CN106467424B - 一种几丁聚糖及其有机水溶肥的制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供的有机水溶肥料，含有多种大量元素及微量元素，可以比较全面的补充作物生长所需的营养，调节作物更好的生长，可以明显提高农作物产量，且用量少，成本低，具有很好的普遍推广价值。本有机水溶肥料中加入了正丁醇和脂肪醇聚氧乙烯醚作为作为叶面渗透的润湿剂，可提高叶面对营养物质的吸收，使肥力得到更高效的利用。本发明的主要成分为改性天然高分子多糖，对作物病虫害有较强的趋避和抑制作用，可以取代传统有机水溶肥料中有毒副作用的化学杀虫剂或抑菌剂，故该新型有机水溶肥料安全、环保，另外它可在自然界自然降解，且用量少，与传统有机水溶肥料相比，成本降低了10%左右，具有高效、环保、价廉的三大特点和优势。

Description

一种几丁聚糖及其有机水溶肥的制备工艺

技术领域

本发明制备的是一种新型几丁聚糖有机水溶肥料，属于农业肥料制备的领域。

背景技术

近年来，为了增加粮食及蔬菜瓜果的产量及质量，人们对肥料的使用越来越重视，有机水溶肥料作为一种新型高效的肥料也越来越为人们所重视。我国有机水溶肥料的生产和应用发展非常迅速，市场上的有机水溶肥料种类也越来越多。有机水溶肥料是由大量、中量和微量营养元素中的一种或多种配制而成，其主要作用是有针对性地提供和补充作物营养，改善作物的生长状况，进而提高作物的产量；也有的是由无机营养元素和植物生长调节剂、氨基酸、腐植酸、海藻酸、糖醇等生物活性物质或杀菌剂及其他一些有益物质混配而成。其中，生物活性物质对植物生长具有刺激作用，因此，该类有机水溶肥料是将一些添加物的功能特性和无机营养元素补充结合起来，从而达到相互增效和促进的作用。

目前在有机水溶肥料的应用过程中普遍存在施用量大、效果较为短暂的缺点。这是由于叶部营养的吸收效率与叶片结构有关，叶片对矿物质养分的渗透率低，尤其是角质厚的叶片。肥料不容易渗入叶片，液肥的水珠从表面上滑落下来，造成肥力流失，导致用肥量增加，增产率下降。另外有机水溶肥料中的某些重金属元素或化学杀菌剂抑菌剂等可能对人体和环境造成危害和污染。

本发明的目的在于克服传统有机水溶肥料的上述弊端，提供一种增产效率高、成本低且环保无污染的新型环保型有机水溶肥料。

发明内容

本发明是由作物生长所必需的大量营养元素、微量营养元素、生长调节剂、表面活性剂以及其它功能型助剂所组成，其叶面附着力强，能较全面地提供作物生长所需的营养物质，促进作物叶绿素及多种酶的合成、根的生长、花粉管的伸长等，合理调节作物的长势，提高作物的结实率。利用有机物对金属离子的螯合作用，使其更容易被植物吸收，肥力被更好地利用，进而达到增产的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：首先，从虾蟹壳中提取并制备出几丁聚糖，以此作为有机水溶肥料的主要成分；其次，再配制微肥微量元素溶液（硫酸锌、三氯化铁、硫酸锰、硫酸镁、氢氧化钠、钼酸铵）、聚天冬氨酸、分散剂（异丙醇、正丁醇、脂肪醇聚氧乙烯醚）和抗菌助剂（如：氯化六甲基对品红碱）制备而成，可以明显提高农作物产量，且用量少，成本低，具有很好的推广价值。

本有机水溶肥料的主要成分是从虾蟹壳中提取并制备的天然高分子几丁聚糖，这种天然高分子可以激活植物蛋白酶的活性、促进作物生长，从而达到增产的目的；该有机水溶肥料具有效果好、用量少，成本低的特点，使用成本与传统有机水溶肥料相比可下降10%以上，且其中主要活性成分几丁聚糖可自然降解、无二次污染，故本有机水溶肥料更加安全和环保；几丁聚糖，具有良好的抑菌作用，完全可以取代传统有机水溶肥料中加入的杀虫剂，避免了给环境带来的负面作用，对人类环境无污染，有安全环保的特点。因此，该有机水溶肥料具有高效、价廉、环保这三大特点和优势。

上述有机水溶肥料的主要组分与质量百分数分别为：硫酸锌质量分数为3.3%；三氯化铁质量分数为8.2%；硫酸锰质量分数为5.4%；氢氧化钠质量分数为0.5%；钼酸铵质量分数为2.8%；异丙醇质量分数为2.6%；正丁醇质量分数为2.2%；氯化六甲基对品红碱质量分数为2.8%；聚天冬氨酸质量分数为4.8%；脂肪醇聚氧乙烯醚质量分数为1.5%；冰醋酸质量分数为0.5%；几丁聚糖质量分数为0.6%；自来水质量分数为62.2%；以上药品均为工业一级，自来水为饮用级。

所述的从虾壳中提取的几丁聚糖要先配为质量浓度为3%几丁聚糖2.5%冰醋酸溶液，其中几丁聚糖是从虾蟹壳中提取和制备的一种天然高分子多糖物质，在具有杀菌功能的同时还能使肥液能在叶面上延展，生成均匀稳定的液膜，增强肥液在叶面上的附着能力和渗透能力，本发明中所用的几丁聚糖的分子量为40-60万，粘度为10-50mPa﹒S。

制备几丁聚糖共分以下三步进行：

第一步：脱钙：将10份5％混酸（盐酸与硫酸质量比为1:1的混合酸5份，自来水95份），与1份干虾壳、在常温下搅拌反应5h 。然后将反应后的液体进行分离 、水洗 、中和 、滤干，得到脱钙虾壳；

第二步：脱蛋白：将5份10％NaOH与1份脱钙干虾壳在95℃下搅拌反应3h ，然后将反应后的液体进行分离 、水洗 、中和 、滤干，得到甲壳素；

第三步：脱乙酰基：将20份20％NaOH，与5份甲壳素，0.1份催化剂（质量比1:1的三乙醇胺/甲醇溶液），在80℃下搅拌反应2.5h ，然后将反应物分离、水洗、中和、过滤、干燥，得到几丁聚糖成品。

以上制备中所用的原料规格均为工业一级。该几丁聚糖的制备新工艺与传统工艺的比较如说明书附图1所示。

所述的正丁醇和脂肪醇聚氧乙烯醚可作为叶面渗透的润湿剂，可提高叶面对营养物质的吸收，使肥力得到更高效的利用。

所述的抗菌助剂，即氯化六甲基对品红碱，主要起抗菌作用，可以提高作物的抗病能力，减少作物因病虫害而导致的减产，从而实现增产。

所述的异丙醇，正丁醇，脂肪醇聚氧乙烯醚为分散剂，可使本有机水溶肥料形成稳定的悬浮液，防止沉淀，另外，这些有机物质还可以作物为补充营养，使作物长得更加强壮。

所述的几丁聚糖复合型呈蓝紫色均匀液体，若在使用过程中稍有沉淀，不影响药效，摇匀后，用水稀释2000倍后，即可使用。

本发明所述新型高效环保型有机水溶肥料的研制优点是：

（1）这种有机水溶肥料的主要原料为天然高分子多糖几丁聚糖，这种天然高分子多糖对常见的作物病虫害有很好的抑制和驱避作用，从而取代了有机水溶肥料中有毒副作用的化学抑菌剂或杀虫剂的加入，使之更安全环保；

（2）此外，几丁聚糖还可提高植物酶的活性；其中ɑ-淀粉酶的活性的提高，可增强叶绿体对于糖类的固定和合成，从而使作物根系发达、分蘖数增加、果实饱满、产量提高；过氧化物酶等抗氧化酶活性的提高，可达到清除活性氧自由基的目的，防止自由基对细胞的损害，从而使其抗逆性和免疫力得到提高；

（3）通过喷施该有机水溶肥料，能够有力地促进植物体内各种生理过程的进展，显著提高光合效率，提高酶的活性，从而促进有机物的合成、转化和运输，有利于光合产物的积累，进而提高产量和改善品质；

（4）喷施该新型有机水溶肥料后，各种养分能够很快地被叶片吸收，参与作物的新陈代谢，比根部吸肥的速度快1倍以上。且有机水溶肥料用量少，能被植物直接吸收，利用率高，有时可达90%以上；

（5）本有机水溶肥料营养齐全，不光包含了作物所需的大量元素，还添加了作物生长必需的微量元素，可使作物更好的生长，增加产量；

（6）本发明以几丁聚糖为主要原料，利用几丁聚糖这种天然高分子多糖具有抑菌和增产的性质，使该新型的有机水溶肥料具有高产、价廉、环保的特点。

该有机水溶肥料的研制成功，不仅可有效促进作物增产、降低有机水溶肥料成本、对环境无污染，而且还可大大减少农作物对化肥和农药的依赖、提高蔬菜和粮食的安全性，符合我国大力发展生态农业的产业政策。

附图说明：

该几丁聚糖的制备新工艺与传统工艺的比较如说明书附图1所示，从图中可以看出，本专利权利保护的几丁聚糖的制备新工艺比传统的几丁聚糖制备工艺的总反应时间缩短了13.5小时，总收率提高了5%，具有明显的性价比优势。

具体实施方式：

质量浓度为3%几丁聚糖2.5%冰醋酸水溶液的配制：首先称取蒸馏水189g自来水于烧杯中，然后称取5g乙酸加入其中并搅拌均匀，然后加入6g几丁聚糖，使其缓慢溶解，搅拌使其混合均匀，即得到质量浓度为3%几丁聚糖2.5%冰醋酸水溶液。

本说明书所说的一种几丁聚糖复合型有机水溶肥料的配制方法是：先按照配方所述按比例称取相应质量百分数的盐类（硫酸锌、三氯化铁、硫酸锰、硫酸镁、钼酸铵）并将其溶解于少量自来水中水中，搅拌均匀，配制成半成品，再加入配方量的几丁聚糖水溶液，在常压和30-35℃温度下，高速分散搅拌混合，然后在盐溶液中加入有机物质（聚天冬氨酸、异丙醇、正丁醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、氯化六甲基对品红碱），持续搅拌15分钟后，最后加入质量浓度为10%的氢氧化钠水溶液，将pH调至6-7后，加入自来水，使总自来水的量占总溶液质量的62.2%，在常压和30-35℃温度下，高速分散搅拌混合，用塑料瓶灌装密封即可；使用时，取以上制得的有机水溶肥料溶液，用水稀释一定倍数后对农作物进行叶面喷雾。

以下通过具体实施实例对本发明的制备工艺及其使用方法作进一步说明：

上述有机水溶肥料的主要组分与质量百分数分别为：硫酸锌质量分数为3.3%；三氯化铁质量分数为8.2%；硫酸锰质量分数为5.4%；氢氧化钠质量分数为0.5%；钼酸铵质量分数为2.8%；异丙醇质量分数为2.6%；正丁醇质量分数为2.2%；氯化六甲基对品红碱质量分数为2.8%；聚天冬氨酸质量分数为4.8%；脂肪醇聚氧乙烯醚质量分数为1.5%；冰醋酸质量分数为0.5%；几丁聚糖质量分数为0.6%；自来水质量分数为62.2%；以上药品均为工业一级，自来水为饮用级。

实施例1

先称取自来水350g于烧杯中，在分别加入硫酸锌33g、三氯化铁82g、硫酸锰质量分数为54g、钼酸铵质量分数为28g（边加边搅拌，当一物质溶解完后再加另一物质），全部加完后持续搅拌15分钟，再往其中加入已配好的3%几丁聚糖2.5%冰醋酸溶液200g， 持续搅拌15分钟，在边搅拌边加入加入26g异丙醇，22g正丁醇，48g聚天冬氨酸，15g脂肪醇聚氧乙烯醚,氯化六甲基对品红碱28g（当一物质溶解完后再加另一物质），连续搅拌15分钟，然后加入质量分数为10%氢氧化钠溶液50g,调节pH至6-7，再加入38g自来水，在常压和30-35℃温度下，高速分散搅拌混合，即得到1000g成品，用塑料瓶灌装密封即可。

使用时，取以上制得的有机水溶肥料溶液，用水稀释2000倍对番茄进行叶面喷雾。

经湖北省土壤肥料工作站在安陆市烟店镇周桥村进行试验，分为两组将本产品施用于番茄，其中1组可使番茄平均亩产增产341.1kg/亩，增产率为8.85%，收入增加993.3元/亩；2组可使番茄平均亩产增产345.4kg/亩，增产率为8.98%，收入增加1006.2元/亩，具有较好的经济效益，具体检验情况见其他证明文件。

实施例2

先称取自来水350g于烧杯中，在分别加入硫酸锌33g、三氯化铁82g、硫酸锰质量分数为54g、钼酸铵质量分数为28g（边加边搅拌，当一物质溶解完后再加另一物质），全部加完后持续搅拌15分钟，再往其中加入已配好的3%几丁聚糖2.5%冰醋酸溶液200g， 持续搅拌15分钟，在边搅拌边加入加入26g异丙醇，22g正丁醇，48g聚天冬氨酸，15g脂肪醇聚氧乙烯醚,氯化六甲基对品红碱28g（当一物质溶解完后再加另一物质），连续搅拌15分钟，然后加入质量分数为10%氢氧化钠溶液50g,调节pH至6-7，再加入38g自来水，在常压和30-35℃温度下，高速分散搅拌混合，即得到1000g成品，用塑料瓶灌装密封即可。

使用时，取以上制得的有机水溶肥料溶液，用水稀释1500倍可用于辣椒、茄子等蔬菜进行叶面喷雾，也可得到较好的增产效果。

实施例3

先称取自来水350g于烧杯中，在分别加入硫酸锌33g、三氯化铁82g、硫酸锰质量分数为54g、钼酸铵质量分数为28g（边加边搅拌，当一物质溶解完后再加另一物质），全部加完后持续搅拌15分钟，再往其中加入已配好的3%几丁聚糖2.5%冰醋酸溶液200g， 持续搅拌15分钟，在边搅拌边加入加入26g异丙醇，22g正丁醇，48g聚天冬氨酸，15g脂肪醇聚氧乙烯醚,氯化六甲基对品红碱28g（当一物质溶解完后再加另一物质），连续搅拌15分钟，然后加入质量分数为10%氢氧化钠溶液50g,调节pH至6-7，再加入38g自来水，在常压和30-35℃温度下，高速分散搅拌混合，即得到1000g成品，用塑料瓶灌装密封即可。

使用时，取以上制得的有机水溶肥料溶液，用水稀释1500倍可用于番茄、辣椒、茄子等蔬菜进行根部浇灌，也可通过作物根部吸收营养，得到较好的增产效果。

Claims (2)

1.一种环保型农作物叶面肥，其特征在于组分与质量百分数分别为：硫酸锌质量分数为3.3％；三氯化铁质量分数为8.2％；硫酸锰质量分数为5.4％；氢氧化钠质量分数为0.5％；钼酸铵质量分数为2.8％；异丙醇质量分数为2.6％；正丁醇质量分数为2.2％；氯化六甲基对品红碱质量分数为2.8％；聚天冬氨酸质量分数为4.8％；脂肪醇聚氧乙烯醚质量分数为1.5％；冰醋酸质量分数为0.5％；几丁聚糖质量分数为0.6％；自来水质量分数为62.2％；以上药品均为工业一级，自来水为饮用级。

2.如权利要求1所述的一种环保型农作物叶面肥，其特征在于所述几丁聚糖分以下三步制备：

第一步：脱钙：将10份5％的混酸，与1份干虾壳在常温下搅拌反应5h，然后将反应后的液体进行分离、水洗、中和、滤干，得到脱钙虾壳；所述5％混酸由盐酸与硫酸质量比为1:1的混合酸5份，自来水95份组成；

第二步：脱蛋白：将5份10％NaOH与1份脱钙干虾壳在95℃下搅拌反应3h，然后将反应后的液体进行分离、水洗、中和、滤干，得到甲壳素；

第三步：脱乙酰基：将20份20％NaOH，与5份甲壳素，0.1份质量比1:1的三乙醇胺/甲醇溶液，在80℃下搅拌反应2.5h，然后将反应物分离、水洗、中和、过滤、干燥，得到几丁聚糖成品。