[发明专利]棕油副产品生物腐植酸及其生产方法和所用的生物腐植酸转化剂

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种利用棕油副产品通过高温好氧发酵生产生物腐植酸的方法和工艺，本发明还涉及通过本发明方法生产获得的棕油副产品生物腐植酸以及本发明生产方法中所用的生物腐植酸转化剂。

 

背景技术

油棕属多年生单子叶植物，是热带木本油料作物。油棕的果肉、果仁含油丰富，油棕果含油量高达50%以上，油棕亩产油量是椰子的2-3倍，是花生亩油量的7-8倍，所以被人们誉为世界油王。由于油棕的油脂产量高，且用途广泛，所以，近百年来热带和亚热带地区竞相引种，我国海南、广东、广西、云南等省区也于1926年开始种植油棕。

油棕树最早源自西非。目前油棕主要产区包括马来西亚，尼日利亚，印度尼西亚，中国，扎伊尔，喀麦隆（D. K. Salunkhe，1986）等。油棕果果皮、种仁均可榨油，分别为棕榈油和棕榈仁油。

热带、亚热带地区多种植油棕榈，其棕榈果是用来加工棕榈油的原料。在棕油厂，在棕榈油加工过程中棕榈果从果串中分离出来，每吨鲜果串产生约0.23吨空果串。每年预计将平均产生400万吨 (干基) 空果串（Ryohei TANAKA；2001）。大部分空果串被焚烧或废弃在油棕园覆盖在油棕根部。目前，棕油厂每处理100吨油棕果串，产生23吨空果串，及60吨废水。目前，全球油棕地估计1282万公顷，全球棕榈油的产量达到历史最高水平，产生巨量的棕榈油副产品和废水，加剧了对生态环境的污染。长期以来，如何科学有效处理空果串、棕榈油泥等副产物一直困扰着棕榈油生产国和企业。

尼日利亚、马来西亚和印尼等国，从20世纪80年代开始对空果串等副产品进行处理，目前主要集中在供热（M. A. Ngan，1987）、堆肥（Lim, 1989；Azmi Yahya，2009）和制浆造纸技术（Wan Rosli and Law，2011）等几方面，应用方面主要以供热和堆肥（Mr O O. Kolade1,2005； Ogbonna, P. E.，2009）为主。不过焚烧带来了严重的空气和环境污染。堆肥占地面积大；有氧分解过程中产生的臭味会污染环境；堆肥产品质量一致性不佳，重复性不好，影响堆肥产品销售；堆肥过程中减量作用明显，使大量有机质被完全降解而造成有机资源浪费。

棕榈油泥(sludge palm oil，SPO)是由棕榈果榨取棕榈油时的下脚料，主要成分是棕榈果皮纤维、蛋白质、脂肪等，经检测棕榈油泥中（干基）有机质含量84.02%、速效氮含量2.38%、脂肪含量12.01%，是一种极难处理的棕油厂副产品。由于脂肪含量高，棕榈油泥给污水处理系统造成很大压力，同时也不能对其进行简单的堆肥，因为其中高含量的脂肪抑制堆肥中好氧菌的作用，并使堆肥有氧分解过程中产生臭味，对环境造成污染。

目前，我国肥料平均利用率较发达国家低10-20%以上，而且呈逐年下降的趋势（曾宪坤，1995；张福锁，2008），分析肥料利用率低的根本原因在于土壤结构的破坏与有机质含量过低。另一方面，由于部分地区施化肥不当，肥料利用率低等，带来了局部生态环境污染加剧等问题，成为我国经济和农业发展的制约因素。国内大量的科学研究结果表明，由于腐植酸具有网状的分子结构和活性官能团等，在提高土壤肥力，改善土壤结构和解决化肥利用率低以及其带来的农业面源污染方面具有良好的优势和效果。

腐植酸（HA）是动植物（主要是植物残体）等有机物经过长期复杂的生物化学及地质物理化学过程形成的一类结构复杂的有机化合物， 具有较强的生理活性。采用工业有机废渣、农林业副产物经微生物发酵制成的腐植酸称为生物腐植酸。研究表明（何立千，1999）生物腐植酸与矿源腐植酸具有相同的结构特征，其功能也类似。

由于腐植酸分子链中含有多种活性基团，故其性质及功能也是多方面的。经过我国科技人员的努力和大量的试验, 总结出腐植酸的五大功效： 改良土壤、提高化肥利用率、刺激作物生长、增强作物抗逆能力、改善产品品质。国外学术界也认为，腐植酸在植物营养领域主要起植物生长刺激物质、营养元素载体、改良土壤及使肥料增效等方面作用。

空果串是很好的有机质和植物营养来源，它含有大量的钾（2.4%）及氮(0.8%)、镁(0.2%)和磷(0.1%)（Gurmit, 1982）。同时空果串的主要成分为：木质素17%、纤维素70%、及灰分1%（Ryohei TANAKA；2001），空果串与少量棕榈油泥混合后，是很好的发酵生产生物腐殖酸肥料的原料。