[发明专利]壳聚糖改性尿素的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于尿素生产技术领域，具体说是一种壳聚糖改性尿素的制备方法。

背景技术

尿素是农业最重要的氮肥，目前发达国家已经采用了各种新技术，包括纳米技术、脲酶抑制技术等，美国、法国、德国尿素利用率达到70%－75%，然而我国尿素的利用率仅为32%左右。尿素的分解必须要有脲酶的作用，由于脲酶作用而造成的NH3损失的尿素达50%以上。由此，世界各国科学家已研究出脲酶的结构，其具有47个SH基团，其中对尿素起分解作用的仅有少数几个SH基团。而且已知一分子脲酶能分解50万分子尿素。因此，研制出一种既是植物营养，又是一种SH基团的抑制物，是提高尿素利用率的关键。目前，市场上的尿素包括包膜尿素、大颗粒尿素、甲醛尿素以及成本昂贵的亚丁烯双脲等。

自然界每年生物合成的甲壳素将近100 亿吨,是地球上最多的含氮天然有机化合物；甲壳素是目前唯一天然的含有正电荷阳离子的可食性动物纤维,是糖类中唯一的碱性多糖；壳聚糖(Chitosan)是甲壳素脱乙酰的产物，溶于稀酸，高度脱乙酰化产物可溶于水。但是，一般由甲壳素脱乙酰化制得的壳聚糖分子量很大，并且有紧密的晶体结构，不溶于普通的溶剂，只能在某些酸性介质中溶解，这使得壳聚糖的应用受到很大的限制。目前可以通过化学、物理、生物三种降解方法，对壳聚糖进行处理，使其分子量下降，变成水溶性的壳聚糖，这样大大提高了壳聚糖的使用价值。三种降解方法如下：

1、酸降解法

壳聚糖在 HCl、HF和 HNO3 等无机强酸作用下，利用壳聚糖分子中存在众多的游离氨基与溶液中 H⁺结合，引起壳聚糖分子间与分子内部的氢键断裂 。

2、氧化降解法

氧化降解法是近年来国内外研究比较多的壳聚糖降解方法 ，其中包括H₂O₂法、H₂O₂ -NaClO₂法、H₂O₂ -HCl法等，甲壳素其他氧化法还有NaBO₃法及Cl₂法。其中， H₂O₂氧化降解法因成本低、 降解速度相对较快、产品相对分子质量低且分布窄 、无残毒、 易实现工业化而倍受关注。

3、酶降解法

酶法降解与其它降解方法相比，可特异性地、选择性地切断壳聚糖的(1，4) 糖苷键，具有无副反应、降解条件温和、降解过程及降解产物相对分子量分布容易控制、 制备的低聚壳聚糖生物活性高。酶法降解酶分为：专一性酶降解，如壳聚糖酶、 溶菌酶，其价格昂贵；非专一性酶降解，如脂肪酶、蛋白酶和纤维素酶等，价格低廉。

以上均为壳聚糖降解为水溶性壳聚糖的常用的制备方法，不同降解工艺制备的壳聚糖溶液的分子量差别很大。 但不同分子量的壳聚糖溶液均可与硼酸反应，主要是壳聚糖结构中的羟基与硼酸生成硼酸络合物。 壳聚糖溶液的结构式如下：

尿素在脲酶的作用下迅速分解成碳酸氢铵而使土壤pH值明显升高和铵的累积，或氨的挥发。

如何提供一种壳聚糖改性尿素的制备方法，有效抑制土壤中脲酶的活性，大大提高尿素的吸收利用率，有效地解决尿素施肥中存在的肥效利用率过低的问题，这是本发明面临的技术难题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种壳聚糖改性尿素的制备方法，有效抑制土壤中脲酶的活性，提高尿素的吸收利用率。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：一种壳聚糖改性尿素的制备方法，其特征在于，制备方法如下：

先进行壳聚糖溶液的制备，然后进行壳聚糖的硼酸修饰，制备壳聚糖硼液，在尿素的造粒过程中，将壳聚糖硼溶液与熔融尿素溶液均匀混合，其中，壳聚糖硼溶液与尿素的重量比例为5-50：1000，然后在造粒塔造粒，制成壳聚糖改性尿素。

对上述制备方法的进一步改进：所述的壳聚糖是利用脱乙酰度大于80%的壳聚糖经酸解或氧化降解或酶解制备而成。

对上述制备方法的进一步改进：所述的壳聚糖硼液的具体制备过程是：将100重量份的壳聚糖溶液与10－4重量份的硼酸进行反应，并逐渐升温至60-80度，搅拌使硼酸全部溶解，至此壳聚糖硼液制备完成。

对上述制备方法的进一步改进：所述的壳聚糖改性尿素为全溶性的淡黄色颗粒，有海鲜气味，含氮45%－46%。

本发明与现有技术相比的优点和积极效果是：