[发明专利]一种利用废弃硅藻土生产聚谷氨酸肥料增效剂的方法

说明书

本发明公开了一种利用废弃硅藻土生产聚谷氨酸肥料增效剂的方法。该方法直接利用聚谷氨酸发酵液和聚谷氨酸板框过滤后的废弃硅藻土为原料，并加入尿素生产以聚谷氨酸‑尿素‑硅藻土络合物为主要成分的肥料增效剂。本发明充分利用了废弃硅藻土中吸附的菌体、活性炭、杂蛋白等物质补充作物生长过程中的生物活性物质，具有缓释性。本发明实现了废弃助滤剂硅藻土的高效利用，变废为宝，具有良好的经济和环境效益。

技术领域

本发明属于肥料增效剂制备领域，特别涉及一种利用废弃硅藻土生产聚谷氨酸(即γ-PGA)肥料增效剂的方法。

背景技术

研究表明，硅藻土表面被大量的羟基所覆盖，且有氢键存在，使得硅藻土具有较大的表面活性，可以通过对表面羟基的改性处理，使其具有特殊的结构而产生特定的应用性能。中国专利CN104109375B(发明名称为一种交联γ-聚谷氨酸及其制备和应用)公开的交联γ-聚谷氨酸是通过γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸钠或两者的混合物与活性硅藻土在交联剂的作用下交联而制备的，该方法所制备的交联γ-聚谷氨酸具有致密的三维网状结构，具有极强的吸水性和保水性，可以作为(土壤)保水剂，防止水分流失。并且，该交联γ-聚谷氨酸还可以作为肥料增效剂，将其添加到肥料中，能够显著提高作物产量。但是该专利中的硅藻土需要进行改性，制备成活性硅藻土，且需要在含有交联剂的条件下与γ-聚谷氨酸进行交联，其制备过程较复杂，制备成本较高，且得到的交联γ-聚谷氨酸仅作为保水剂，不具有为作物提供养分的功效。

硅藻土作为一种常用的助滤剂，目前在聚谷氨酸生产中有着广泛的应用。聚谷氨酸发酵液经活性炭脱色后，利用硅藻土板框过滤，经过滤后得到脱色后的聚谷氨酸溶液和废弃硅藻土，此废弃硅藻土成分主要是菌体、活性炭、杂蛋白和硅藻土。由于使用后硅藻土吸附了大量的蛋白质等有机物和水分而由粉末状变为浆状或膏状，难以再次利用，通常的处理方法是就近运往垃圾填埋场进行填埋处理，这种处理方式不仅增加了填埋场的负荷，也增加了企业的负担。

因此，如何实现对γ-聚谷氨酸发酵过程中的废弃助滤剂硅藻土的高效利用，并能够获得有综合作用的增效剂是当前本领域技术人员追求的目标。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种利用废弃硅藻土生产聚谷氨酸肥料增效剂的方法。该方法直接利用聚谷氨酸发酵液和聚谷氨酸板框过滤后的废弃硅藻土为原料，并加入尿素生产以聚谷氨酸-尿素-硅藻土络合物为主要成分的肥料增效剂。本发明充分利用了废弃硅藻土中吸附的菌体、活性炭、杂蛋白等物质补充作物生长过程中的生物活性物质，具有缓释性。本发明实现了废弃助滤剂硅藻土的高效利用，变废为宝，具有良好的经济和环境效益。

本发明的技术方案是：一种利用废弃硅藻土生产聚谷氨酸肥料增效剂的方法，其特征是，包括以下步骤：

(1)将聚谷氨酸发酵液调pH至9.0～11.0；

(2)在碱性聚谷氨酸发酵液中加入聚谷氨酸质量1～3倍的尿素，升温至50～80℃，搅拌中加入聚谷氨酸质量30％～50％的废弃硅藻土，控制升温速率2～3℃/min，等温度升至100℃时停止加热，保温2～4h；

(3)带式干燥、粉碎得到聚谷氨酸肥料增效剂。

其中，所述聚谷氨酸发酵液中的聚谷氨酸分子量为700kDa以上，聚谷氨酸的含量为30～80g/L。优选的，所述聚谷氨酸发酵液的生产菌株为枯草芽孢杆菌FRD518CGMCCNo.6772。优选的，其发酵培养基为：蛋白胨5～30g/L，酵母提取物5～30g/L，硫酸铵5～20g/L，谷氨酸钠30～100g/L，柠檬酸2～5g/L，MgSO₄ 0.1～0.5g/L，K₂HPO₄ 1～4g/L，葡萄糖100～200g/L，pH 7.2～7.5，115℃灭菌20min。