CN106892755A - 一种桔梗多糖调控制备含纳米硒的氨基酸叶面肥的方法 - Google Patents
一种桔梗多糖调控制备含纳米硒的氨基酸叶面肥的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种桔梗多糖调控制备含纳米硒的氨基酸叶面肥的方法，包括以下步骤：以桔梗多糖和亚硒酸为原材料，采用抗坏血酸还原法制备纳米硒溶液；以豆粕为原料，采用硫酸水解法制成豆粕复合氨基酸原液，再将原液用经0.25％KOH溶液处理的改性活性炭吸附、脱色，过滤，滤液经钴60灭菌，制得豆粕复合氨基酸溶液；最后将黄腐酸与纳米硒溶液、豆粕复合氨基酸溶液混匀，既得含纳米硒的氨基酸叶面肥。本发明含纳米硒的氨基酸叶面肥不仅可以提高农作物的硒含量和产量，促进作物生长，增强作物抗逆性，改善作物品质，且制备工艺简单，操作容易，生产成本较低，具有良好的经济和社会效益，应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明属于肥料技术领域，具体涉及一种桔梗多糖调控制备含纳米硒的氨基酸叶面肥的方法。
背景技术
中国是一个缺硒大国。土壤调查表明，我国72％的地区属于缺硒和低硒地区，全国约三分之二人口存在不同程度的硒摄入量不足，严重影响着当地居民的身体健康。因此，富硒肥的研制和富硒农产品的开发成为农业科学、食品科学和医学等领域研究的热点。
目前市场上常见的含硒肥料，主要为无机硒肥料，由于无机硒在叶面喷施和土壤施用时因土壤固定和空气飘失影响，造成硒的利用率低、安全性弱、经济效益差，故施用无机硒不能成为经济高效的农作物补硒措施。纳米硒是一种利用纳米技术制备的产品，不仅能够被人体吸收利用，还能发挥有机硒、无机硒特有的功能。纳米硒、有机硒的生物利用率高，安全性好，成为替代无机硒的主要硒来源。但市售纳米硒制备过程和贮存过程要求高，生物硒的获得需要过程较长，售价较高，导致含纳米硒的肥料成本较高。
氨基酸肥是一种绿色生态肥料，氨基酸进入土壤后，能够改善内部环境条件、加强保水保肥能力，增强土壤酶活性，提高土壤自我净化功能，减少土壤污染及病虫害，降低重茬作物的病情指数，连年施用可大大缓解连作障碍，保护生态环境。氨基酸肥料效果快，肥料中的有机态氮和某些养料，会迅速进入作物中，并且其氨基酸不用转变立刻参与作物体内蛋白质的合成，从而减少转化过程的能量损失。目前市场上常见的氨基酸肥料，大多是采用成品氨基酸，价格较高，不利于降低肥料成本，而目前我国有大量的蛋白废弃物没被充分利用，利用蛋白废弃物生产氨基酸肥料是变废为宝的途径之一。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种桔梗多糖调控制备含纳米硒的氨基酸叶面肥的方法，有效解决现有技术中纳米硒和氨基酸生产成本高、生物活性和安全性低的问题，并能有效促进作物生长，改善作物品质，提高作物产量。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种桔梗多糖调控制备含纳米硒的氨基酸叶面肥的方法，包括以下步骤：
(1)纳米硒溶液的制备
将亚硒酸和桔梗多糖溶液混合，加水搅拌均匀；加入抗坏血酸溶液，振摇混匀，将反应混合液置于40～80℃温度条件下水浴2～6小时，溶液出现红色，既得到含红色纳米硒的溶液；
(2)氨基酸溶液的制备
A、豆粕复合氨基酸原液的制备
将豆粕去杂质烘干，过40目筛，加入硫酸溶液，在110～140℃条件下水解12～24小时，自然冷却至25～30℃，用4mol/LNaOH溶液进行中和脱酸处理，pH值调至4～7；将中和液减压抽滤，并洗涤废渣，将洗涤液并入滤液中，即得到深褐色的豆粕复合氨基酸原液；
B、活性炭改性处理
取活性炭，按固液比(质量kg/体积L)为1：5加入质量分数为0.25％KOH溶液，在恒温水浴锅中60℃搅拌处理4h，过滤，取活性炭，用去离子水洗涤至pH 7.0，110℃烘干至恒重，置于干燥器中备用；
C、脱色处理
用10mol/LNaOH溶液将步骤A所得复合氨基酸原液pH值调至10，按固液比为1：30～50加入步骤B所得改性活性炭，混匀，在40～80℃条件下脱色30～50min，过滤；滤液用HCl溶液调pH值至5.5～7.5，钴60灭菌，既得豆粕复合氨基酸溶液；
(3)含纳米硒的氨基酸叶面肥的制备
将黄腐酸与步骤(1)所得纳米硒溶液、步骤(2)所得氨基酸溶液混匀，既得到含纳米硒的氨基酸叶面肥。
优选地，步骤(1)中亚硒酸和抗坏血酸摩尔比为1：3～1：8，其中，亚硒酸浓度为0.01mmol/L，抗坏血酸浓度为0.03～0.08mmol/L。
优选地，步骤(1)中桔梗多糖质量分数为0.02％。
优选地，步骤(2)中豆粕与硫酸质量体积比(质量kg/体积L)为豆粕：硫酸＝1：10～35。
优选地，步骤(2)中硫酸浓度为3～7mol/L。
优选地，步骤(3)中纳米硒溶液与氨基酸溶液体积比为1：3～1：10，黄腐酸占纳米硒溶液与氨基酸溶液质量总量的0.1％～1％。
纳米硒：硒是人体必不可少的微量元素之一，具有增强机体免疫能力、抵抗自由基损伤、防病和调节甲状腺机能等多种功能，但硒在人体内无法被制造出来，只能靠外部补充。其次，硒在一定程度上对植物生长具有显著的促进作用，如改善农作物品质(如降低硝酸盐含量，提髙氨基酸含量等)；提高叶绿素含量来增强作物的光合作用；清除植物体内过量自由基，通过抗氧化作用提高植物免疫能力，从而増强植物对病虫害的抵抗力；增强植物对重金属、环境污染物和生理逆境的抵抗力等。纳米硒是通过强还原剂在一定条件下实现对硒酸盐或亚硒酸盐还原而得到，或利用具有较强还原能力的微生物，将可溶的硒还原为生物纳米硒制备得到。纳米硒除具备硒的功效外，还具有生物吸收性高，能高效清除自由基，毒性低，活性高等特点，在富硒肥料生产和硒污染治理等方面具有巨大的应用潜力。
桔梗多糖：桔梗为桔梗科多年生草本植物，在我国各地广泛分布，作为重要的经济植物在南北各地大面积种植，桔梗多糖是桔梗中重要的生物活性物质之一，具有较好的抗肿瘤及增强机体免疫活性等作用，广泛应用于医药、保健食品等领域。由于桔梗多糖具有高度复杂的分支结构和活泼的羟基基团，将桔梗多糖与硒化合，能够很好的吸附和包裹还原反应中最初形成的纳米硒，进而阻止纳米硒颗粒的团聚和生长，防止纳米硒粒子在制备、保存和应用过程中团聚或沉淀，而且多糖还具有良好的生物活性，还可作为纳米硒制备过程的重要调控剂。
豆粕：豆粕是大豆经榨油后的副产物，其主要成分包括蛋白质，脂肪和碳水化合物，其中蛋白质含量高达45％左右，是重要的能量源和氨基酸来源。目前，豆粕大都作为饲料用于家禽、猪和鱼类等动物的饲养，造成豆粕中蛋白质利用率低。本发明以豆粕为原料提取具有高附加值的氨基酸，实现了豆粕中蛋白质的高效利用，应用前景广阔。
活性炭：活性炭是一种应用广泛的吸附净化材料，在水净化、食品等的精制脱色、气体吸附等领域均有应用。其表面含氧官能团中酸性基团越丰富，对极性化合物吸附效率越高，而当碱性基团较多时，则易吸附弱极性或非极性物质。活性炭由于其优越的吸附性能，在脱色领域发挥巨大作用。近年来氨基酸产品迅速发展，活性炭在氨基酸水解液脱色领域发挥着重要作用，但对部分氨基酸吸附作用过强，导致收率降低。因此，本发明将活性炭改性处理，有效提高了氨基酸收率和脱色率。
黄腐酸：植物生长调节剂，能促进植物生长，控制植物叶面气孔的开放度，减少蒸腾，对抗旱有重要作用，能提高作物的抗逆能力，增加作物产量，改善作物品质。
本发明的有益效果：
1、本发明将桔梗多糖与硒化合，能够很好的吸附和包裹还原反应中最初形成的纳米硒，进而阻止纳米硒颗粒的团聚和生长，防止纳米硒粒子在制备、保存和应用过程中团聚或沉淀。
2、本发明所采用的纳米硒无毒、稳定，具有较高的生物活性，易被植物吸收和转运，在植物体内充分发挥有机硒与无机硒的生物活性功能，减少了有效态硒在土壤中被吸附或固定及由肥料损失而引起的环境污染，从而提高硒的利用率。
3、本发明以豆粕为原料提取具有高附加值的氨基酸，实现了豆粕中蛋白质的高效利用，大大提高了豆粕的使用价值和经济效益，应用前景广阔。其次，本发明用0.25％KOH溶液对活性炭进行改性处理，有效提高了氨基酸收率和脱色率。
4、本发明含纳米硒的氨基酸叶面肥不仅可以提高农作物的硒含量和产量，促进作物生长，增强作物抗逆性，提高作物品质，且制备工艺简单，操作容易，生产成本较低，具有良好的经济和社会效益，应用前景广阔。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种桔梗多糖调控制备含纳米硒的氨基酸叶面肥的方法，包括以下步骤：
(1)纳米硒溶液的制备
将亚硒酸和桔梗多糖溶液混合，加水搅拌均匀；加入抗坏血酸溶液，振摇混匀，使反应体系中亚硒酸和抗坏血酸摩尔比为1：3，且亚硒酸浓度为0.01mmol/L，抗坏血酸浓度为0.03mmol/L，桔梗多糖质量分数为0.02％，将反应混合液置于80℃温度条件下水浴6小时，溶液出现红色，既得到含红色纳米硒的溶液；
(2)氨基酸溶液的制备
A、豆粕复合氨基酸原液的制备
将豆粕去杂质烘干，过40目筛，按质量体积比(质量kg/体积L)为豆粕：硫酸＝1：35加入5mol/L的硫酸溶液，在140℃条件下水解24小时，自然冷却至27℃，用4mol/LNaOH溶液进行中和脱酸处理，pH值调至6；将中和液减压抽滤，并洗涤废渣，将洗涤液并入滤液中，即得到深褐色的豆粕复合氨基酸原液；
B、活性炭改性处理
取活性炭，按固液比(质量kg/体积L)为1：5加入质量分数为0.25％KOH溶液，在恒温水浴锅中60℃搅拌处理4h，过滤，取活性炭，用去离子水洗涤至pH 7.0，110℃烘干至恒重，置于干燥器中备用；
C、脱色处理
用10mol/LNaOH溶液将步骤A所得复合氨基酸原液pH值调至10，按固液比为1：30加入步骤B所得改性活性炭，混匀，在40℃条件下脱色50min，过滤；滤液用HCl溶液调pH值至5.5，钴60灭菌，既得豆粕复合氨基酸溶液；
(3)含纳米硒的氨基酸叶面肥的制备
将步骤(1)所得纳米硒溶液与步骤(2)所得氨基酸溶液按体积比为1：3混匀，加入黄腐酸，使黄腐酸占纳米硒溶液与氨基酸溶液质量总量的0.1％，混匀，既得到含纳米硒的氨基酸叶面肥。
实施例2
一种桔梗多糖调控制备含纳米硒的氨基酸叶面肥的方法，包括以下步骤：
(1)纳米硒溶液的制备
将亚硒酸和桔梗多糖溶液混合，加水搅拌均匀；加入抗坏血酸溶液，振摇混匀，使反应体系中亚硒酸和抗坏血酸摩尔比为1：5，且亚硒酸浓度为0.01mmol/L，抗坏血酸浓度为0.05mmol/L，桔梗多糖质量分数为0.02％，将反应混合液置于60℃温度条件下水浴4小时，溶液出现红色，既得到含红色纳米硒的溶液；
(2)氨基酸溶液的制备
A、豆粕复合氨基酸原液的制备
将豆粕去杂质烘干，过40目筛，按质量体积比(质量kg/体积L)为豆粕：硫酸＝1：25加入3.1mol/L的硫酸溶液，在125℃条件下水解16小时，自然冷却至27℃，用4mol/LNaOH溶液进行中和脱酸处理，pH值调至6；将中和液减压抽滤，并洗涤废渣，将洗涤液并入滤液中，即得到深褐色的豆粕复合氨基酸原液；
B、活性炭改性处理
取活性炭，按固液比(质量kg/体积L)为1：5加入质量分数为0.25％KOH溶液，在恒温水浴锅中60℃搅拌处理4h，过滤，取活性炭，用去离子水洗涤至pH 7.0，110℃烘干至恒重，置于干燥器中备用；
C、脱色处理
用10mol/LNaOH溶液将步骤A所得复合氨基酸原液pH值调至10，按固液比为1：40加入步骤B所得改性活性炭，混匀，在60℃条件下脱色40min，过滤；滤液用HCl溶液调pH值至6.5，钴60灭菌，既得豆粕复合氨基酸溶液；
(3)含纳米硒的氨基酸叶面肥的制备
将步骤(1)所得纳米硒溶液与步骤(2)所得氨基酸溶液按体积比为1：6混匀，加入黄腐酸，使黄腐酸占纳米硒溶液与氨基酸溶液质量总量的0.5％，混匀，既得到含纳米硒的氨基酸叶面肥。
实施例3
一种桔梗多糖调控制备含纳米硒的氨基酸叶面肥的方法，包括以下步骤：
(1)纳米硒溶液的制备
将亚硒酸和桔梗多糖溶液混合，加水搅拌均匀；加入抗坏血酸溶液，振摇混匀，使反应体系中亚硒酸和抗坏血酸摩尔比为1：8，且亚硒酸浓度为0.01mmol/L，抗坏血酸浓度为0.08mmol/L，桔梗多糖质量分数为0.02％，将反应混合液置于40℃温度条件下水浴2小时，溶液出现红色，既得到含红色纳米硒的溶液；
(2)氨基酸溶液的制备
A、豆粕复合氨基酸原液的制备
将豆粕去杂质烘干，过40目筛，按质量体积比(质量kg/体积L)为豆粕：硫酸＝1：10加入7mol/L的硫酸溶液，在110℃条件下水解12小时，自然冷却至27℃，用4mol/LNaOH溶液进行中和脱酸处理，pH值调至6；将中和液减压抽滤，并洗涤废渣，将洗涤液并入滤液中，即得到深褐色的豆粕复合氨基酸原液；
B、活性炭改性处理
取活性炭，按固液比(质量kg/体积L)为1：5加入质量分数为0.25％KOH溶液，在恒温水浴锅中60℃搅拌处理4h，过滤，取活性炭，用去离子水洗涤至pH 7.0，110℃烘干至恒重，置于干燥器中备用；
C、脱色处理
用10mol/LNaOH溶液将步骤A所得复合氨基酸原液pH值调至10，按固液比为1：50加入步骤B所得改性活性炭，混匀，在80℃条件下脱色30min，过滤；滤液用HCl溶液调pH值至7.5，钴60灭菌，既得豆粕复合氨基酸溶液；
(3)含纳米硒的氨基酸叶面肥的制备
将步骤(1)所得纳米硒溶液与步骤(2)所得氨基酸溶液按体积比为1：10混匀，加入黄腐酸，使黄腐酸占纳米硒溶液与氨基酸溶液质量总量的1％，混匀，既得到含纳米硒的氨基酸叶面肥。
对比例1
氨基酸叶面肥中不添加纳米硒溶液，其制备方法如下：
(1)氨基酸溶液的制备
A、豆粕复合氨基酸原液的制备
将豆粕去杂质烘干，过40目筛，按质量体积比(质量kg/体积L)为豆粕：硫酸＝1：25加入3.1mol/L的硫酸溶液，在125℃条件下水解16小时，自然冷却至27℃，用4mol/LNaOH溶液进行中和脱酸处理，pH值调至6；将中和液减压抽滤，并洗涤废渣，将洗涤液并入滤液中，即得到深褐色的豆粕复合氨基酸原液；
B、活性炭改性处理
取活性炭，按固液比(质量kg/体积L)为1：5加入质量分数为0.25％KOH溶液，在恒温水浴锅中60℃搅拌处理4h，过滤，取活性炭，用去离子水洗涤至pH 7.0，110℃烘干至恒重，置于干燥器中备用；
C、脱色处理
用10mol/LNaOH溶液将步骤A所得复合氨基酸原液pH值调至10，按固液比为1：40加入步骤B所得改性活性炭，混匀，在60℃条件下脱色40min，过滤；滤液用HCl溶液调pH值至6.5，钴60灭菌，既得豆粕复合氨基酸溶液；
(2)氨基酸叶面肥的制备
向步骤(1)所得氨基酸溶液中加入黄腐酸，混匀，使黄腐酸占氨基酸溶液质量总量的0.5％，既得到氨基酸叶面肥。
应用实施例
本发明的一种桔梗多糖调控制备含纳米硒的氨基酸叶面肥对辣椒农艺性状、维生素C含量及硒含量的影响
1、试验设计
供试作物为辣椒，供试辣椒品种为兴蔬16号，试验共设五个处理，3次重复，每个处理小区之间有一定距离，小区面积为60m2，随机区组排列。各处理设置如下：
处理1：施用清水；
处理2：按上述对比例1制备的氨基酸叶面肥与水按质量比1：700的倍率稀释；
处理3：按上述实施例1制备的含纳米硒的氨基酸叶面肥与水按质量比1：700的倍率稀释；
处理4：按上述实施例2制备的含纳米硒的氨基酸叶面肥与水按质量比1：700的倍率稀释；
处理5：按上述实施例3制备的含纳米硒的氨基酸叶面肥与水按质量比1：700的倍率稀释；
2、施肥时间与方法
施肥时间：每个处理在辣椒苗期、始花期和盛果期各喷施对应处理稀释肥料一次，其中，苗期喷施量为15升/亩，始花期和盛果期喷施量为30升/亩，处理1喷施相应量的水。
施肥方法：在晴朗无风的上午，采用喷雾器均匀喷施在叶片表面，各处理喷施时溶液中加入适量的喷雾助剂，使溶液于叶面停留时间和溶液黏度均得到提高，从而强化施硒的目的。试验田其他的基肥、追肥、灌溉、及其他田间管理等条件均一致。
3、试验调查
在辣椒盛果期，测定其农艺性状株高、果长、单果重和产量，果实维生素C含量和硒含量。样品采集为每小区调查20～30株，取平均值。
4、试验结果：结果如下表1所示。
表1对辣椒农艺性状、维生素C含量及硒含量的影响
5、结论
通过对辣椒农艺性状、果实维生素C含量和硒含量的调查统计可知，本发明实施例2制备的含纳米硒的氨基酸叶面肥处理效果最佳，与施用水相比，实施例2处理使辣椒株高、果长、单果重、小区产量和果实维生素C含量分别增加27.39％、30.91％、17.19％、24.23％、15.13％，硒含量由0.017mg/kg增加到0.327mg/kg，增加量为0.310mg/kg。试验结果表明，叶面喷施本发明的含纳米硒的氨基酸叶面肥对辣椒的营养生长和生殖生长均有十分显著的促进作用，不仅可以促进辣椒的生长发育，而且可以大幅度提高辣椒的产量，增加辣椒的果长、果重、维生素C含量和硒含量，提高辣椒的品质和产量。
在详细说明较佳实施例之后，相关行业技术人员即可具有良好的操作性，因此，在本发明的保护范围内可进行各种变化和修改，凡依据本发明的技术实质对以上实施例进行任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种桔梗多糖调控制备含纳米硒的氨基酸叶面肥的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)纳米硒溶液的制备
将亚硒酸和桔梗多糖溶液混合，加水搅拌均匀；加入抗坏血酸溶液，振摇混匀，将反应混合液置于40～80℃温度条件下水浴2～6小时，溶液出现红色，既得到含红色纳米硒的溶液；
(2)氨基酸溶液的制备
A、豆粕复合氨基酸原液的制备
将豆粕去杂质烘干，过40目筛，加入硫酸溶液，在110～140℃条件下水解12～24小时，自然冷却至25～30℃，用4mol/LNaOH溶液进行中和脱酸处理，pH值调至4～7；将中和液减压抽滤，并洗涤废渣，将洗涤液并入滤液中，即得到深褐色的豆粕复合氨基酸原液；
B、活性炭改性处理
取活性炭，按固液比(质量kg/体积L)为1：5加入质量分数为0.25％KOH溶液，在恒温水浴锅中60℃搅拌处理4h，过滤，取活性炭，用去离子水洗涤至pH 7.0，110℃烘干至恒重，置于干燥器中备用；
C、脱色处理
用10mol/LNaOH溶液将步骤A所得复合氨基酸原液pH值调至10，按固液比为1：30～50加入步骤B所得改性活性炭，混匀，在40～80℃条件下脱色30～50min，过滤；滤液用HCl溶液调pH值至5.5～7.5，钴60灭菌，既得豆粕复合氨基酸溶液；
(3)含纳米硒的氨基酸叶面肥的制备
将黄腐酸与步骤(1)所得纳米硒溶液、步骤(2)所得氨基酸溶液混匀，既得到含纳米硒的氨基酸叶面肥。
2.根据权利要求1中所述的一种桔梗多糖调控制备含纳米硒的氨基酸叶面肥的方法，其特征在于，所述步骤(1)中亚硒酸和抗坏血酸摩尔比为1：3～1：8，其中，亚硒酸浓度为0.01mmol/L，抗坏血酸浓度为0.03～0.08mmol/L。
3.根据权利要求1中所述的一种桔梗多糖调控制备含纳米硒的氨基酸叶面肥的方法，其特征在于，所述步骤(1)中桔梗多糖质量分数为0.02％。
4.根据权利要求1中所述的一种桔梗多糖调控制备含纳米硒的氨基酸叶面肥的方法，其特征在于，所述步骤(2)中豆粕与硫酸质量体积比(质量kg/体积L)为豆粕：硫酸＝1：10～35。
5.根据权利要求1中所述的一种桔梗多糖调控制备含纳米硒的氨基酸叶面肥的方法，其特征在于，所述步骤(2)中硫酸浓度为3～7mol/L。
6.根据权利要求1中所述的一种桔梗多糖调控制备含纳米硒的氨基酸叶面肥的方法，其特征在于，所述步骤(3)中纳米硒溶液与氨基酸溶液体积比为1：3～1：10，黄腐酸占纳米硒溶液与氨基酸溶液质量总量的0.1％～1％。
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