一种提升菜心品质的营养液的制备方法及其产品和应用
阅读说明：本技术 一种提升菜心品质的营养液的制备方法及其产品和应用 (Preparation method of nutrient solution for improving quality of flowering cabbage, product and application thereof ) 是由 李光光 郑岩松 江定 张华� 戴修纯 乔燕春 秦晓霜 谢国平 于 2021-09-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及菜心种植技术领域,具体涉及一种提升菜心品质的营养液的制备方法及其产品和应用。所述方法包括：蔬菜秸秆经一次厌氧发酵得一次发酵产物；一次发酵产物进行二次好氧发酵得二次发酵产物；二次发酵产物经微波超声处理后静置沉淀,固液分离得到上清液,所述上清液即为提升菜心品质的营养液。本发明通过以蔬菜秸秆为原料,进行密封发酵后二次好氧发酵制备提升菜心品质的营养液,不仅实现了蔬菜秸秆的再循环利用,还满足了对于菜心品质提升的要求。(The invention relates to the technical field of cabbage planting, in particular to a preparation method of a nutrient solution for improving the quality of cabbage, and a product and application thereof. The method comprises the following steps: carrying out primary anaerobic fermentation on the vegetable straws to obtain a primary fermentation product; carrying out secondary aerobic fermentation on the primary fermentation product to obtain a secondary fermentation product; and (3) standing and precipitating the secondary fermentation product after microwave ultrasonic treatment, and performing solid-liquid separation to obtain a supernatant, wherein the supernatant is the nutrient solution for improving the quality of the Chinese flowering cabbage. According to the invention, the vegetable straws are used as raw materials, and the nutrient solution for improving the quality of the flowering cabbage is prepared by secondary aerobic fermentation after sealed fermentation, so that not only is the recycling of the vegetable straws realized, but also the requirement for improving the quality of the flowering cabbage is met.)
技术领域
本发明涉及菜心种植技术领域，具体涉及一种提升菜心品质的营养液的制备方法及其产品和应用。
背景技术
随着蔬菜产业迅速发展，蔬菜产品在收获过程中会产生大量的非食用或无商品价值的蔬菜秸秆，这些蔬菜秸秆若不妥善处置，不仅是一种资源浪费，而且还污染种植环境，传播病虫害，不利于蔬菜未来的生产。因此，有必要采用合适的处理工艺将这些蔬菜秸秆妥善处理，达到无害化、资源化利用，对于改善生活和种植环境都具有很重要的现实意义。
菜心又名菜薹，十字花科芸薹属，一、二年生草本植物。适合播种在南方温暖的地区，是我国南方的特产蔬菜之一。一年四季均可播种，现全国各地均有引种栽培。品质好的菜心通常具有高含量的蛋白质、可溶性糖和维生素C以保证营养物质供应以及低含量的粗纤维以保证口感；然而现有技术中，很少有有关提升菜心品质的相关产品。随着人们对高品质菜心需求量逐渐增加，提供一种能够提高菜心品质的营养液产品显得尤为必要。
发明内容
基于上述内容，本发明提供一种提升菜心品质的营养液的制备方法及其产品和应用，通过以蔬菜秸秆为原料，进行密封发酵后二次好氧发酵制备提升菜心品质的营养液，不仅实现了蔬菜秸秆的再循环利用，还满足了对于菜心品质提升的要求。
本发明的技术方案之一，一种提升菜心品质的营养液的制备方法，包括以下步骤：
(1)蔬菜秸秆经一次厌氧发酵得一次发酵产物；
(2)一次发酵产物进行二次好氧发酵得二次发酵产物；
(3)二次发酵产物经微波超声处理后静置沉淀，固液分离得到上清液，所述上清液即为提升菜心品质的营养液。
进一步地，所述步骤(1)具体包括：蔬菜秸秆喷施厌氧发酵菌剂后进行密封发酵；质量份数计，所述厌氧发酵菌剂包括：枯草芽孢杆菌5-10份、秸秆腐熟菌5-10份、纤维素酶3-5份；所述蔬菜秸秆和厌氧发酵菌剂的质量比为100：(1-3)；所述密封发酵温度35-45℃，密封发酵时间5-7天。
枯草芽孢杆菌菌体自身可合成α-淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶等酶类，秸秆腐熟菌具有繁殖快速、生命力强、安全无毒等特点，能够将蔬菜秸秆中的碳、氮、磷、钾等营养物质分解矿化，转化为小分子有机物，从而有助于提升后续好氧发酵阶段的发酵效率。在厌氧发酵菌剂中投加适量纤维素酶，可以在密封发酵初期将蔬菜秸秆中的纤维素成分进行分解成寡糖或单糖，为枯草芽孢杆菌、秸秆腐熟菌提供初始碳源，提升厌氧发酵效率。
进一步地，所述蔬菜秸秆在喷施厌氧发酵菌剂前进行气爆膨化处理，气爆膨化条件：压力3-8Mpa，温度100-180℃，停留时间3-5min。
气爆膨化处理一方面通过挤压膨化作用可以降低蔬菜秸秆中的粗纤维和大分子物质含量，提高后续厌氧发酵过程中纤维素酶的降解效率，另一方面，通过气爆反应，杀灭蔬菜秸秆中自带的病原菌，使厌氧发酵过程不受病原菌影响。而且，通过气爆膨化处理可以显著提升蔬菜秸秆纤维素和半纤维素组分的溶解度，为纤维素酶解提供更便利的条件。
进一步地，所述步骤(2)具体包括：一次发酵产物经磨浆处理后投加EM菌剂进行二次好氧发酵；所述一次发酵产物和EM菌剂的质量比为100：(1-3)。
磨浆处理可以促使一次厌氧发酵产物充分混匀，同时对一次厌氧过程中未降解但已经软化的纤维素和大分子物质进行机械研磨处理，促使其细化，便于二次好氧发酵微生物对其物质成分的充分分解和利用。最佳的磨浆参数为磨浆后物料细度在20μm以下。
进一步地，所述二次好氧发酵温度30-50℃，二次好氧发酵时间7-10天，二次好氧发酵过程维持200-300rpm的搅拌速率。
由于已经经过了一次厌氧发酵处理，蔬菜秸秆中难以降解的物质成分已经进行了初步的降解，从而大大缩短二次好氧发酵的时间，同时仅仅使用单一的EM菌剂就可以实现完全分解利用一次发酵产物的目的，无需复配复杂菌剂，也无需考虑不同菌剂之间的相互影响作用，使好氧发酵过程更便于操作。
进一步地，所述步骤(3)中微波超声处理条件：微波功率300-500W、超声频率20-40KHz、时间1-2h，温度加热至30-50℃。
进一步地，在进行微波超声处理前，调节二次发酵产物含水量至80-90％。
二次发酵产物经微波超声处理，促使其中的有效物质成分溶出，调节二次发酵产物含水量至80-90％，可进一步提升溶出效率。
本发明的技术方案之二，上述提升菜心品质的营养液的制备方法所制备的提升菜心品质的营养液。
本发明的技术方案之三，上述提升菜心品质的营养液在提升菜心品质中的应用。
本发明的技术方案之四，一种提升菜心品质的方法，包括以下步骤中的任意一种或多种：
在菜心苗期(30％植株生长出3-5片真叶)前2-3天喷施权利要求8所述的提升菜心品质的营养液4000倍液；
在菜心抽薹期(30％植株的主薹生长5cm以上)前5-7天喷施权利要求8所述的提升菜心品质的营养液2500倍液；
在菜心现蕾期(30％植株的主薹出现花蕾)前5-7天喷施权利要求8所述的提升菜心品质的营养液1000倍液；
在菜心初收期(30％植株主薹出现开花)前5-7天喷施权利要求8所述的提升菜心品质的营养液500倍液。
在菜心的不同时期喷施不同浓度的营养液成分，在保证菜心营养物物质供应的同时，不会因为营养过剩导致烧苗等问题的发生。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过对蔬菜秸秆进行一次厌氧发酵处理，促使蔬菜秸秆腐熟，过程中实现对蔬菜秸秆中的不易分解的物质进行预降解处理，促使蔬菜秸秆中难以被微生物分解利用的纤维素、木质素等成分分解软化，提高后续二次好氧发酵的发酵效率。对经过一次厌氧发酵处理的一次发酵产物进行二次好氧发酵，促使蔬菜秸秆中的物质成分转化为菜心生长所需要的各类营养物质成分；对二次发酵产物进行微波超声处理，利用超声的空化作用结合微波对生物细胞的破碎能力，促使二次发酵产物中微生物胞内营养和酶类物质的充分溶出，进一步提升营养液品质。
本发明制备的提升菜心品质的营养液是一种富含有机酸、维生素、糖类、酚类和萜类等营养成分及酶类等活性物质的混合发酵液，在菜心苗期、抽薹期、现蕾期和初收的前4个阶段，分别喷施4000倍液、2500倍液、1000倍液和500倍液，可有效提高菜心中营养物质成分含量，并降低粗纤维含量，使主薹柔嫩、风味好，另外也能提高菜心抗软腐病能力。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
本发明以下实施例中所使用的蔬菜秸秆为豆角收获后的秸秆残余物经粉碎机粉碎至2cm以下的混合物；
本发明以下实施例中所使用的枯草芽孢杆菌、秸秆腐熟菌、EM菌、纤维素酶均为市场购置，无特殊要求。
本发明实施例和对比例的处理对象为“油绿701菜心”。
实施例1
(1)蔬菜秸秆和厌氧发酵菌剂(枯草芽孢杆菌8份、秸秆腐熟菌8份、纤维素酶5份)按照质量比100:1混合后进行密封发酵，发酵温度40℃，发酵时间7天，得一次厌氧发酵产物。
(2)一次厌氧发酵产物搅拌混匀后和EM菌剂以质量比100:3进行混合后调节含水量在60％，在200rpm转速、40℃条件下进行二次好氧发酵10天，得二次好氧发酵产物。
(3)二次好氧发酵产物调节含水量在80％后在微波功率300W，超声频率40K Hz的微波超声、加热至35℃条件下处理2h后静置沉淀，固液分离得上清液，记为营养液Ⅰ。
实施例2
(1)蔬菜秸秆和厌氧发酵菌剂(枯草芽孢杆菌5份、秸秆腐熟菌10份、纤维素酶3份)按照质量比100:3混合后进行密封发酵，发酵温度45℃，发酵时间5天，得一次厌氧发酵产物。
(2)一次厌氧发酵产物搅拌混匀后和EM菌剂以质量比100:1进行混合后调节含水量在60％，在200rpm转速、30℃条件下进行二次好氧发酵7天，得二次好氧发酵产物。
(3)二次好氧发酵产物调节含水量在90％后在微波功率500W，超声频率20K Hz、加热至50℃的微波超声条件下处理1h后静置沉淀，固液分离得上清液，记为营养液Ⅱ。
实施例3
(1)蔬菜秸秆和厌氧发酵菌剂(枯草芽孢杆菌10份、秸秆腐熟菌5份、纤维素酶5份)按照质量比100:3混合后进行密封发酵，发酵温度45℃，发酵时间5天，得一次厌氧发酵产物。
(2)一次厌氧发酵产物搅拌混匀后和EM菌剂以质量比100:1进行混合后调节含水量在60％，在300rpm转速、45℃条件下进行二次好氧发酵7天，得二次好氧发酵产物。
(3)二次好氧发酵产物调节含水量在90％后在微波功率300W，超声频率40K Hz，加热至30℃的微波超声条件下处理2h后静置沉淀，固液分离得上清液，记为营养液Ⅲ。
实施例4
同实施例1，区别在于，步骤(1)中，蔬菜秸秆在喷施厌氧发酵菌剂前进行气爆膨化处理，气爆膨化条件：压力5Mpa，温度180℃，停留时间3min，最终得到的上清液记为营养液Ⅳ。
实施例5
同实施例4，区别在于，步骤(2)中一次厌氧发酵产物经磨浆机磨浆至物料细度小于20μm后和EM菌剂进行混合。最终得到的上清液记为营养液Ⅴ。
实施例6
同实施例1，区别在于，省略一次厌氧发酵过程，直接进行步骤(2)好氧发酵，发酵时间17天后进行步骤(3)处理。最终得到的上清液记为营养液Ⅵ。
实施例7
同实施例1，区别在于，省略二次发酵过程，步骤(1)厌氧发酵时间17天。最终得到的上清液记为营养液Ⅶ。
实施例8
同实施例1，区别在于，省略步骤(3)中的微波超声处理。二次好氧发酵产物直接静置沉淀、固液分离得上清液，记为营养液Ⅷ。
效果验证
选取菜心种植地块，平均分为13份，分别进行以下处理：
地块1：在菜心苗期(30％植株生长出3-5片真叶)前2-3天施用稀释4000倍营养液Ⅰ，抽薹期(30％植株的主薹生长5cm以上)前7天施用稀释2500倍营养液Ⅰ，现蕾期(30％植株的主薹出现花蕾)前7天施用稀释1000倍营养液Ⅰ，初收期(30％植株主薹出现开花)前7天施用稀释500倍营养液Ⅰ；
地块2：将营养液Ⅰ更换为营养液Ⅱ，其余同地块1；
地块3：将营养液Ⅰ更换为营养液Ⅲ，其余同地块1；
地块4：将营养液Ⅰ更换为营养液Ⅳ，其余同地块1；
地块5：将营养液Ⅰ更换为营养液Ⅴ，其余同地块1；
地块6：将营养液Ⅰ更换为营养液Ⅵ，其余同地块1；
地块7：将营养液Ⅰ更换为营养液Ⅶ，其余同地块1；
地块8：将营养液Ⅰ更换为营养液Ⅷ，其余同地块1；
地块9：对照组，将营养液Ⅰ更换为清水，其余同地块1；
地块10：仅在菜心苗期(30％植株生长出3-5片真叶)前2-3天施用稀释4000倍营养液Ⅰ；
地块11：仅抽薹期(30％植株的主薹生长5cm以上)前7天施用稀释2500倍营养液Ⅰ；
地块12：仅现蕾期(30％植株的主薹出现花蕾)前7天施用稀释1000倍营养液Ⅰ；
地块13：仅初收期(30％植株主薹出现开花)前7天施用稀释500倍营养液Ⅰ。
统计菜心生长过程中软腐病发病率，菜心收获期对13个地块采收的菜心平均鲜重、可溶性糖含量(NY/T 1278-2007)、粗纤维含量测定(GB/T 5009.10-2003)、蛋白质含量(GB 5009.5-2016)、维生素C含量(GB 5009.86-2016)进行检测，结果统计于表1；
表1不同营养液处理后菜心主要营养成分、发病率及鲜重的情况
由表1数据可以得出，实施例1-5采用本发明方法制备的营养液作用于菜心生长期，可以明显提高菜心中的主要营养物质的成分含量，降低粗纤维含量，降低软腐病发病率，相比较于实施例1-3，实施例4-5制备的营养液成分更有助于提升菜心品质。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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