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一种高富硒的西兰花无土栽培营养液配方及其培养方法与流程

花匠小妙招
2024-12-02 09:27

本发明属于
技术领域：
，具体涉及一种利用富硒物质制作基质和营养液进行培养的方法。
背景技术：
：富硒农产品，即含有丰富硒元素的农产品，硒能提高人体免疫，促进淋巴细胞的增殖及抗体和免疫球蛋白的合成。例如富硒大米、富硒木耳、100微克富硒玉米粉等都是属于富硒农产品。硒是一种化学元素，化学符号是se，一种非金属。可以用作光敏材料、电解锰行业催化剂、动物体必需的营养元素和植物有益的营养元素等。硒也是人体必需的微量元素，硒参与合成人体内多种含硒酶和含硒蛋白。其中谷胱甘肽过氧化物酶，在生物体内催化氢过氧化物或脂质过氧化物转变为水或各种醇类，消除自由基对生物膜的攻击，保护生物膜免受氧化损伤；硒参与构成碘化甲状腺胺酸脱碘酶。硒因此被科学家称之为人体微量元素中的“防癌之王”。硒又分为植物活性硒和无机硒两种，无机硒一般指亚硒酸钠和硒酸钠，包括有大量无机硒残留的酵母硒、麦芽硒，从金属矿藏的副产品中获得，无机硒有较大的毒性，且不易被吸收，不适合人和动物使用。植物活性硒通过生物转化与氨基酸结合而成，一般以硒蛋氨酸的形式存在，植物活性硒是人类和动物允许使用的硒源。而无土栽培，是指以水、草炭或森林腐叶土、蛭石等介质作植株根系的基质固定植株，植物根系能直接接触营养液的栽培方法。无土栽培中营养液成分易于控制，且可随时调节。在光照、温度适宜而没有土壤的地方，如沙漠、海滩、荒岛，只要有一定量的淡水供应，便可进行。无土栽培根据栽培介质的不同分为水培、雾(气)培和基质栽培。水培是指植物根系直接与营养液接触，不用基质的栽培方法。最早的水培是将植物根系浸入营养液中生长，这种方式会出现缺氧现象，严重时造成根系死亡。常采用营养液膜法的水培方式，即使一层很薄的营养液层，不断循环流经作物根系，既保证不断供给作物水分和养分，又不断供给根系新鲜氧气。现在的富硒食品常常采用能被人体吸收的有机硒，而直接食用无机硒对人体危害较大。而现有的有机硒常常采用酵母硒，市面上也有许多酵母硒的产品。但现有的技术生产的酵母硒产品因为酵母硒具有较厚的细胞壁，其内部的有效成分无法得到较好的利用，导致吸收较少，作用较小。如果直接食用酵母硒，有需要添加大量的辅料，来抵消酵母硒原有的恶臭味道，改善口感。而且现有的酵母硒食品中的含硒量较少，而且在人体中直接代谢被人体吸收利用的量更少。技术实现要素：为了解决现有技术存在的硒含量较少且人体吸收效率较低的问题，本发明提供一种通过将酵母硒破壁并作为营养液进行作物无土栽培而得到高富硒的西兰花产品的方法。本发明所采用的技术方案为：一种高富硒的西兰花无土栽培方法，包括以下步骤：s1.制备酵母硒；s2.将制备好的酵母硒通过酶水解破壁得到水解液；s3.将水解液离心得到上清液，并利用上清液配置营养基质；s4.将营养基质用于西兰花无土栽培得到高富硒西兰花。其中，富硒酵母是利用酵母开发出来的一种有机硒源，它是通过硒富集在生长酵母的细胞蛋白结构内生产的，富硒酵母已证明远比无机硒安全、稳定、易吸收、有效且少污染,并具有多方面的保健功能，故近几年来在动物营养中的作用逐渐被人们所认识，在畜牧业和渔业生产的应用日趋广泛，富硒酵母的使用效果。也就是说，通过在培养基内添加有无机硒并让酵母菌生长繁殖吸收硒并结合形成硒蛋白，再通过酶水解破壁释放硒蛋白，并由西兰花吸收从而富集在西兰花内得到高富硒西兰花。这是西兰花内的硒是以人体可吸收的有机硒的形式存在，且较为稳定，不容易被氧化，相较于现有技术中直接利用酵母硒作为有效物质补充硒元素的产品，具有较好的吸收效果。进一步的，所述步骤s1的具体步骤如下：(1.1)首先筛选出对硫元素需求高的酵母菌种；(1.2)制备酵母发酵的培养基，并向培养基内添加有亚硒酸钠得到富硒培养基；(1.3)将筛选出来的酵母菌种接入富硒培养基内进行发酵培养得到酵母发酵混合液；(1.4)通过离心处理将酵母发酵混合液中的酵母分离并干燥得到酵母硒。其中，因为硒的性质与硫的性质相似，通过筛选对硫元素需求较高的菌种来进行硒的吸收培养，相较于现有的酵母硒培养方式均有较好的吸收效果。进一步的，所述步骤(1.2)中的培养基的配方如下：包括以重量份计的酿酒麦芽汁废水30-45份、无氨基酵母氮源8-14份、葡萄糖14-28份、蛋白胨15-26份和亚硒酸钠10-25份，并向其中加入琼脂形成半固体培养基。其中，以酿酒麦芽汁废水作为主要的营养物质来进行培养，其中的通过调整亚硒酸钠的剂量从而能够保证酵母菌的吸收效率最高。因为一旦亚硒酸钠添加量过大，会造成酵母菌部分死亡，而添加量较少则导致酵母菌吸收的硒较少。进一步的，所述步骤(1.3)中将培养基内的ph值调节到4.3-4.8范围内，并在25-27℃的环境下培养4-6天得到酵母发酵混合液。进一步的，所述步骤s2的具体步骤如下：(2.1)向制备好的酵母硒成品中加去离子水并配成菌悬液；(2.2)向菌悬液内加入菌悬液体积10-14％的水解液并混合静置水解；(2.3)将静置水解去壁后的混合液放置待离心处理。进一步的，其中所述水解液包括以重量份计的氢氧化钠10-16份、十二烷基硫酸钠11-15份、β-甘露聚糖酶27-35、缓冲液10-15份、葡聚糖酶19-24份、氯化钠45-59份和去离子水1500-1800份。酵母的细胞壁外层是磷酸化的甘露聚糖，然后内部是甘露聚糖，然后在甘露聚糖西部是蛋白质层和葡聚糖层，其中甘露聚糖可通过添加的β-甘露聚糖酶进行自身水解，而通过葡聚糖酶在甘露聚糖层水解后露出葡聚糖层时，能够水解葡聚糖层。而十二烷基硫酸钠是一种乳化剂，能够使水解液内的物质分布更加均匀。但只是通过添加酶进行水解反应，容易造成细胞壁水解不完全，导致内部的蛋白质无法有效释放，故通过添加有氯化钠用来增加细胞壁之间的渗透压，从而使没有完全溶解的聚糖能够破裂，使得内部的硒蛋白能够从细胞壁的包裹中落出，从而获得有效的硒成分。通过离心处理，使剥落的细胞壁残渣能够下沉到器皿底部，然后吸取上层的上清液即可得到含量较高的有效硒成分。进一步的，其中所述步骤s3中的基质包括以重量份计的有机基质40-65份、无机基质44-56份和破壁上清液8-10份。进一步的，所述有机基质包括秸秆碎屑、木屑以及米糠。进一步的，所述无机基质包括直径小于2mm的沙粒、蛭石、珍珠岩以及泥炭。一种采用步骤s3中的离心上清液作为添加成分的无土栽培营养液配方，其具体配方包括以重量份计算的：硝酸钾10-15份、硝酸钙17-21份、硝酸铵11-15份、过磷酸钙52-58份、硼酸1-3份、edta螯合铁2-6份、edta螯合锌3-5份、酵母硒破壁上清液150-180份、水2000-3000份。本发明的有益效果为：(1)本发明通过筛选出对硫元素需求高的酵母菌种，能够提高对硒的吸收效果，相较于现有的酵母菌培养方法，同时能够避免酵母菌在加入亚硒酸钠后的环境中出现大量死亡的情况；(2)本发明通过将无机硒通过酵母菌培养的方式转化为有机硒，并通过将酵母硒配成营养液来培养西兰花，从而有效的提高硒的转化效率，并通过植物吸收将硒蛋白转化为可被人体吸收的有效硒成分；(3)本发明通过采用特殊的水解液进行水解，能够有效的释放存在于酵母菌内部的硒蛋白有效成分，避免直接食用酵母硒无法被人体吸收的问题发生。具体实施方式实施例1：本实施例提供一种高富硒的西兰花无土栽培方法，主要是将现有的无机硒转化为有机硒，并将有机硒释放培养西兰花从而转化为可直接被人体吸收并具有加好的稳定性的富硒食物。具体步骤如下：1、首先，制备中间产物酵母硒。酵母硒就是在培养酵母的过程中加入硒元素，酵母生长时吸收利用了硒，使硒与酵母体内的蛋白质和多糖有机结合转化为生物硒，从而消除了化学硒(如亚硒酸钠)对人体的毒副反应和肠胃刺激，使硒能够更高效、更安全地被人体吸收利用。富硒酵母也是迄今为止国内最高效、最安全、营养最均衡的补硒制剂。选取酵母菌种，这里通过自然选育得到的对硫需求高的菌种，再将所有酵母菌放置在特殊的培养基内进行培育，得到大量酵母菌种。再制备含有硒的培养基，向培养基内添加有亚硒酸钠得到富硒培养基；将筛选出来的酵母菌种接入富硒培养基内进行发酵培养得到酵母发酵混合液。通过离心处理将酵母发酵混合液中的酵母分离并干燥得到酵母硒。其中，因为硒的性质与硫的性质相似，通过筛选对硫元素需求较高的菌种来进行硒的吸收培养，相较于现有的酵母硒培养方式均有较好的吸收效果。所述的富硒培养基的配方如下：包括以重量份计的酿酒麦芽汁废水37份、无氨基酵母氮源11份、葡萄糖19份、蛋白胨21份和亚硒酸钠18份，并向其中加入琼脂形成半固体培养基。以酿酒麦芽汁废水作为主要的营养物质来进行培养，其中的通过调整亚硒酸钠的剂量从而能够保证酵母菌的吸收效率最高。因为一旦亚硒酸钠添加量过大，会造成酵母菌部分死亡，而添加量较少则导致酵母菌吸收的硒较少。将培养基内的ph值调节到4.3-4.8范围内，并在25-27℃的环境下培养4-6天得到酵母发酵混合液。2、对制备好的酵母硒进行水解破壁水解液包括以重量份计的氢氧化钠15份、十二烷基硫酸钠14份、β-甘露聚糖酶35、缓冲液11份、葡聚糖酶20份、氯化钠48份和去离子水1700份。酵母的细胞壁外层是磷酸化的甘露聚糖，然后内部是甘露聚糖，然后在甘露聚糖西部是蛋白质层和葡聚糖层，其中甘露聚糖可通过添加的β-甘露聚糖酶进行自身水解，而通过葡聚糖酶在甘露聚糖层水解后露出葡聚糖层时，能够水解葡聚糖层。十二烷基硫酸钠是一种乳化剂，能够使水解液内的物质分布更加均匀。但只是通过添加酶进行水解反应，容易造成细胞壁水解不完全，导致内部的蛋白质无法有效释放，故通过添加有氯化钠用来增加细胞壁之间的渗透压，从而使没有完全溶解的聚糖能够破裂，使得内部的硒蛋白能够从细胞壁的包裹中落出，从而获得有效的硒成分。通过离心处理，使剥落的细胞壁残渣能够下沉到器皿底部，然后吸取上层的上清液即可得到含量较高的有效硒成分。向制备好的酵母硒成品中加去离子水并配成菌悬液；向菌悬液内加入菌悬液体积14％的水解液并混合静置水解；将静置水解去壁后的混合液放置待离心处理，其中水解时间保持在8h之内。3、采用水解后的溶液进行配置无土栽培基质和营养液进行西兰花种植，待植物成熟后即可得到富硒西兰花产品。实施例2：本实施例是在上述实施例1的基础上进行优化限定，所述西兰花无土栽培基质的制备方法如下：将秸秆、木屑和米糠加入破碎机内，破碎后过筛得到40-60目的碎屑最为混合有机基质；再选取的沙粒、蛭石、珍珠岩以及泥炭混合，其中每个组分的含量相同或接近，并将混合后的物料放入球磨机内进行研磨，并将研磨后的物料通过12目筛网得到的微粒作为无机基质。将有机基质与无机基质按照4:5的比例进行混合，再取出的上清液加入，所述上清液的与基质的质量比为1:10。在准备好的基质内移栽实验室培育的西兰花种苗，并按照正常西兰花的无土栽培方法中的肥水管理步骤进行，其中所述的营养液配方为：包括以重量份计算的硝酸钾12份、硝酸钙19份、硝酸铵12份、过磷酸钙57份、硼酸2份、edta螯合铁3份、edta螯合锌4份、酵母硒破壁上清液150份和水3000份。采用微滴灌的方式对大棚内的无土栽培西兰花进行滴灌。针对上述实施例中的方法和配方进行测试，测试实验组包括五组，分别对上述方法中的步骤或者配方进行调整，以测试其步骤和配方成分的必要性。实验组1：本实验组提供一种高富硒的西兰花无土栽培方法。具体步骤如下：1、首先，制备中间产物酵母硒。选取酵母菌种，将筛选出来的酵母菌种接入富硒培养基内进行发酵培养得到酵母发酵混合液。通过离心处理将酵母发酵混合液中的酵母分离并干燥得到酵母硒。富硒培养基的配方如下：包括以重量份计的酿酒麦芽汁废水37份、无氨基酵母氮源11份、葡萄糖19份、蛋白胨21份和亚硒酸钠18份，并向其中加入琼脂形成半固体培养基。以酿酒麦芽汁废水作为主要的营养物质来进行培养，其中的通过调整亚硒酸钠的剂量从而能够保证酵母菌的吸收效率最高。因为一旦亚硒酸钠添加量过大，会造成酵母菌部分死亡，而添加量较少则导致酵母菌吸收的硒较少。将培养环境温度控制在28-29℃之间，然后培养5-6天后形成酵母硒成品备用。2、将酵母硒溶解成水溶液用来配置无土栽培基质和营养液进行西兰花种植，待植物成熟后即可得到富硒西兰花产品。实验组2：本实验组提供一种高富硒的西兰花无土栽培方法。具体步骤如下：1、首先，制备中间产物酵母硒。选取酵母菌种，这里通过自然选育得到的对硫需求高的菌种，再将所有酵母菌放置在特殊的培养基内进行培育，得到大量酵母菌种。再制备含有硒的培养基，向培养基内添加有亚硒酸钠得到富硒培养基；将筛选出来的酵母菌种接入富硒培养基内进行发酵培养得到酵母发酵混合液。通过离心处理将酵母发酵混合液中的酵母分离并干燥得到酵母硒。其中，因为硒的性质与硫的性质相似，通过筛选对硫元素需求较高的菌种来进行硒的吸收培养，相较于现有的酵母硒培养方式均有较好的吸收效果。所述的富硒培养基的配方如下：包括以重量份计的酿酒麦芽汁废水37份、无氨基酵母氮源11份、葡萄糖19份、蛋白胨21份和亚硒酸钠18份，并向其中加入琼脂形成半固体培养基。以酿酒麦芽汁废水作为主要的营养物质来进行培养，其中的通过调整亚硒酸钠的剂量从而能够保证酵母菌的吸收效率最高。因为一旦亚硒酸钠添加量过大，会造成酵母菌部分死亡，而添加量较少则导致酵母菌吸收的硒较少。将培养基内的ph值调节到4.3-4.8范围内，并在25-27℃的环境下培养4-6天得到酵母发酵混合液。2、对制备好的酵母硒进行水解破壁水解液包括以重量份计的氢氧化钠15份、十二烷基硫酸钠14份、β-甘露聚糖酶35、缓冲液11份、葡聚糖酶20份和去离子水1700份。通过离心处理，使剥落的细胞壁残渣能够下沉到器皿底部，然后吸取上层的上清液即可得到含量较高的有效硒成分。向制备好的酵母硒成品中加去离子水并配成菌悬液；向菌悬液内加入菌悬液体积14％的水解液并混合静置水解；将静置水解去壁后的混合液放置待离心处理，其中水解时间保持在8h之内。3、采用水解后的溶液进行配置无土栽培基质和营养液进行西兰花种植，待植物成熟后即可得到富硒西兰花产品。实验组3：本实验组提供一种高富硒的西兰花无土栽培方法。具体步骤如下：1、首先，制备中间产物酵母硒。选取酵母菌种，这里通过自然选育得到的对硫需求高的菌种，再将所有酵母菌放置在特殊的培养基内进行培育，得到大量酵母菌种。再制备含有硒的培养基，向培养基内添加有亚硒酸钠得到富硒培养基；将筛选出来的酵母菌种接入富硒培养基内进行发酵培养得到酵母发酵混合液。通过离心处理将酵母发酵混合液中的酵母分离并干燥得到酵母硒。其中，因为硒的性质与硫的性质相似，通过筛选对硫元素需求较高的菌种来进行硒的吸收培养，相较于现有的酵母硒培养方式均有较好的吸收效果。所述的富硒培养基的配方如下：包括以重量份计的酿酒麦芽汁废水37份、无氨基酵母氮源11份、葡萄糖19份、蛋白胨21份和亚硒酸钠18份，并向其中加入琼脂形成半固体培养基。以酿酒麦芽汁废水作为主要的营养物质来进行培养，其中的通过调整亚硒酸钠的剂量从而能够保证酵母菌的吸收效率最高。因为一旦亚硒酸钠添加量过大，会造成酵母菌部分死亡，而添加量较少则导致酵母菌吸收的硒较少。将培养基内的ph值调节到4.3-4.8范围内，并在25-27℃的环境下培养4-6天得到酵母发酵混合液。2、对制备好的酵母硒进行水解破壁水解液包括以重量份计的氢氧化钠15份、十二烷基硫酸钠14份、β-甘露聚糖酶35、缓冲液11份、氯化钠48份和去离子水1700份。通过离心处理，使剥落的细胞壁残渣能够下沉到器皿底部，然后吸取上层的上清液即可得到含量较高的有效硒成分。向制备好的酵母硒成品中加去离子水并配成菌悬液；向菌悬液内加入菌悬液体积14％的水解液并混合静置水解；将静置水解去壁后的混合液放置待离心处理，其中水解时间保持在8h之内。3、采用水解后的溶液进行配置无土栽培基质和营养液进行西兰花种植，待植物成熟后即可得到富硒西兰花产品。实验组4：本实验组提供一种高富硒的西兰花无土栽培方法。具体步骤如下：1、首先，制备中间产物酵母硒。选取酵母菌种，这里通过自然选育得到的对硫需求高的菌种，再将所有酵母菌放置在特殊的培养基内进行培育，得到大量酵母菌种。再制备含有硒的培养基，向培养基内添加有亚硒酸钠得到富硒培养基；将筛选出来的酵母菌种接入富硒培养基内进行发酵培养得到酵母发酵混合液。通过离心处理将酵母发酵混合液中的酵母分离并干燥得到酵母硒。其中，因为硒的性质与硫的性质相似，通过筛选对硫元素需求较高的菌种来进行硒的吸收培养，相较于现有的酵母硒培养方式均有较好的吸收效果。所述的富硒培养基的配方如下：包括以重量份计的酿酒麦芽汁废水37份、无氨基酵母氮源11份、葡萄糖19份、蛋白胨21份和亚硒酸钠18份，并向其中加入琼脂形成半固体培养基。以酿酒麦芽汁废水作为主要的营养物质来进行培养，其中的通过调整亚硒酸钠的剂量从而能够保证酵母菌的吸收效率最高。因为一旦亚硒酸钠添加量过大，会造成酵母菌部分死亡，而添加量较少则导致酵母菌吸收的硒较少。将培养基内的ph值调节到4.3-4.8范围内，并在25-27℃的环境下培养4-6天得到酵母发酵混合液。2、对制备好的酵母硒进行水解破壁水解液包括以重量份计的氢氧化钠15份、十二烷基硫酸钠14份、缓冲液11份、葡聚糖酶20份、氯化钠48份和去离子水1700份。通过离心处理，使剥落的细胞壁残渣能够下沉到器皿底部，然后吸取上层的上清液即可得到含量较高的有效硒成分。向制备好的酵母硒成品中加去离子水并配成菌悬液；向菌悬液内加入菌悬液体积14％的水解液并混合静置水解；将静置水解去壁后的混合液放置待离心处理，其中水解时间保持在8h之内。3、采用水解后的溶液进行配置无土栽培基质和营养液进行西兰花种植，待植物成熟后即可得到富硒西兰花产品。实验组5：1、采用市场上购买的酵母硒产品2、对制备好的酵母硒进行水解破壁水解液包括以重量份计的氢氧化钠15份、十二烷基硫酸钠14份、β-甘露聚糖酶35、缓冲液11份、葡聚糖酶20份、氯化钠48份和去离子水1700份。通过离心处理，使剥落的细胞壁残渣能够下沉到器皿底部，然后吸取上层的上清液即可得到含量较高的有效硒成分。向制备好的酵母硒成品中加去离子水并配成菌悬液；向菌悬液内加入菌悬液体积14％的水解液并混合静置水解；将静置水解去壁后的混合液放置待离心处理，其中水解时间保持在8h之内。3、采用水解后的溶液进行配置无土栽培基质和营养液进行西兰花种植，待植物成熟后即可得到富硒西兰花产品。还包括一组对照组和标准组，所述标准组即按照实施例2的标准方法和配方得到的富硒西兰花产品，所述对照组为市场上现有的酵母硒食品。主要测试上述所有实验组和对照组的硒含量，包括总硒含量、有机硒含量和无机硒含量。每个实验组和对照组各取20份样品，实验组中的西兰花取样6-9g，并研磨压榨得到汁液，并将汁液过滤收集，用蒸馏水洗涤滤渣2-3次，将洗涤后的蒸馏水加入滤液中，最后得到混合的滤液。并用四氯化碳进行多次萃取，将萃取液与洗涤液混合进行浓缩，并加入体积比为1:3的硝酸与盐酸组成的混酸15ml进行酸消化并至澄清，冷却后定容到50ml备用。而总硒的测定同样是取用样品6-9g，并直接加入体积比为1:3的硝酸与盐酸组成的混酸15ml进行酸消化并至澄清，冷却后定容到50ml作为总硒的消化液备用。并取用上述两种消化液2ml，向其中加入1ml的0.1mol/l的edta溶液、1ml的10％盐酸羟胺溶液，然后采用浓氨水调节ph值，加入4ml的0.1％dan溶液，冷却后用四氯化碳萃取得到无机硒和总硒的测定液进行测定，并制备好标准硒溶液的标准曲线，然后将测定液在480-600nm的范围内对上述有机相进行荧光发射光谱的二阶导数微分扫描,波长宽度3nm,记录谱图。读取516nm和526nm处的二阶导数值d,由二值之差(d516-d526),可从标准曲线求得硒的含量，总硒和无机硒的含量之差即为有机硒。检测结果如下：总硒(μg/g)无机硒(μg/g)有机硒(μg/g)实验组12.180.811.37实验组23.410.213.20实验组32.840.522.32实验组42.450.412.04实验组55.141.783.36对照组1.480.451.03标准组8.471.486.99其中，由上表数据可得，标准组是采用实施例2的方法和配方进行种植得到的西兰花样本，其具有较高的硒含量，包括有机硒含量均较高，且具有较好的稳定性。而实验组1是将制得的酵母硒没有经过水解步骤便直接配置营养液和基质进行无土栽培，则造成酵母硒中的有效硒蛋白无法被植物吸收，使得该组西兰花的总硒含量下降较多；而实验组2中在水解时将水解液中的氯化钠去掉，没有氯化钠只通过两种酶水解无法完全的进行破壁，也导致总硒含量下降较多，但其中有机硒的含量较正常的西兰花还是有较大提升；而实验组3是将葡聚糖酶去掉，实验组4是将β-甘露聚糖酶去掉，均同样导致酵母硒的细胞壁无法完全水解，从而导致总硒含量下降；而实验组5是直接在市场上购买的酵母硒作为原料进行水解制备，则可看出没有针对性的培养酵母硒导致最后的西兰花总硒也有下降。最终根据检测结果可知，完全采用实施例2中的方法培养的富硒西兰花具有较高的硒含量，同时其中的有机硒含量较高，便于人体吸收，相较于直接食用酵母硒食品，其口感和吸收率也同样提高。发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。当前第1页12