[發明專利]一種植物脲酶催化與種草聯合固沙方法

在審

• 申請號: 201910379727.8
• 申請日: 2019-05-08
• 公開（公告）號: CN110192452A
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發明（設計）人: 繆林昌;吳林玉;孫瀟昊;林飛;張繼周
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: A01B79/02
• 分類號: A01B79/02;C09K17/52;C09K105/00;E02D3/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 曹翠珍

本發明涉及一種植物脲酶催化與種草聯合固沙方法，采用添加海藻糖的蒸餾水做溶劑從豆粉中提取高活性脲酶；將得到的脲酶液添加Al₂O₃后和膠凝液（由等摩爾濃度的尿素和醋酸鈣組成）等體積混合，將草種或樹種添加至混合液中，一起噴灑到干沙中，膠凝液中的尿素先被脲酶水解為CO₃^2?和NH₄⁺，CO₃^2?再與醋酸鈣的Ca²⁺結合生成碳酸鈣，在風積沙表面形成硬化層，提高了風積沙的持水能力。草種或樹種埋入沙漠里，后期發芽成活，起到固沙防沙的功效。該方法直接利用植物脲酶來催化反應，誘導碳酸鹽沉淀，碳酸鈣提取效率高，對環境要求較低，有利于推廣應用。

技術領域

本發明涉及植物脲酶催化與種草聯合固沙方法，屬于植物脲酶誘導碳酸鈣沉積方法，可用于防塵固沙，改善生態環境。

背景技術

生物成巖成礦作用是一種自然現象，它在地球形成的歷史起了重要作用，這是近三十年地球化學的研究成果。重新認識生物成巖成礦的作用和地位，對巖土工程技術發展具有重要意義。其原理是通過微生物生長繁殖過程中產生脲酶，不斷分解尿素，形成CO₃^2-，在菌體細胞膜界面處帶負電荷的水溶液中，與有機質不斷螯合環境中的Ca²⁺，誘導出局部的晶體陰離子(CO₃^2-)，隨著CO₃^2-濃度進一步增大，吸引更多的Ca²⁺，直至晶體表面CaCO₃濃度增大到不斷核化，最終沉積出CaCO₃顆粒。正是利用微生物誘導碳酸鈣這一原理進行固化砂土。

通常利用微生物制備碳酸鈣固化砂土的方法采用菌種培養獲取脲酶，但菌種培養常需要消耗很多的人力物力，且菌種培養過程需要嚴格控制菌種生長的溫度和pH值，這在實際工程的現場較難滿足，直接影響了固化的效果。

實際上，脲酶除了可由微生物分泌得到，也可從價格低廉、來源廣泛的大豆中獲取。有研究人員利用乙醇、丙酮等有機溶劑從大豆中提取脲酶，如林麗云等的《黃豆脲酶的提取及其活性測定》（《食品研究與開發》,2013,Vol.34，No.9，85-88）、公開的專利CN103601602A《一種女貞葉中抑制脲酶成分的提取方法及應用》, 但是乙醇、丙酮提取大豆脲酶的活性偏低，操作過程繁瑣，且丙酮溶劑易燃、有毒，為管制的化學藥品，不利于在實際工程的現場大量提取脲酶。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的是提供一種植物脲酶催化與種草聯合固沙方法，采用蒸餾水做溶劑，加入少量海藻糖作為脲酶活性的保護劑，浸泡豆粉提取高活性的脲酶。同時，在采用脲酶分解尿素的固化風積沙的過程中，通過添加少量的Al₂O₃，可增加脲酶在沙漠表面的粘附力，提高固化效果。而且采用蒸餾水作為提取劑，操作簡單，不需要復雜的細菌培養和繁殖，直接利用植物脲酶來催化反應誘導碳酸鹽沉淀，碳酸鈣生成效率高，對環境要求較低,便于推廣應用。

為解決上述問題，本發明的技術方案如下：

一種植物脲酶催化與種草聯合固沙方法，包括以下步驟：

1）制備豆粉：將大豆粉碎，過篩，冷藏,備用；

2）提取脲酶：采用添加海藻糖的水為溶劑從豆粉中提取脲酶，測定所得脲酶液中脲酶的活性；

海藻糖添加量是豆粉質量的3-5%；添加海藻糖有利于提升脲酶的活性；

提取脲酶的方法是按照豆粉質量與蒸餾水體積比為1:6-1:14將兩者混合,加海藻糖，充分搖勻后冷藏過夜，離心，過濾得到的上清液即為脲酶液；

較佳地，按照豆粉質量與蒸餾水體積比為1:10將兩者混合。