CN102584411A - 一种琼胶原藻生物肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种琼胶原藻生物肥及其制备方法，以琼胶原藻为原料，通过超微粉碎、水浸提、二次菌酵解、灭菌等工艺过程，使包括多糖、生长激素、蛋白质、矿物质、维生素等有效成分溶出，制备出安全、无公害，且最大程度获得并保持海藻活性物质的天然肥料。本发明制备工艺简单易行，条件温和；同时结合降解琼胶的微生物的产酶，达到酶解细胞壁多糖，产生具有植物激发抗性作用的寡糖激发子，因此具有促生长和抗逆的双重功效。本发明的琼胶原藻生物肥不添加任何化学物质，产品天然绿色安全，极易被植物吸收，可提高植物的发芽率，加快植物生长，增加植物的抗逆能力。

Description

一种琼胶原藻生物肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种海藻生物肥，尤其涉及一种以产琼胶类多糖为主的琼胶原藻生物肥及其制备方法。

背景技术

近年来，随着长期不合理地大量使用化肥造成了土壤养分失衡，环境污染。所以，许多国家大力提倡施用有机肥、生物肥，发展绿色农业。海藻是一类典型的高蛋白、低脂肪、高纤维、高矿物质的健康天然绿色植物。其中，高蛋白可以成为植物生长所需的天然氮源；碳水化合物可以通过工艺的研究开发其中的寡糖激发子，能够引发植物体内的天然免疫防御信号，增强植物的多种抗逆性能(对病虫害的系统性抗性、抗旱、抗低温、生长调节等)，且碳水化合物还有保水抗旱等多种功效；而丰富的植物生长调节物，如植物生长素、赤霉素、甜菜碱、吲哚乙酸、脱落酸等，能够促进植物生长，促进发芽等作用；另外，海藻中的还含有大量微量元素，如陆生植物无法比拟的K、Ca、Mg、Fe、Zn、I等40余种矿物元素和丰富的维生素，这些都是植物生长所需的微量元素。并且，海藻中含有的天然藻朊酸钠，还是天然土壤调整剂，能改善土壤内部孔隙空间，协调土壤中固、液、气三者比例，增加土壤生物活动，增加速效养分的释放，有利于根系生长，提高作物的抗逆性。因此，从物质基础而言，海藻有非常好的开发潜力。

目前，国际上制备商业海藻肥原料有：海带、马尾藻、昆布、泡叶藻和巨藻等。如南非产品Kelpak66使用的原材料就是从南非西海岸采集的昆布，挪威爱尔稼海藻提取物Algea使用的原材料是北冰洋中的泡叶藻，青岛明月海藻肥使用的原材料是山东半岛沿海地区的海带。但是以琼胶原藻为原料的红藻肥的开发极少有报道。

海藻生物肥的制备一般是通过化学方法获得，包括碱、酸加压提取，超声破碎法、酶解法、热水浸提法等多种方法。如李国庭等以天然海藻为主要原料，配以少量的氢氧化钾，在高压下进行水解，制得海藻生物肥产品；德国诺美制药股份有限公司研发的“爱吉富”海藻肥是采用常温酶解提取工艺浓缩而成。由于不同方法所获得的有效成分的种类和含量有区别，且提取的温度和压力都将影响到海藻提取物的质量，所以使用不同方法获得的海藻提取物其内含物和应用效果是不一样的。

另查中国专利文献数据库，有CN1269339A、CN1473798A、CN1594227A等利用化学法生产海藻肥，但产品有效成分单一，工艺条件剧烈；而CN101486612A、CN101580852A等采用菌酶法制备，但涉及的酶并不是针对原料藻细胞壁的降解酶，因此无法有效破碎藻体，并获得各类功效成分。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种富含生长素、微量元素及蛋白质的琼胶原藻生物肥，产品天然绿色安全，极易被植物吸收，能促进植物发芽、生长，提高织物的抗性。

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种富含生长素、微量元素及蛋白质的琼胶原藻生物肥的制备方法，采用将微粉碎细胞破壁和菌解技术联合处理，工艺简单、易行，制得的生物肥天然绿色安全，极易被植物吸收，能促进植物发芽、生长，提高织物的抗性。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种琼胶原藻生物肥，其特征在于所述琼胶原藻生物肥是以含下列结构式的细胞壁多糖的红藻为原料，经粉碎菌解后制得的含有寡糖激发子的液态生物肥，

其中n为正整数，可以为任何数字，但一般是在300-1600之间。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种琼胶原藻生物肥的制备方法，其特征在于通过超微粉碎和菌解技术联合处理，具体包括以下步骤：

1)将琼胶原藻经过微粉碎处理，得到粒度为0.2μm-1μm的超微藻粉；要经过多次粉碎及再粉碎的过程，才能使粒度降至所需范围；

2)将超微藻粉按1∶2～1∶3的体积比加入水，在50-60℃的温度下浸提12～24h；

3)对琼胶降解菌进行活化，摇床培养24～36h，温度25～28℃，获得发酵菌液；使获得的发酵菌液中菌密度达到18-32g/L(湿重)，发酵菌液中的琼胶降解酶的活力达到250-350U/ml；

4)将经浸提的藻液连同藻体放入培养好的发酵菌液中，进行菌解，其中藻液与菌液的体积比为1∶10～1∶20，温度25～36℃，继续培养24～36h，然后分离获上清液；使细胞壁多糖分解，进一步释放其中内含有效物；

5)将得到的上清液按体积比1∶1～2(优选1∶1.5)的比例加入新的培养了24h～36h的发酵菌液中，进行二次菌解，时间为36～48h；使琼胶多糖充分降解成为有激发植物抗性作用的琼胶寡糖；

6)最后对所得的菌解液进行灭菌，即得到琼胶原藻生物肥。

所述琼胶原藻是以琼胶为细胞壁多糖的红藻，包括石花菜、江蓠或者紫菜。

所述步骤3)中的琼胶降解菌是已经在ATCC(美国标准生物品保藏中心)进行保藏的、编号为19262的菌株，其名称是Pseudoalteromonas atlantica，分离自掌状红皮藻，具有降解琼胶的功能，上海晶辛生物科技有限公司销售，具体信息见http://www.atcc.org/ATCCAdvancedCatalogSearch/ProductDetails/tabid/452/Default.aspx？A TCCNum＝19262&Template＝bacteria。或者自己由腐烂的紫菜分离而来，摇床培养的培养基配方为：酵母粉0.9～1.1g，蛋白胨4.5～5.5g，柠檬酸铁0.09～0.11g，琼脂0.45～0.55g，陈海水900～1100ml，PH值7.6～7.8。

所述步骤3)中的培养时间优选为32～36h。

与现有技术相比，本发明的优点在于：首次将微粉碎细胞破壁和菌解技术联合处理琼胶原藻，可同步获得生长类激素、微量元素、蛋白质，并同时达到降解多糖，获取有效的寡糖激发子，工艺上把诱导防御抗性和促生长的两类成分都保留在产品中；本发明是基于琼胶降解菌的代谢产物对植物无害的前提下，制备工艺简单、成本低，可避免繁琐的酶纯化等工序，制得的生物肥呈极易被植物吸收的活性状态，具有很快的吸收传导速度，在施用后2～3h可进入植物体内，可大大增加植物的发芽速度和发芽率，提高叶绿素含量，促进根系发育，提高植物的抗逆能力。本发明使用时可用水稀释一定的倍数(一般为30-60倍)，可浸泡植物种子或直接作用于生长的植物，本发明以纯天然的琼胶原藻为原料，不添加任何化学成分，对农作物、环境及人类无任何不良影响和污染，是适应现代农业的新型绿色环保肥料。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

取适量经微粉碎的紫菜，按藻∶水＝1∶2(v/v)加入水，60℃搅拌浸提12h。对琼胶降解菌进行活化，扩大至1 l三角瓶中，摇床培养24h，使获得的发酵菌液中菌密度达到20g/L(湿重)，发酵菌液中的琼胶降解酶的活力达到300U/ml，按1∶10的比例将紫菜浸提液连同藻体一起加入发酵菌液中，继续摇床反应36h，然后抽滤除渣，所得的降解液再按1∶1.5的比例加入经活化的发酵菌液进行二次菌解，时间48h，所得到的降解液即为本发明的生物肥。

实施例2

取适量经微粉碎的石花菜，按藻∶水＝1∶3(v/v)加入水，55℃搅拌浸提24h。对琼胶降解菌进行活化，扩大至3 l三角瓶中，摇床培养28h，使获得的发酵菌液中菌密度达到32g/L(湿重)，发酵菌液中的琼胶降解酶的活力达到350U/ml，按1∶15的比例将石花菜浸提液连同藻体一起加入发酵菌液中，继续摇床反应36h，然后抽滤除渣，所得的降解液再按1∶1.5的比例加入经活化的发酵菌液进行二次菌解，时间36h，所得到的降解液即为本发明的生物肥。

实施例3

取适量经微粉碎的江蓠，按藻∶水＝1∶3(v/v)加入水，在反应釜内60℃搅拌浸提24h。对琼胶降解菌进行活化，扩大至100 l发酵罐中，发酵培养36h，使获得的发酵菌液中菌密度达到18g/L(湿重)，发酵菌液中的琼胶降解酶的活力达到250U/ml，按1∶10的比例将江蓠浸提液连同藻体一起加入发酵菌液中，继续搅拌反应36h，然后抽滤除渣，所得的降解液再按1∶1.5的比例加入经新的含发酵菌液的发酵罐内进行二次菌解，发酵时间48h，所得到的降解液即为本发明的生物肥。

下面通过实验说明本发明的琼胶原藻生物肥的具体应用及功效。

试验例1(琼胶原藻肥的促植物发芽、生长功效)

将本发明的生物肥用水稀释成30倍浓度的溶液，用于浸泡绿豆种子，水浸泡作为对照，浸泡24h后将种子移植于土里，观察其发芽势。第三天观察其发芽势为30％，对照组为15％；第六天观察其发芽势为80％，对照组为50％。

培养绿豆，在绿豆生长的第5天(此时绿豆约有两片子)，将用水稀释成50倍的生物肥均匀的喷洒于叶面上，喷洒水作为对照，然后在生长的第11天进行第二次叶面喷洒，在二次喷洒后第8天对植株进行叶绿素含量测定，测定方法：取新鲜叶片，剪去粗大的叶脉并剪成碎块，称取0.5g放入研钵中加纯丙酮5ml，少许CaCO₃和石英砂，研磨成匀浆，再加80％丙酮5ml，将匀浆转入离心管，并用适量80％丙酮洗涤研钵，一并转入离心管，离心后弃沉淀，上清液用80％丙酮定容至10ml，摇匀，然后取0.5ml加入80％丙酮4.5ml稀释后转入比色杯中，以80％丙酮为对照，分别测663nm、645nm处的光密度值。测得其OD值分别为0.843mg/L，0.319mg/L；对照组为0.627mg/L，0.233mg/L。处理组叶绿素总含量为2.643mg/(g.FW)，对照组为1.946mg/(g.FW)。

试验例2(琼胶原藻肥的提高植物抗性功效)

用蒸馏水冲洗种子表面，除掉杂质和灰尘，然后用1％的高锰酸钾溶液浸泡处理20-30min进行灭菌，再用无菌水冲洗干净，暗光条件下震荡24h，倒掉无菌水，将吸涨的种子播种在铺有4-6层纱布的搪瓷盘中，25℃培养，光照时间为10h/d，大豆展出两片真叶后，剪下其子叶，用1％的高锰酸钾溶液灭菌5-10min，用无菌水冲洗4次，用已灭菌的滤纸将子叶表皮的水分吸干。在子叶下层表皮用刀片在无菌环境下切出一个1×6mm的伤口，在去离子水中浸泡20s后取出，吸干水分，置于铺有滤纸的培养皿中，每个放10片作为一组，将稀释50倍的溶液滴加在伤口上，黑暗条件在25℃培养24h后将10个子叶转移到含有10ml去离子水的大试管中，震荡30s，测定溶液在286nm的吸光值，其吸光值为0.359高于对照组的0.164。

Claims (4)

1.一种琼胶原藻生物肥，其特征在于琼胶原藻生物肥是以含下列结构式的细胞壁多糖的红藻为原料，经超微粉碎和菌解技术联合处理制得的含有寡糖激发子的液态生物肥，

其中n为正整数。

2.一种琼胶原藻生物肥的制备方法，其特征在于通过超微粉碎和菌解技术联合处理，具体包括以下步骤：

1)将琼胶原藻经过微粉碎处理，得到粒度为0.2μm～1μm的超微藻粉；

2)将超微藻粉按1∶2～1∶3的体积比加入水，在50～60℃的温度下浸提12～24h；

3)对琼胶降解菌进行活化，摇床培养24～36h，温度25～28℃，使获得的发酵菌液中菌密度达到18-32g/L(湿重)，发酵菌液中的琼胶降解酶的活力达到250-350U/ml；

4)将经浸提的藻液连同藻体放入培养好的发酵菌液中，进行菌解，其中藻液与发酵菌液的体积比为1∶10～1∶20，温度25～36℃，培养24～36h，然后分离获上清液；

5)将得到的上清液按体积比1∶1～2的比例加入新的培养了24h～36h的发酵菌液中，进行二次菌解，时间为36～48h；

6)最后对所得的菌解液进行灭菌，即得到琼胶原藻生物肥。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述琼胶原藻是以琼胶为细胞壁多糖的红藻，包括石花菜、江蓠或者紫菜。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述步骤3)中的琼胶降解菌是已经在ATCC(美国标准生物品保藏中心)进行保藏的、编号为19262的菌株，其名称是Pseudoalteromonas atlantica。