微波水解鸡毛制备复合氨基酸螯合铜的工艺研究

论文摘要

中国是世界上农业废弃物产出量最大的国家,而绝大多数农业废弃物只开发利用了其中一部分的价值。有些废弃物被随意丢弃或排放到环境中,使一部分“资源”变成了“污染源”,对生态环境造成了极大的影响。动物的羽毛、蹄角等均含有大量的蛋白质,其水解液含有大量的游离氨基酸,若将这些废弃的蛋白质资源水解制备复合氨基酸肥料及其后续产物,不仅能够充分利用这些废弃的资源,减轻其对环境的污染,而且可大大降低生产的成本。目前羽毛水解制备复合氨基酸的方法主要有:碱水解法,酶水解法,高温高压水解法和酸水解法,其中酸解法应用最为广泛。然而,这些方法都有其不理想的地方,普遍存在复合氨基酸产率低,提取时间长,提取过程中产生的二次污染难处理等缺点。本论文以降低成本,节约能源,减少二次污染为目标,从新的角度研究鸡毛中角质蛋白的水解工艺。采用微波作为提取手段,缩短水解反应时间,然后分别用硫酸和氢氧化钾作为水解介质,提取鸡毛中的氨基酸。其中酸水解的最佳条件是:固液比为1:10,所用硫酸浓度为3 mol/L,水解时间为3h,水解反应所需的微波功率为360 W ;碱水解的最佳条件是:鸡毛与氢氧化钾溶液的固液比为1:10,所用氢氧化钾浓度为6 mol/L,水解时间为5h,水解反应所需的微波功率为360 W。最后把在两种条件下的产物相中和过滤得到我们需要的复合氨基酸,这样就解决了传统工艺在水解后产生大量废酸、废碱难于处理和废渣利用的问题,达到了资源的最大化利用并减少了二次污染。微量元素氨基酸螯合物作为第三代饲料添加剂在动物营养中和植物肥料中都具有重要作用。它的合理利用既能提高畜牧业的生产能力,也有利于动物的保健免疫和生态环境的保护。具有广阔的应用前景,但价格昂贵,使其在实际应用中受到了限制。本论文由自制的复合氨基酸来制备氨基酸螯合物不仅可以降低氨基酸螯合物的生产成本,还可以实现动物有机废弃物的再利用。本论文以复合氨基酸螯合铜为例,重点研究了影响螯合物制备过程中的主要因素,从而筛选出最佳螫合工艺条件:物料比为1:2,反应的pH为6,反应的温度为60 oC,反应的时间为80 min。为了达到资源的最大化利用,本论文对在提取复合氨基酸过程中产生的废渣进行了固态发酵,制备成微生物肥料。还采用绿豆插条实验研究了废渣发酵物的生物活性。试验表明:废渣发酵提取液无论是对绿豆插条不定根的数量、长度和生物量都有明显的促进作用,并且在不加入其他营养元素时也具有显著的促根活性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 养殖业废弃物的利用现状
• 1.2 动物羽毛提取氨基酸的现状
• 1.2.1 家禽羽毛角蛋白的结构和理化特性
• 1.2.2 羽毛中提取氨基酸的工艺发展现状
• 1.3 微波辐射的特点及在环境保护上的应用
• 1.3.1 微波的特点
• 1.3.2 微波在环境保护工程上的应用
• 1.4 微量元素饲料的发展现状
• 1.4.1 饲料中微量元素的重要性和安全性
• 1.4.2 微量元素饲料的发展
• 1.4.3 氨基酸微量元素螯合物
• 1.5 本项目的提出背景和意义
• 1.5.1 本项目的提出
• 1.5.2 本论文的意义与创新
• 2 微波提取鸡毛中复合氨基酸的研究
• 2.1 衡量羽毛水解程度的方法-测定复合氨基酸转化率
• 2.1.1 鸡毛中总氮的测定方法---凯氏定氮法
• 2.1.2 水解液中氨基酸态氮的测定
• 2.2 微波酸法提取复合氨基酸的实验
• 2.2.1 实验仪器与试剂
• 2.2.2 微波酸法提取复合氨基酸实验
• 2.2.3 实验结果与分析
• 2.3 微波碱法提取复合氨基酸的实验
• 2.3.1 实验仪器与试剂
• 2.3.2 微波碱法提取复合氨基酸实验
• 2.3.3 实验结果与分析
• 2.4 酸碱水解液中和制备复合氨基酸溶液
• 2.5 本章小结
• 3 复合氨基酸螯合铜的制备工艺
• 3.1 实验仪器与试剂
• 3.1.1 实验仪器
• 3.1.2 实验试剂
• 3.1.3 部分试剂的配制
• 3.2 前期预备试验
• 3.2.1 螯合反应物的筛选
• 3.2.2 反应 pH 值对螯合反应的影响
• 3.2.3 反应温度对螯合反应的影响
• 3.2.4 反应时间对螯合反应的影响
• 3.2.5 反应物的物料比对螯合反应的影响
• 3.3 制备复合氨基酸螯合铜的实验方法
• 3.3.1 衡量微量元素与鸡毛水解液螯合效果的方法
• 3.3.2 制备复合氨基酸铜螯合物的方法
• 3.3.3 复合氨基酸铜螯合反应条件的单因素分析方法
• 3.3.4 复合氨基酸铜螯合反应最优条件的选择
• 3.4 制备复合氨基酸螯合铜的实验操作
• 3.4.1 测定复合氨基酸铜螯合率
• 3.4.2 复合氨基酸铜螯合反应条件的单因素分析
• 3.4.3 复合氨基酸铜螯合反应最优条件选择的设计
• 3.5 实验结果与分析
• 3.5.1 复合氨基酸铜螯合反应条件的单因素分析结果
• 3.5.2 复合氨基酸铜螯合反应最优条件分析
• 3.6 复合氨基酸螯合铜的鉴定
• 3.6.1 复合氨基酸螯合铜的初步鉴定
• 3.6.2 螯合物的红外光谱分析
• 3.7 本章小结
• 4 实验过程中产生的废渣处理
• 4.1 引言
• 4.2 所选微生物制剂的介绍
• 4.3 废渣发酵和绿豆插条不定根生长实验
• 4.3.1 实验仪器与试剂
• 4.3.2 实验步骤
• 4.4 实验结果
• 4.4.1 鸡毛水解液过滤得到的废渣对植物生根的促进作用
• 4.4.2 发酵废渣对绿豆插条的作用机理探讨
• 4.5 小结
• 5 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 硕士研究生期间科研及发表文章
• 致谢