2.3.2.1. Nguyên liệu, hóa chất:
Axit clohydric (HCl 37%), Dung dịch natri hydroxit (NaOH 6M), Bột đậu nành (nguyên liệu cung cấp proteinate, có thể thay thế bột đậu bằng nguyên liệu khác có chứa proteinate), Kẽm (II) sulfat heptahydrat, Protease kiềm-là nhóm enzym thủy phân có khả năng cắt mối liên kết peptide (-CO~NH-) trong các phân tử polypeptide, protein và một số cơ chất khác tương tự thành các amino acid tự do hoặc các peptide phân tử thấp. Trong cùng một phản ứng, các protease khác nhau có các hướng xúc tác khác nhau.
2.3.2.2. Dụng cụ:
Cốc thủy tinh (1000 ml x 3), ống đong chia độ (500 ml x 2 và 100 ml x 2), nồi cách thủy (Cấp OLS200 hoặc tương tự), cối và chày mã não, chuẩn rây, có thể truy xuất vật liệu chuẩn được chứng nhận NIST SRM, 45 μm (325 mesh), bộ phận sấy phun, thùng kín bằng polyethylene (HDPE) mật độ cao, cân phân tích, Micropipet, máy đo pH, máy quang phổ FT- IR PerkinElmer Spectrum, Ultrafreeze, lá nhôm, thuyền cân bằng polyetylen, Nhiệt kế phủ Double-Safe ™ PTFE L 200 mm, nhiệt độ -10 đến 110°C.
2.3.2.3. Thủy phân đậu nành (thủy phân proteinate).
Quá trình thủy phân bằng enzym được thực hiện trong phòng thí nghiệm ở điều kiện kiềm bằng cách chuẩn bị dung dịch nước huyền phù của bột đậu nành và nước cất. Quá trình thủy phân được thực hiện ở pH 8,5 và 55°C.
Cân 50,0g bột đậu nành đã khử chất béo với độ chính xác đến 2 chữ số thập phân cho vào cốc thủy tinh. Thêm nước cất (500 mL) vào bột đậu nành đã cân trước đó. Pha nước bột đậu nành, trộn kỹ lưỡng hỗn hợp để chuẩn bị huyền phù mịn (khuấy phải được thực hiện bằng tay). Cho huyền phù nước bột đậu nành vào nồi cách thủy đã được làm ấm trước đó đến 55°C. Sử dụng nhiệt kế để theo dõi nhiệt độ để đảm bảo nước bột đậu nành huyền phù cân bằng đến 55°C. Khi đã cân bằng về nhiệt độ, điều chỉnh pH đến 8,5 bằng dung dịch natri hydroxit và để cân bằng lại nhiệt độ một lần nữa. Thêm 1ml protease kiềm vào huyền phù bột đậu nành đã cân bằng. Thêm bột đậu nành (50g) vào hỗn dịch bột đậu nành. Thêm 1,5 mL protease kiềm vào huyền phù bột đậu nành. Theo dõi pH liên tục và duy trì pH trong khoảng pH 8,5 - 9,0 bằng cách thêm natri hydroxit (từng giọt) theo yêu cầu. Duy trì độ pH trong khoảng pH 8,5 - 9,0 trong 2 giờ. Quá trình thủy phân được phép tiếp tục trong bốn giờ nữa mà không cần điều
chỉnh pH. Để sản phẩm thủy phân proteinate từ đậu nành nguội đến nhiệt độ phòng (20°C) trước khi phản ứng với kim loại.
2.3.2.4. Quy trình sản xuất khoáng hữu cơ gốc đạm dạng: Kim loại Proteinate.
Dạng sunfat của kim loại cần thiết được sử dụng để điều chế các mẻ proteinate kim loại với một kim loại hàm lượng 15,1% (w/w) trọng lượng khô. Điều chỉnh pH có chọn lọc được sử dụng để ảnh hưởng đến liên kết kim loại, theo đó vật liệu được điều chỉnh đến pH 2.0 chỉ chứa kim loại ở dạng 2+ tự do và vật liệu được điều chỉnh đến pH 6.0 không chứa kim loại ở dạng 2+.
Cho 2 x 180 mL dung dịch proteinate thủy phân đã nguội vào cốc thủy tinh 2 x 500 ml. Thêm 59,4g muối kim loại với độ chính xác đến 4 chữ số thập phân vào mỗi phần dung dịch proteinate thủy phân. Huyền phù proteinate kim loại được trộn thủ công bằng cách khuấy khoảng 5 phút trong 1 giờ ở nhiệt độ phòng. Sau 1 giờ, pH cuối cùng của một trong các huyền phù proteinate kim loại được điều chỉnh thành pH 2.0 bằng cách sử dụng axit clohydric và được chuyển sang thùng chứa kín khí HDPE. Huyền phù proteinate kim loại còn lại được điều chỉnh đến pH 6,0 bằng cách sử dụng natri hydroxit và chuyển sang thùng kín HDPE. Huyền phù proteinate kim loại đã được điều chỉnh pH nên được đông lạnh qua đêm ở -70°C. Huyền phù proteinate kim loại đã được điều chỉnh pH đông lạnh sau đó được sấy phun. Sấy khô điều kiện là: Đầu vào 140°C, cửa ra 75°C, máy hút 100% và máy bơm 20%. Bột khô phun được đồng nhất bằng chày và cối mã não và được chuyển sang thùng chứa HDPE mới trước khi sử dụng tiếp. Từng mẫu đồng nhất được nghiền riêng thành bột rất mịn bằng chày mã não và vữa. Các mẫu nghiền riêng lẻ sau đó được sàng thủ công bằng cách lắc ngang qua sàng 45 μm lên lá nhôm. Các hạt có kích thước >45 μm không được giữ lại bằng sàng sau đó được bao lại bằng một chày và cối mã não và được chuyển đến thùng chứa HDPE mới. Sau đó có thể sử dụng các proteinate kim loại được điều chỉnh pH 2,0 và pH 6,0 để tạo ra các tiêu chuẩn kim loại- proteinate theo yêu cầu.
50,0g bột đậu nành (đã khử chất béo) 500 mL nước cất.
Trộn kỹ lưỡng hỗn hợp.
Hỗn hợp huyền phù mịn.
Cho vào nồi cách thủy đã được làm ấm trước đó đến 55°C. Sử dụng nhiệt kế để theo dõi nhiệt độ để đảm huyền phù cân bằng đến 55°C. Khi đã cân bằng về nhiệt độ, điều chỉnh pH đến 8,5 bằng dung dịch natri hydroxit và để cân bằng lại nhiệt độ một lần nữa.
Hỗn hợp huyền phù đã cân bằng về nhiệt độ và pH. 1 ml protease kiềm.
50 g bột đậu nành.
1,5 ml protease kiềm.
Sản phẩm thủy phân của proteinate. Theo dõi và duy trì pH trong khoảng 8,5-9 trong 2h bằng cách thêm dung dịch NaOH (từng giọt).
Quá trình thủy phân proteinate được duy trì trong trong 4h mà không cần điều chỉnh pH.
2 x 180 ml protein đã được thủy phân (đã nguội).
Cốc 1.
2 cốc loại 500ml. 2 x 59,4 g muối sunfat kim loại.
Cốc 2.
Trong 1 h, khuấy 5 phút, ở nhiệt độ phòng. Tương tự như cốc 1.
Hỗn hợp 1. Hỗn hợp 2.
Điều chỉnh pH bằng 2.0 bằng cách sử dụng axit clohydric.
Thùng chứa kín khí HDPE.
Điều chỉnh pH bằng 6.0 bằng cách sử dụng natri hydroxit.
Thùng chứa kín khí HDPE. Được đông lạnh qua đêm ở -70°C, sau đó được sấy phun. Sấy khô điều kiện: đầu vào 140°C, cửa ra 75°C
Tương tự như của hỗn hợp 1.
Bột khô. Bột khô.
Đồng nhất bằng chày và cối mã não và được chuyển sang thùng chứa HDPE mới trước khi sử dụng tiếp.
Tương tự như của hỗn hợp 1.
Proteinate kim loại pH=2. Proteinate kim loại pH=6.
Hình 2.9: Sản phẩm Sắt Proteinate Hình 2.10: Sản phẩm Kẽm Proteinate
2.3.3. Ứng dụng.
Được sử dụng như một chất dinh dưỡng khoáng được chelat hóa trong các ngành nông nghiệp, động vật và dinh dưỡng, sử dụng làm phụ gia thức ăn cho gia cầm, thức ăn cho vật nuôi và nuôi trồng thủy sản. Cung cấp các nguyên tố vi lượng cần thiết cho cây trồng và vật nuôi.
Trong lĩnh vực chăn nuôi, khoáng hữu cơ gốc đạm đóng vai trò cung cấp lượng nguyên tố vi lượng như sắt (Fe), kẽm (Zn), đồng (Cu), mangan (Mn)… có thể được sử dụng như nguồn thức ăn trực tiếp cho vật nuôi, hoặc sẽ nguồn khoáng phối trộn trong khẩu phần ăn của chúng.
Trong lĩnh vực trồng trọt, loại khoáng hữu cơ này giúp bổ sung một lượng vừa đủ các ion kim loại cần thiết cho cây trồng ở dạng hữu cơ giúp cây dễ hấp thụ thông qua việc bón trực tiếp cho cây mà không qua phối trộn hay kết hợp với các loại phân khác. Ngoài ra, khoáng hữu cơ gốc đạm có thể là nguồn nguyên liệu để sản xuất các loại phân khoáng hữu cơ khác giúp tăng năng suất, tăng sức đề kháng cho cây, hỗ trợ cho cây phát triển toàn diện.