Page 40 - 《华中农业大学学报（自然科学版）》2022年第4期

34 华 中 农 业 大 学 学 报
酸浓度一致，但肉骨粉硫酸水解液在氮含量上有明
显优势，主要原因是肉骨粉水解使用的硫酸体积更
大（固液比 1∶4 vs 1∶1.5），较小的固液比有利于溶解
更多氨基酸，水解反应更充分，水解效果更好；此外，
水解时间是影响蛋白质水解为氨基酸的重要因素，
需严格控制水解时间，避免氨基酸被分解破坏；水解
温度影响蛋白质中肽键的稳定性，根据肽键的断裂
热力学分析，温度越高越有利于肽键的断裂，但温度
过高同样会加快氨基酸的分解 ［13］ 。因此，需要考虑
增强水解反应强度带来的成本与效益问题，依此原
则本研究得到常规水解的最佳水解条件。
在单因素试验基础上，设计正交试验筛选微波
辅助硫酸水解的最佳条件，水解时间缩短为常规水
解的 1/7（1 h vs 7 h），氨基酸态氮转化率明显提高
（82.13% vs 42.63%）。这是由于微波辅助蛋白质水
解存在水分子和蛋白质分子吸收微波，迅速升温的
热效应和影响蛋白质的折叠、展开的非热效应
此微波辅助促进蛋白质结构破坏，使复杂的蛋白质
大分子更易水解为氨基酸小分子，既缩短了水解时
间，又提高了氨基酸态氮转化率。同时，在微波辅助
硫酸水解实验中，微波功率极显著影响氨基酸态氮
转化率，是提高微波酸水解效率的关键。
在 2种工艺条件下，去油肉骨粉含有的大、中、微
量植物营养元素和重金属元素均大量水解进入液
相，两者差异不大，说明微波辅助对水解液中各元
素总含量差异影响较小，但微波辅助下硫酸水解由
于产生了更多的氨基酸，会使微量元素及重金属元
素更多以氨基酸‐金属离子络合态存在，从而使 2种
工艺下这些元素在水解液中化学状态存在一定差
异，其作物营养效应的差异值得更进一步探究。
本研究结果表明，微波辅助硫酸水解是一种高
效的水解蛋白质为氨基酸的手段，实现了高蛋白废
弃物肉骨粉的高值化利用，但同时也存在能耗较大
的问题，在实际生产应用中需协调好成本和效益关
系。另一方面，本研究仅获得了水解液，可用作制备
氨基酸液体肥料的原料，后续肥料配制及其肥效尚
需进一步研究。此外，无论有无微波下的硫酸水解，
肉骨粉水解后都会剩余约占原固相质量三分之一的
残渣，这些残渣损失了原料中部分营养元素且需后
续进行专门的处理。总体来看，微波辅助硫酸水解
肉骨粉制备氨基酸水解液工艺优势突出，在蛋白质
废弃物资源化应用方面有巨大潜力。
第 41 卷
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