(10)申请公布号
(43)申请公布日 (21)申请号 201510506491.1
(22)申请日 2015.08.18
C05G 3/04(2006.01)
C05F 11/02(2006.01)
(71)申请人济南航晨生物科技有限公司
地址250002 山东省济南市市中区济大路7
号
(72)发明人赵林 李昆仑 孙欣 晋以杰
(74)专利代理机构济南舜源专利事务所有限公
司 37205
代理人江莉莉
(54)发明名称
(57)摘要
本发明属于微生物应用技术领域，具体涉及
一种复合微生物分解活化褐煤腐殖酸的工艺。该
工艺，包括下述的步骤：将褐煤加入到缓冲液中；
再加入复合微生物菌液、复合酶制剂得混合溶液；
将混合溶液升温，搅拌；加入离子交换剂，调节
pH，并升温，离子交换；离心分离。本发明采用复
合微生物分解活化腐殖酸，其温度、pH、时间均低
于传统化学提取工艺，且黄棕腐殖酸得率在35%
以上，远高于相同生产成本条件下的酸碱活化法，
且具有明显的成本优势，可以显著提高生产企业
的经济效益。(51)Int.Cl.
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书2页 说明书7页CN 105152809 A 2015.12.16
C N 105152809
A
1.复合微生物分解活化褐煤腐殖酸的工艺，包括下述的步骤：
（1）将5-40份褐煤加入到缓冲液中；
（2）向缓冲液中加入30-60份复合微生物菌液，得提取体系；
（3）将0.1-5份复合酶制剂加入到步骤（2）中的提取体系中，得混合溶液；
（4）将混合溶液温度调节控制在20-120℃的范围内，搅拌0.2-12小时；
（5）在步骤（4）中的混合溶液中加入1-10份离子交换剂，调节pH至2-14，并升温至60-120℃，离子交换0.2-12小时；
（6）离心分离，得复合微生物活化腐殖酸，上述的份均指重量份数。
2.如权利要求1所述的复合微生物分解活化褐煤腐殖酸的工艺，其特征在于，所述的缓冲液为：甘氨酸-盐酸缓冲液、磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液、乙酸-乙酸钠缓冲液、磷酸氢二钾-磷酸二氢钾缓冲液、Tris-盐酸缓冲液、硼砂-盐酸缓冲液、氯化钾-盐酸缓冲液中的至少一种，所述的缓冲液的浓度为0.01mol/L-1mol/L。
3.如权利要求2所述的复合微生物分解活化褐煤腐殖酸的工艺，其特征在于，所述的缓冲液的浓度为0.05mol/L-0.5mol/L。
4.如权利要求1所述的复合微生物分解活化褐煤腐殖酸的工艺，其特征在于，所述的复合微生物菌液中的菌种为Bacillus subtilis, bacillus pumilus, bacillus cereus, arthrobacter sp., pseudomonas cepacia, Streptomycesviridosporus, Streptomycessetonii, Streptomycesbadius, Streptomycesflavovirens, actinosynnema sp., nocardia sp. 担子菌p hanerochaetechrysosporium, trametesversicolor, polyporusversicolor, poria placenta, coriolusversicolor, 丝状真菌paecilomycestli, penicillium, mucor, aspergillusterricola, a s p e r g i l l u s o c h a c e u s,c u n n i n g h a m e l l a s p.,p l e u r o t u s f l o r i d a, pleurotusostreatus, pleurotuscaju, pleurotuseryngii, trichodermaviride, stropharia sp., canadida sp.中的至少两种。
5.如权利要求4所述的复合微生物分解活化褐煤腐殖酸的工艺，其特征在于，所述复合酶制剂为酸性α-淀粉酶、酸性β-淀粉酶、酸性纤维素酶、酸性半纤维素酶、酸性木聚糖酶、酸性漆酶、酸性阿魏酸酯酶、酸性羧酸酯酶、酸性糊精水解酶、酸性几丁质酶、酸性壳聚糖酶、酸性果胶酶、酸性脂肪酶、酸性胃蛋白酶、酸性胰蛋白酶、酸性木瓜蛋白酶、酸性弹性蛋白酶、酸性核酸外切酶、酸性核酸内切酶、碱性α-淀粉酶、碱性β-淀粉酶、碱性纤维素酶、碱性半纤维素酶、碱性木聚糖酶、碱性漆酶、碱性阿魏酸酯酶、碱性羧酸酯酶、糊精水解酶、碱性几丁质酶、碱性壳聚糖酶、碱性果胶酶、碱性脂肪酶、碱性磷酸酶、碱性胃蛋白酶、碱性胰蛋白酶、碱性木瓜蛋白酶、碱性弹性蛋白酶、碱性核酸外切酶、碱性核酸内切酶中的至少两种。
6.如权利要求4所述的复合微生物分解活化褐煤腐殖酸的工艺，其特征在于，所述的步骤（4）中将混合溶液升温至30-90℃，搅拌1-12小时。
7.如权利要求4所述的复合微生物分解活化褐煤腐殖酸的工艺，其特征在于，所述的离子交换剂为十二烷基磺酸钠、辛烷磺酸钠、乙二胺四乙酸钠、肌醇六磷酸钠、硼氢化钠、对甲苯磺酸钠、酒石酸钾钠、苯酚钠、甲酸钠、乙酸钠、丙酸钠、丙二酸钠、草酸钠、元明粉、亚硫酸钠、硝酸钠、碳酸氢钠、碳酸钠、氯化钠、碘化钠、磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、硅酸
钠、次氯酸钠、硫化钠、甲酸钾、乙酸钾、氟硼酸钾、草酸钾、柠檬酸钾、亚甲基二磺酸钾、十二烷基
苯磺酸钾、硫酸钾、亚硫酸钾、氯化钾、碘化钾、碳酸氢钾、碳酸钾、磷酸钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、硝酸钾、硫化钾、十二烷基三甲基溴化铵、甲酸铵、乙酸铵、硫酸铵、亚硫酸铵、碳酸铵、碳酸氢铵、硝酸铵、氯化铵、磷酸一铵、磷酸二铵中的至少一种。
8.如权利要求4所述的复合微生物分解活化褐煤腐殖酸的工艺，其特征在于，所述的步骤（5）中，升温至65-90℃，离子交换0.5-12小时。
9.如权利要求1所述的复合微生物分解活化褐煤腐殖酸的工艺，其特征在于，所述的离心机为碟片式离心机，离心转速为3000-6000rpm。
10.如权利要求4所述的复合微生物分解活化褐煤腐殖酸的工艺，其特征在于，所述的离心转速为3500-5500rpm。
复合微生物分解活化褐煤腐殖酸的工艺
技术领域
[0001] 本发明属于微生物应用技术领域，具体涉及一种复合微生物分解活化褐煤腐殖酸的工艺。
背景技术
[0002]
褐煤属于低阶煤，含水量高、易风化、易自燃，难以洗选储存，且热效率低，因此其工业应用价值较低，开采和利用均受到很大限制。我国褐煤储量超过1千亿吨，占煤炭储量的近13%、主要分布在内蒙、云南和东北等地。腐殖酸是褐煤的主要成分，在褐煤中占主体地位，经动植物遗骸经微生物分解、转化及地球亿万年地质变动而形成的一大类有机物。腐殖酸主要有碳、氢、氧、氮、硫几种元素组成，含有羟基、羧基、醌基、羰基、甲氧基等多种功能性基团，呈弱酸性、阳离子交换性、螯合性、吸附性以及胶体特性。根据腐殖酸在水溶液中的溶解性可以将其分为三大类：黄腐酸（Fulvic acid, FA），可以溶于任何pH的水溶液；棕腐酸（Humic acid, HA），仅溶于碱性溶液而不溶于酸性；黑腐酸（Humin）不溶于任何pH的水。三者之间的主要差别在于分子量分布范围，黑腐酸最大，棕腐酸次之，黄腐酸最小。非活化的褐煤腐殖酸中黑腐酸占绝对优势，棕腐酸、黄腐酸占比很小，然而正是后两者，尤其黄腐酸，在农业方面具有非常显著的功效，如改良土壤、促进作物生长、提高作物抗旱/抗病能力、缓释增效农药、提高肥料养分利用率等。因此腐殖酸活化在其农业应用方面具有非常重要的社会和经济效益。
[0003] 褐煤腐殖酸分子由大量的芳香环，如苯环、稠苯环及其他杂环，各环之间由键桥相连，同时含有大量的羟基、羧基、羰基、酚羟基、酮基、磺酸基等功能性基团，具有较强的离子交换能力和吸附能力。目前褐煤腐殖酸活化通常采用化学法，包括苛性碱干法/湿法生产工艺、氨水/碳铵活化工艺、强酸
氧化水解工艺、硫酸丙酮抽提工艺等，但上述方法均存在耗能巨大、污染严重、提取率低等问题（传统苛化法用碱量达到15%-40%；温度90-120℃，提取时间8-10小时；强酸氧化法用算量达到15%-40%；温度85-95℃，提取时间4-8小时），导致其生产受环保、成本等因素难以产业化推广。微生物可以通过自身分泌到细胞外的各种生物活性物质对褐煤腐殖酸进行降解，达到活化的目的，此过程也称为褐煤的生物转化，其作用机理主要由酶的分解作用、碱性代谢产物溶解、螯合型代谢产物溶解及表面活性剂促溶等几大因素组成。基于此我们开发了一种利用复合微生物分解活化褐煤腐殖酸新工艺，在更为温和的条件下对褐煤腐殖酸进行活化处理，显著提升黄棕腐殖酸得率，并诱导微生物产生促进作物生长、抗病的功能因子，显著提升所活化腐殖酸的肥效，节能减排，因此具有广阔的市场前景。
发明内容
[0004] 为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种腐殖酸得率高，且生产成本低、废水排放量少、生产条件温和的复合微生物分解活化褐煤腐殖酸的工艺。
[0005] 本发明的复合微生物分解活化褐煤腐殖酸的工艺，包括下述的步骤：（1）将5-40份褐煤加入到缓冲液中；
（2）向缓冲液中加入30-60份复合微生物菌液，得提取体系；
（3）将0.1-5份复合酶制剂加入到步骤（2）中的提取体系中，得混合溶液；
（4）将混合溶液升温至20-90℃，搅拌0.2-12小时；
（5）在步骤（4）中的混合溶液中加入1-10份离子交换剂，调节pH至2-14，并升温至60-120℃，离子交换0.2-12小时；
（6）离心分离，得复合微生物活化腐殖酸，上述的份均指重量份数。
[0006] 上述的缓冲液为：甘氨酸-盐酸缓冲液、磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液、乙酸-乙酸钠缓冲液、磷酸氢二钾-磷酸二氢钾缓冲液、Tris-盐酸缓冲液、硼砂-盐酸缓冲液、氯化钾-盐酸缓冲液中的至少一种；
上述的缓冲液的浓度为0.01mol/L-1mol/L。
[0007] 优选的，上述的缓冲液的浓度为0.05mol/L-0.5mol/L。
[0008] 上述的复合微生物菌液中的菌种包括Bacillus subtilis, bacillus pumilus, bacillus cereus, arthrobacter sp., pseudomonas cepacia, Streptomyces viridosporus, Streptomyces setonii, Streptomyces badius, Streptomyces flavovirens, actinosynnema sp., nocardia sp. 担子菌p hanerochaetechrysosporium, trametesversicolor, polyporusversicolor, poria placenta, coriolusversicolor, 丝状真菌paecilomycestli, penicillium, mucor, aspergillusterricola, a s p e r g i l l u s o c h a c e u s,c u n n i n g h a m e l l a s p.,p l e u r o t u s f l o r i d a, pleurotusostreatus, pleurotuscaju,
pleurotuseryngii, trichodermaviride, stropharia sp., canadida sp.中的至少两种。
[0009] 复合微生物菌液优选的为40-50份。
[0010] 复合酶制剂为酸性α-淀粉酶、酸性β-淀粉酶、酸性纤维素酶、酸性半纤维素酶、酸性木聚糖酶、酸性漆酶、酸性阿魏酸酯酶、酸性羧酸酯酶、酸性糊精水解酶、酸性几丁质酶、酸性壳聚糖酶、酸性果胶酶、酸性脂肪酶、酸性胃蛋白酶、酸性胰蛋白酶、酸性木瓜蛋白酶、酸性弹性蛋白酶、酸性核酸外切酶、酸性核酸内切酶、碱性α-淀粉酶、碱性β-淀粉酶、碱性纤维素酶、碱性半纤维素酶、碱性木聚糖酶、碱性漆酶、碱性阿魏酸酯酶、碱性羧酸酯酶、糊精水解酶、碱性几丁质酶、碱性壳聚糖酶、碱性果胶酶、碱性脂肪酶、碱性磷酸酶、碱性胃蛋白酶、碱性胰蛋白酶、碱性木瓜蛋白酶、碱性弹性蛋白酶、碱性核酸外切酶、碱性核酸内切酶中的至少两种。
[0011] 步骤（4）中将混合溶液升温至30-90℃，搅拌1-12小时。
[0012] 离子交换剂为十二烷基磺酸钠、辛烷磺酸钠、乙二胺四乙酸钠、肌醇六磷酸钠、硼氢化钠、对甲苯磺酸钠、酒石酸钾钠、苯酚钠、甲酸钠、乙酸钠、丙酸钠、丙二酸钠、草酸钠、元明粉、亚硫酸钠、硝酸钠、碳酸氢钠、碳酸钠、氯化钠、碘化钠、磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、硅酸钠、次氯酸钠、硫化钠、甲酸钾、乙酸钾、氟硼酸钾、草酸钾、柠檬酸钾、亚甲基二磺酸钾、十二烷基苯磺酸钾、硫酸钾、亚硫酸钾、氯化钾、碘化钾、碳酸氢钾、碳酸钾、磷酸钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、硝酸钾
、硫化钾、十二烷基三甲基溴化铵、甲酸铵、乙酸铵、硫酸铵、亚硫酸铵、碳酸铵、碳酸氢铵、硝酸铵、氯化铵、磷酸一铵、磷酸二铵中的至少一种。
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