聚γ-谷氨酸的提取及其在肥料中的应用

论文摘要

生产和使用环境友好型包膜缓释肥料是目前化肥工业发展的主要趋势之一,也是发展现代农业、实施可持续发展战略的必然要求。聚γ-谷氨酸（γ-PGA）是一种由α-氨基和γ-羧基以肽键形式形成的阴离子型多聚氨基酸。它具有良好的水溶性、生物可降解性以及对环境友好等优点,可作为保水剂和肥料增效剂等的原材料。本课题研究了高黏度发酵液中聚γ-谷氨酸盐析提取工艺路线,聚γ-谷氨酸对包膜尿素的缓释性能以及聚γ-谷氨酸包膜肥料对作物产量和品质的影响。通过单因素试验和正交试验设计的方法得到了从聚γ-谷氨酸发酵液中盐析提取聚γ-谷氨酸的工艺条件。其工艺参数为:pH2.2,NaCl浓度6%以上,温度为40℃以下,处理时间12 h以内。聚γ-谷氨酸包膜尿素的研究结果表明,采用pH为4的大分子量聚γ-谷氨酸溶液生产的包膜尿素其缓释效果较好,聚γ-谷氨酸含量为0.10%的包膜尿素释放时间为对照的3.5倍。在15～315 min内,其释放曲线可以用Elovich方程St=a+b×lnt来描述。这将为聚γ-谷氨酸包膜尿素的进一步研究提供一定的理论依据和思路。施用聚γ-谷氨酸包膜肥料可提高蔬菜产量、改善蔬菜品质,并可降低肥料用量。等量施肥时,施用聚γ-谷氨酸包膜尿素其空心菜的产量、Vc含量、可溶性糖含量与施用普通尿素相比分别提高19.36%、37.51%和36.89%;其硝态氮含量降低了22.53%。减少肥料用量10%时,施用聚γ-谷氨酸包膜复混肥可使辣椒产量提高17.05%,且使辣椒果实中的Vc含量增加27.51%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 我国肥料的生产及使用现状
• 1.2 我国肥料使用中存在的主要问题
• 1.2.1 肥料的利用率降低
• 1.2.2 肥料使用造成的环境污染
• 1.2.3 解决肥料现有问题的措施
• 1.3 缓/控释肥料
• 1.3.1 包膜缓/控释肥国内外研究概况
• 1.3.2 包膜材料的研究进展
• 1.3.3 缓/控释肥料的释放模型
• 1.4 肥料增效剂研究进展
• 1.4.1 聚合氨基酸作为肥料增效剂
• 1.4.2 其他肥料增效剂
• 1.5 聚γ-谷氨酸简介
• 1.5.1 聚γ-谷氨酸的性质
• 1.5.2 产聚γ-谷氨酸的微生物
• 1.5.3 聚γ-谷氨酸发酵工艺研究
• 1.5.4 聚γ-谷氨酸提取工艺研究
• 1.5.5 聚γ-谷氨酸的降解特性
• 1.5.6 聚γ-谷氨酸的应用研究
• 1.6 本课题的研究意义及内容
• 第二章 聚γ-谷氨酸的分离提取
• 2.1 前言
• 2.2 材料和方法
• 2.2.1 主要试验仪器
• 2.2.2 菌株
• 2.2.3 培养基
• 2.2.4 培养条件
• 2.2.5 聚γ-谷氨酸盐析提取流程
• 2.2.6 聚γ-谷氨酸含量的测定
• 2.2.7 pH对聚γ-谷氨酸提取收得率的影响
• 2.2.8 温度对聚γ-谷氨酸提取收得率的影响
• 2.2.9 NaCl浓度对聚γ-谷氨酸提取收得率的影响
• 2.2.10 提取时间对聚γ-谷氨酸提取收得率的影响
• 2.2.11 聚γ-谷氨酸浓度对提取收得率的影响
• 2.2.12 一价、二价以及三价阳离子对聚γ-谷氨酸提取收得率的影响
• 2.2.13 pH、NaCl浓度以及提取温度三因子正交组合试验分析
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 pH对聚γ-谷氨酸提取收得率的影响
• 2.3.2 温度对聚γ-谷氨酸提取收得率的影响
• 2.3.3 NaCl浓度对聚γ-谷氨酸提取收得率的影响
• 2.3.4 提取时间对聚γ-谷氨酸提取收得率的影响
• 2.3.5 聚γ-谷氨酸浓度对提取收得率的影响
• 2.3.6 一价、二价以及三价离子对聚γ-谷氨酸提取收得率的影响
• 2.3.7 pH、NaCl浓度、温度三因子正交组合试验分析
• 2.4 小结
• 第三章 聚γ-谷氨酸包膜缓释尿素的制备及其缓释性能研究
• 3.1 前言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 主要试验仪器
• 3.2.2 聚γ-谷氨酸的制备
• 3.2.3 酸解低分子量聚γ-谷氨酸的制备
• 3.2.4 尿素
• 3.2.5 聚γ-谷氨酸包膜尿素的制备方法
• 3.2.6 包膜尿素中聚γ-谷氨酸含量的测定
• 3.2.7 尿素含量的测定
• 3.2.8 聚γ-谷氨酸包膜尿素缓释曲线制作
• 3.2.9 聚γ-谷氨酸溶液的pH对包膜尿素释放率的影响
• 3.2.10 聚γ-谷氨酸含量对包膜尿素释放率的影响
• 3.2.11 聚γ-谷氨酸分子量对包膜尿素释放率的影响
• 3.2.12 聚γ-谷氨酸包膜尿素释放动力学模型的建立
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 尿素标准工作曲线
• 3.3.2 聚γ-谷氨酸溶液的pH对包膜尿素释放率的影响
• 3.3.3 聚γ-谷氨酸含量对包膜尿素释放率的影响
• 3.3.4 聚γ-谷氨酸分子量对包膜尿素释放率的影响
• 3.3.5 聚γ-谷氨酸包膜尿素释放动力学模型的建立
• 3.4 小结
• 第四章 聚γ-谷氨酸包膜缓释肥料对作物产量和品质的影响
• 4.1 前言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 主要试验仪器
• 4.2.2 聚γ-谷氨酸制备
• 4.2.3 尿素
• 4.2.4 复混肥
• 4.2.5 聚γ-谷氨酸包膜尿素的制备方法
• 4.2.6 聚γ-谷氨酸包膜复混肥的制备方法
• 4.2.7 包膜尿素中聚γ-谷氨酸含量的测定
• 4.2.8 包膜复混肥中聚γ-谷氨酸含量的测定
• 4.2.9 植物体硝态氮含量的测定
• 4.2.10 植物体Vc含量的测定
• 4.2.11 植物体可溶性糖含量的测定
• 4.2.12 包膜尿素对空心菜田间试验的影响
• 4.2.13 包膜复混肥对青椒田间试验的影响
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 硝态氮含量标准工作曲线
• 4.3.2 可溶性糖含量标准工作曲线
• 4.3.3 包膜尿素对空心菜田间试验的影响
• 4.3.4 包膜复混肥对青椒田间试验的影响
• 4.4 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢