秸秆发酵生物腐植酸的制备及其性能测定.docVIP

秸秆发酵生物腐植酸的制备及其性能测定-生物论文 秸秆发酵生物腐植酸的制备及其性能测定 摘要：[目的]利用秸秆发酵腐植酸，优化最佳提取工艺。[方法]利用高效秸秆降解菌株进行秸秆发酵，提取腐植酸，研究提取温度、提取时间、NaOH浓度及用量对腐植酸提取量的影响，优化最佳提取工艺，并测定提取得到的腐植酸pH、羧基、交换容量（CEC）等理化性质。[结果]在1 g发酵秸秆中加入40mL 0.020 g/mL NaOH，于65℃下水浴2.0 h，可得到最大腐植酸提取量，为0.176 g。腐植酸中总酸性基为0.001 9 mol/g，总羧基为0.000 1 mol/g，交换容量（CEC）为0.003 9 mol/g；E465=0.175，E665=0.020，E4/E6=8.735，凝聚限度为0.006 4mmol/L。[结论]经过单因素优化，腐植酸提取量增加。腐植酸是一种弱酸性物质，其羧基含量较低，交换容量较小，并具有一定凝聚性。 　　关键词秸秆；腐植酸；发酵；提取；理化性质检测 　　中图分类号S188+.4文献标识码A文章编号0517-6611（2016）15-094-02 　　我国是农业大国[1]，作物秸秆资源丰富，但大部分秸秆尚未得到有效利用[2]。利用农业秸秆通过生物发酵技术生产生化腐植酸，可使秸秆废弃物得到有效利用。生化腐植酸生产原料易得，生产成本低，同时减少了环境污染，再加上其优良的理化性质[3]，在畜牧、种植、医药等行业都有举足轻重的地位及广阔的发展前景。 　　目前，国内外多采用从煤炭中提取腐植酸[4]，该方法不仅受资源分布限制，且提取方法繁琐、复杂，易造成环境污染等。与煤炭（泥炭）腐植酸相比[5]，生化腐植酸的提取方式更清洁、环保[6]。生化腐植酸为高效、合理利用植物秸秆开辟了新出路，扩大了腐植酸的原料来源，更新了腐植酸的加工技术，为减少农业资源浪费及改善农业生态环境作出了贡献，而腐植酸应用面广、范围大，有广阔的发展空间[7]。笔者利用秸秆发酵生产腐植酸，优化了提取工艺，测定了腐植酸的理化性质，旨在为秸秆废弃物的高效利用提供借鉴。 　　1材料与方法 　　1.1试验材料 　　原料：水稻秸秆，水稻秸秆经粉碎机粉碎，过0.5 mm筛，密封，室温保存，备用。试剂：0.10 mol/L NaOH标准溶液；0.10 mol/L盐酸标准溶液；0.10 mol/L BaCl2溶液；0.25 mol/L 醋酸钙溶液；95%乙醇，化学纯；0.05 mol/L NaHCO3溶液；0.1 mol/L CaCl2溶液。 　　发酵菌种：木霉1285。主要仪器和设备为MAS II 型常压微波辅助合成反应仪，上海新仪微波化学科技有限公司；电子天平FA1104N，上海精密科学仪器有限公司；冰箱JinsongBCD-B5，杭州金松优诺电器有限公司；全温空气摇床QYZ-211，上海福玛试验设备有限公司；真空干燥箱DZF-6050，上海精宏试验设备有限公司。 　　1.2试验方法 　　1.2.1秸秆发酵。称取200 g水稻秸秆于发酵桶中，加入60mL助腐剂、540mL水和0.2 g NH4NO3，充分搅拌，分装35罐，接种秸秆高效降解菌木霉1285，于28 ℃恒温箱中发酵培养，使菌种与秸秆充分接触，降解秸秆。培养28 d后，对发酵成熟的秸秆进行腐植酸的提取和测定。 　　1.2.2腐植酸的提取工艺。利用腐植酸的碱溶性对含有腐植酸的秸秆进行水浴碱提，使腐植酸溶于碱液中，然后进行提取分离。分别考察NaOH浓度和用量、提取温度、提取时间对腐植酸提取量的影响。 　　1.2.3腐植酸的性能测定。腐植酸和有机质含量、腐植酸含氧功能团、pH、交换容量（CEC）、E4/E6、凝聚限度等参数的测定参照《腐植酸产品分析及标准》[8]。 　　2结果与分析 　　2.1腐植酸的提取工艺优化 　　2.1.1标准曲线的绘制。根据不同浓度腐植酸测得相应吸光度，绘制标准曲线（图1）。从图1可见，腐植酸的吸光度随腐植酸浓度的增加而增大，腐植酸浓度与吸光度（A）复相关系数R2为0.992 6，直线回归方程为y（g/mL）=1.283 2x-0.264 0，说明其呈良好的线性关系。 　　2.1.2NaOH浓度对腐植酸提取量的影响。 　　在10 mL NaOH，温度70 ℃和提取1 h的条件下，考察NaOH浓度对腐植酸提取效果的影响。从图2可见，NaOH浓度为0.020 g/mL的提取效果最好，腐植酸含量达0.082 g，NaOH浓度为0.005～0.020 g/mL时，随着NaOH 浓度增加腐植酸提取量逐渐增大，当NaOH浓度大于0.020 g/mL时，腐植酸提取量下降。因此，NaOH的最适宜浓度为0.020 g/mL。 　　2.1.3NaOH用量对腐植酸提取量的影响。从图3可见，当NaOH用量为10