备一级种子液：培养基32％～67％，解磷菌5％～10％，硅酸盐细菌5％～10％，固氮菌5％～10％，枯草芽胞杆菌5％～10％，酵母菌4％～8％，乳酸菌2％～5％，光合菌2％～5％，木霉菌5％～10％；所述的百分比为重量百分比；
(2)、制备二级种子液：在培养基中接种培养基重量2％～5％的一级种子液，温度控制在30～33℃，搅拌转速150～180rpm，好氧发酵24小时后，再进行厌氧培养48～60小时，制成二级种子液；
(3)、微生物发酵液的制备：在培养基中接种培养基重量10％～12％的二级种子液，温度控制在30～33℃，搅拌转速150～180rpm，好氧发酵24小时后，再进行厌氧培养48～60小时，制成复合微生物发酵液。
3.如权利要求2所述的作物营养制剂，其特征在于：所述的鱼鳞酸洗工艺如下：使用浓度为10％～15％的浓盐酸浸泡鱼鳞10～12小时后，水洗至PH6～7。
4.如权利要求2所述的作物营养制剂，其特征在于：所述的酶解工艺如下：在水中加入水重量50％～100％的鱼皮或者酸洗过的鱼鳞，调节PH9～11，升温到45℃～60℃，加入水重量1％～2％的碱性蛋白酶酶解3～6小时，制得胶原蛋白母液。
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