利用蛋白质废弃物生产氨基酸肥料的技术方案

蛋白质废弃物水解制备氨基酸肥料主要包含三个步骤：原料预处理、蛋白质水解以及氨基酸肥料的制备。

(1) 原材料与预处理

原料来源：由氨基酸提炼过程中产生的富含氨基酸成分的废弃物；以及富含蛋白质的动植物废弃物，如皮革、毛发、蹄甲、血液、棉粕、豆粕等。部分原料需进行清洗处理。

(2) 蛋白质水解

关于通过蛋白质水解制备氨基酸的研究已有很多。蛋白质水解的主要方法包括酸水解、碱水解和酶水解。

目前，氨基酸生产主要采用酸水解法。常用的酸包括盐酸和硫酸，而用磷酸和硝酸进行水解的案例较少。在酸水解过程中，还常辅以超声波、微波等手段，这些方法多见于实验研究阶段。秦伟佳[2]优化了蚕蛹蛋白的提取工艺及蚕蛹蛋白复合氨基酸的制备流程。他以盐酸对蛹粉中的残余蛋白质进行了水解（蛋白质含量为64.4%），并在**************************************************的条件下进行。李宝柱等人[3]则采用硫酸对豆粕进行了水解，所得******氨氮的含量达到59.9毫克/克。

通过酸水解制备的氨基酸水解物通常含有大量酸。去除酸的方法主要有两种：中和法和蒸发法。中和法是利用酸碱中和反应从水解物中除去酸，并同时生成一定量的盐。常用的中和酸的物质包括氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化钙等碱金属盐，以及气态氨、氨水和铵盐。具体选用哪种中和剂，需视目标产品及经济成本而定。该方法适用于所有酸水解液。真空蒸发法则是通过真空蒸发的方式去除酸并实现其回收利用。这种方法适用于以盐酸水解蛋白质制备氨基酸，但会带来一定的能耗，且除酸效果并不理想。目前，该方法仅见于实验研究阶段。商业生产的氨基酸则多采用铵盐中和并经喷雾干燥工艺制得。

碱水解所用的碱主要是氢氧化钠和氢氧化钾。在碱水解过程中，大多数氨基酸都会不同程度地被破坏，并发生消旋化反应，且其水解速率通常低于酸水解。采用碱水解制备的氨基酸水解物通常含有大量碱性物质，因此需要进行中和处理，可使用酸或蛋白质酸水解物来进行中和。李浩等人以氢氧化钠对猪血进行了水解。在********水解工艺条件下，每克猪血粉可获得38.25毫克复合氨基酸。

酶法水解不会产生消旋化现象，也不会破坏蛋白质。然而，单一酶无法将蛋白质完全水解，通常需要多种酶协同作用才能实现蛋白质的彻底水解。酶法水解既可直接利用酶进行水解，也可借助微生物发酵技术，通过微生物产生的蛋白酶将蛋白质水解成氨基酸。酶法水解的反应条件相对苛刻，而目前的微生物发酵技术尚不够成熟，难以应用于大规模生产蛋白质水解物以制备氨基酸。由于酶法水解无需中和工序，也不向肥料中引入中和过程中产生的盐分，因此不必担心连续耕作导致土壤中盐分累积所带来的不利影响。从环境保护的角度来看，随着微生物发酵技术的不断进步，采用酶法水解尤其是微生物发酵法制备氨基酸仍具有显著优势。李廷勋等[5]利用地衣芽孢杆菌和蛋白酶对畜禽血液进行降解，制得了液体氨基酸。张文峰[6]则以剩余污泥为原料，通过酶法水解制备了污泥蛋白提取液，并在******条件下对所得污泥蛋白提取液进行酶法水解，于pH 10.0下制备复合氨基酸。在*****水解条件下，酶用量为9毫克/毫升、反应时间为8小时、温度为55℃时，每100克干污泥可获得10.62克复合氨基酸。

(3) 氨基酸肥料的制备

经处理的氨基酸水解物可通过浓缩和干燥工艺直接制备成固体氨基酸粉末。这种粉末既可直接以营养液形式喷施于作物，也可作为营养成分添加到肥料中，从而制成氨基酸生态肥、氨基酸复合肥、氨基酸水溶肥、氨基酸叶面肥及其他各类氨基酸肥料；此外，还可通过在氨基酸水解物中添加中微量元素，制备出氨基酸螯合微肥。徐丽娟等[7]以动物蛋白废弃物水解所得的复合氨基酸及微量元素锰、锌、铜为原料，制备了复合氨基酸微量元素螯合剂。青岛舒君肥料有限公司的李廷勋[5]则利用地衣芽孢杆菌和大豆蛋白酶降解畜禽血液，制得液体氨基酸，并以此液体氨基酸为原料，研制出了氨基酸液体肥料。