CN107540455A - 一种以马尾藻为原料的海藻肥制备方法 - Google Patents

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刘明智
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Abstract

一种以马尾藻为原料的海藻肥制备方法，马尾藻通过胶体磨和高压均质机组合预处理方法及酶的葛根渣固定化方法，得到的海藻匀浆经固定化酶二步法酶解工艺生物催化转化，实现海藻多糖和蛋白质分别降解成海藻寡糖和多肽的目标，最终建立基于连续流动搅拌罐式反应器的马尾藻酶解制备海藻肥的连续生产工艺，酶解液经离心得到上清液和马尾藻残渣，上清液经降膜蒸发成浓缩液，超滤液即为海藻液肥；马尾藻酶解残渣与油茶饼粕等共发酵成固态有机肥，达到马尾藻全细胞利用的目的。本发明提高了马尾藻资源利用效率，提高马尾藻加工技术和海藻肥生产水平，实现酶重复和连续使用，减少酶的消耗，降低了海藻肥生产成本，产品质量佳、纯天然，无污染可降解。

Description

一种以马尾藻为原料的海藻肥制备方法
技术领域
本发明属于化工技术领域，涉及海藻肥料的制备方法。
背景技术
海藻肥料是以海洋植物海藻作为主要原料，经科学加工制成的生物肥料，主要成分是从海藻中提取的有利于植物生长发育的天然生物活性物质和海藻从海洋中吸收并富集在体内的矿物质营养元素，包括海藻多糖、酚类多聚化合物、甘露醇、甜菜碱、植物生长调节物质(细胞分裂素、赤霉素、生长素、和脱落酸等)和氮、磷、钾、及铁、硼、钼、碘等微量元素。此外，为增加肥效和肥料的螯合作用，还溶入了适量的腐植酸和适量微量元素。
与传统肥料相比较，海藻肥具有以下显著特点。
一、海藻肥比传统肥料营养全面，作物施用后生长均衡，增产效果显著，且极少出现缺素症。海藻肥以天然海藻为主要原料，含有大量从海藻中提取的有利于植物生长发育的天然生物活性物质和海藻从海洋中吸收并富集在体内的矿物质营养元素，包括海藻多糖、酚类多聚化合物、甘露醇、甜菜碱、植物生长调节物质（细胞分裂素、赤霉素、生长素和脱落酸等）和氮、磷、钾及铁、硼、钼、碘等微量元素。此外，为增加肥效和肥料的螯合作用，部分产品还溶入了适量的腐殖酸和适量微量元素，可满足作物生长各阶段对营养的需求。 二、海藻肥中含有大量抗病因子及特殊成分，肥药双效。作物施用后抗逆抗病性显著增强，叶面喷施可提高农药效果。海藻肥中含有的海藻多糖及低聚糖、甘露醇、酚类多聚化合物、甜菜碱、海藻酸及天然抗生素等物质，具有显著的抑菌抗病毒、驱虫效果，真正起到肥药作用，大幅增强作物的抗寒、抗旱、抗病、抗倒伏、抗盐碱能力，对疫病、病毒病、炭疽、霜霉、灰霉、白粉病、枯萎病等产生较强的抗性。此外，海藻肥中的海藻酸可以降低水的表面张力，在植物表面形成一层薄膜，增大接触面积，使水溶性物质比较容易透过茎叶表面细胞膜进入植物细胞，使植物最有效地吸收海藻提取液中的营养成分。如果把海藻肥和杀虫剂、杀菌剂混合使用，具有增效作用，可降低喷洒费用。三、海藻肥中含有大量的高活性成分，植物易吸收。作物施用后长势旺盛，可明显提高产量及作物的品质。海藻中所特有的海藻多糖、海藻酸、高度不饱和脂肪酸等物质，具有很高的生物活性，可刺激植物体内非特异性活性因子的产生。同时，海藻肥中还含有天然植物生长调节剂，如：生长素、细胞分裂素类物质和赤霉素等，其比例与陆生植物中各激素比例相近，具有很好调节内源激素平衡的作用。作物施用后，产量及品质明显提高，能明显提高烟草、棉花、花卉等经济作物品质，尤其是对大棚蔬菜作物，增产增值效果十分显著。四、海藻肥含有丰富的有机质及缓释因子，肥效长，可改善土壤微生态、活土促根及抗重茬。海藻肥可直接使土壤或通过植物使土壤增加有机质，激活土壤中的各种有益微生物。这些微生物可在植物、微生物代谢循环中起着催化剂的作用， 使土壤的生物效力增加。植物和土壤微生物的代谢物可为植物提供更多的养分。同时，海藻多糖形成的螯合系统可以使营养缓慢释放，延长肥效。另外，它含有的天然化合物如海藻酸钠是天然土壤调理剂，能促进土壤团粒结构的形成，改善土壤内部孔隙空间，协调土壤中固、液、气三者比例，恢复由于土壤负担过重和化学污染而失去的天然胶质平衡，增加土壤生物活力，促进速效养分的释放，有利于根系生长，提高作物的抗逆性及抗重茬能力。五、海藻肥天然安全无公害。传统的化学肥料肥效单一、污染严重，长期使用会导致土壤结构被破坏。海藻肥属天然海藻提取物，与陆生植物有良好的亲和性，对人、畜无毒无害，对环境无污染，具有其他任何化学肥料都无法比拟的优点，在国外被列入有机食品专用肥料。海藻肥聚合了海洋中多种活性物质，具备营养全面、抗病增产、活土、无公害等许多优点，是真正符合现代农业发展方向的好肥料。
我国海藻肥产业起步较晚，20世纪90年代末期开始研究，进入21世纪后得到了快速发展。从生产方式看，主要有化学方法、物理方法、生物方法3种。当前，国内多数生产企业主要采用便宜而简单化学提取法生产海藻肥，采用化学法最大的劣势在于强碱高温会破坏海藻内源物质的活性；物理提取法优于化学提取法，采用高压低温冷却的工艺达到海藻细胞壁破碎的目的，得到的大分子物质难以被作物直接吸收，肥效不高；最好的是生物方法，即采用酶水解萃取，可以使内源物质的活性最大限度地保存下来。由于生物酶价格的昂贵及酶解工艺的复杂性，国内只有少数几家采取生物法即酶萃取法。
发展海藻肥，我国具有原料优势，我国每年海藻总产量约150万吨，80%以上是人工养殖，目前用于制肥的海藻数量很少，不超过海藻总量的10%；而我国是农业大国，肥料需求量非常巨大，因此海藻肥产业的发展空间还很大。马尾藻是生产海藻肥的优质原料。一方面为延伸马尾藻产业链、提高马尾藻利用效率；另一方面降低海藻肥生产成本；开发马尾藻生物催化转化海藻肥技术意义重大。
发明内容
针对海藻肥生产原料成本居高不下、海藻肥生产过程中马尾藻未实现全细胞利用等问题。本发明的目的在于提供一种以马尾藻为原料的海藻肥制备方法，马尾藻经胶体磨和高压均质机组合预处理后，通过建立固定化酶二步法酶解工艺，在连续流动搅拌罐式反应器中实现海藻肥连续生产和酶重复利用，提高生产效率，降低酶的成本；酶解过程中产生的马尾藻残渣与油茶饼粕等发酵生产固态海藻有机肥，该方法实现马尾藻全细胞利用、大大减少酶的消耗、大幅降低海藻肥生产成本、所产海藻肥纯天然、可降解、质量佳、保护环境、减少资源浪费。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明所述的一种以马尾藻为原料的海藻肥制备方法，按以下步骤。
(1) 马尾藻预处理：将马尾藻用自来水洗净；再用自来水浸泡18小时，期间每2小时换水1次；浸泡后的马尾藻用刀切碎，碎马尾藻经胶体磨粉碎；粉碎后马尾藻泥与蒸馏水以体积比1:2~5混匀，悬浮液经高压均质机处理；均质机工作条件：压力15~30兆帕，循环次数3~5次，流量1000升/小时，室温条件。
(2) 第一步酶解反应：预处理后马尾藻匀浆与蒸馏水以质量比1:2~5混匀，置于连续流动搅拌罐式反应器中，纤维素酶经葛根渣固定化，固定化纤维素酶置于与搅拌轴一起转动的金属网框内，按照马尾藻与纤维素酶质量比5~50:1添加固定化纤维素酶，调节pH至5.0~6.0，搅拌转速200~400转/分钟，搅拌5~10分钟后，搅拌转速调整为30~120转/分钟，温度控制在40~60℃；固定化纤维素酶生物催化转化1~2小时后，开始连续进料和出料，反应结束前0.5~1小时停止进料和出料。
(3) 第二步酶解反应：步骤(2)中出料进入另一连续流动搅拌罐式反应器中，碱性蛋白酶经葛根渣固定化，固定化碱性蛋白酶置于与搅拌轴一起转动的金属网框内，按碱性蛋白酶浓度100~10000毫克/升添加固定化碱性蛋白酶，调节pH至6.0~7.5，按200~300转/分钟搅拌4~8分钟后，搅拌转速调整为60~120转/分钟，温度控制在45~60℃；反应起始1~2小时后，开始连续进料和出料，反应结束前0.5~1小时停止进料和出料。
(4) 将将步骤(3)得到的酶解液经离心（5000~12000转/分钟，5~15分钟，室温条件）得到上清液和马尾藻残渣，上清液降膜蒸发技术进行浓缩，蒸发量20~100 升/小时，温度50~70℃，压力0.08~0.30兆帕，浓缩比1.3~1.8，浓缩液经超滤(膜孔径0.02微米，温度室温，压力0.4兆帕，错流速率3.6米/秒，800升/平方米/小时)后即为得到海藻液肥。
(5) 将步骤(4)中的马尾藻残渣与油茶饼粕、果皮、尾菜、酿造废渣、鸡粪以质量比1:3~5:5~7:4~8:3~5:5~9堆积发酵，体积10~15立方米，高度80~100厘米，温度65~80℃，通过翻到发酵物料来控制温度，发酵时间10~20天；发酵结束得到优质固态有机肥。
本发明步骤(2)中所采取连续进料和出料方式，速率保持一致，为0.2~0.5千克/小时。
本发明步骤(2)和(3)中所述的葛根渣，预处理方法如下：葛根粉生产过程产生的葛根渣用蒸馏水冲洗3~5次，置于烧杯中，葛根渣与3%~10%漂白粉溶液以质量比1:1~5混匀，在摇床中振荡，按200~300转/分钟振荡2~10分钟后，转速调整为40~120转/分钟，温度控制在40~60℃，振荡时间12~24小时，振荡结束后葛根渣用蒸馏水冲洗3~5次。
本发明步骤(2)中所述的固定化纤维素酶，固定化方法如下：纤维素酶溶解于0.5~1.0摩尔/升磷酸缓冲液，缓冲液pH值为6.5~7.5，酶浓度为50~100克/升；预处理后葛根渣与纤维素酶溶液以质量比1:1~5混匀，在摇床中振荡，按160~240转/分钟振荡4~10分钟后，转速调整为40~80转/分钟，温度控制在30~45℃，振荡时间12~24小时，振荡结束后固定了纤维素酶的葛根渣用蒸馏水冲洗3~5次。
本发明步骤(3)中采取连续进料和出料方式，速率保持一致，为0.2~0.5千克/小时。
本发明步骤(3)中所述的固定化碱性蛋白酶，酶的固定化方法如下：碱性蛋白酶溶解于0.5~1.0摩尔/升磷酸缓冲液，缓冲液pH值为6.5~7.5，酶浓度为50~100克/升；预处理后葛根渣与碱性蛋白酶溶液以质量比1:1~5混匀，在摇床中振荡，按150~250转/分钟振荡4~10分钟后，转速调整为40~80转/分钟，温度控制在35~55℃，振荡时间12~24小时，振荡结束后固定了碱性蛋白酶的葛根渣用蒸馏水冲洗3~5次。
本发明步骤(2)中所述第一步酶解反应，主要将马尾藻细胞壁等结构中的海藻多糖转化成作物等利用效率高的寡糖，海藻酸等产物可以诱导作物等特异蛋白的表达，防治作物等相关病害。
本发明步骤(3)中所述第二步酶解反应，主要是为了将马尾藻蛋白质催化转化成特异性多肽、氨基酸等产物。
本发明步骤(5)中所述的果皮为香蕉皮、西瓜皮或苹果皮，尾菜为大白菜、生菜或莴苣尾菜，酿造废渣为白酒酿造废渣。
本发明建立了一种以马尾藻为原料的海藻肥制备方法，基于固定化酶二步法催化转化马尾藻，最终建立马尾藻酶解制备海藻肥的连续生产工艺，酶解液杀酶后经离心得到上清液和马尾藻残渣，上清液经降膜蒸发成浓缩液即为海藻液肥；马尾藻酶解残渣与油茶饼粕等共发酵成固态有机肥，达到马尾藻全细胞利用的目的。提高马尾藻资源利用效率，保护了环境，实现酶重复和连续使用，大大减少酶的消耗，大大降低了海藻肥生产成本，实用性很强，易于规模化，所生产海藻肥质量佳且为纯天然产品，无污染可降解，是一种满足工业化需求、环境友好型的新方法。
具体实施方式
本发明将通过以下实施例作进一步说明。
以下实施例所用到的马尾藻和油茶饼粕为市售。
以下实施例所用到的果皮和尾菜分别收集自水果批发市场和农贸市场。
以下实施例所用到的鸡粪收集自养鸡场。
以下实施例所用的纤维素酶和碱性蛋白酶购自Sigma-Aldrich公司。
实施例1。
将马尾藻用自来水洗净，再用自来水浸泡18小时，期间每2小时换水1次；浸泡后的马尾藻用刀切碎(宽：0.5厘米左右，长：5厘米左右)，碎马尾藻经胶体磨粉碎。粉碎后马尾藻泥与蒸馏水以体积比1:2混匀，悬浮液经高压均质机处理；均质机工作条件：压力15兆帕，循环次数3次，流量1000升/小时，室温条件。葛根粉生产过程产生的葛根渣预处理方法：用蒸馏水冲洗3次，置于烧杯中，葛根渣与3%漂白粉溶液以质量比1:1混匀，在摇床中振荡，按200转/分钟振荡2分钟后，转速调整为40转/分钟，温度控制在40℃，振荡时间12小时，振荡结束后葛根渣用蒸馏水冲洗3次，用于固定化酶。纤维素酶固定化方法：纤维素酶溶解于0.5摩尔/升磷酸缓冲液，缓冲液pH值为6.5，酶浓度为50克/升；预处理后葛根渣与纤维素酶溶液以质量比1:1混匀，在摇床中振荡，按160转/分钟振荡4分钟后，转速调整为40转/分钟，温度控制在30℃，振荡时间12小时，振荡结束后固定了纤维素酶的葛根渣用蒸馏水冲洗3次。碱性蛋白酶的固定化方法如下：碱性蛋白酶溶解于0.5摩尔/升磷酸缓冲液，缓冲液pH值为6.5，酶浓度为50克/升；预处理后的葛根渣与碱性蛋白酶溶液以质量比1:1混匀，在摇床中振荡，按150转/分钟振荡4分钟后，转速调整为40转/分钟，温度控制在35℃，振荡时间12小时，振荡结束后固定了碱性蛋白酶的葛根渣用蒸馏水冲洗3次。
预处理后马尾藻匀浆与蒸馏水以质量比1:2混匀，置于50升连续流动搅拌罐式反应器中，固定化纤维素酶置于与搅拌轴一起转动的金属网框内，按照马尾藻与酶质量比5:1添加固定化酶，调节pH至5.0，搅拌转速200转/分钟，搅拌5分钟后，搅拌转速调整为30转/分钟，温度控制在40℃；固定化酶生物催化转化1小时后，开始连续进料和出料，进出料速率均为0.2千克/小时，反应结束前0.5小时停止进料和出料。出料进入另一50升连续流动搅拌罐式反应器中，固定化碱性蛋白酶置于与搅拌轴一起转动的金属网框内，按酶浓度100毫克/升添加固定化酶，调节pH至6.0，按200转/分钟搅拌4分钟后，搅拌转速调整为60转/分钟，温度控制在45℃；反应起始1小时后，开始连续进料和出料，进出料速率均为0.2千克/小时，反应结束前0.5小时停止进料和出料。出料的酶解液经离心（4000转/分钟，4分钟，室温条件）得到上清液和马尾藻残渣，上清液降膜蒸发技术进行浓缩，蒸发量200升/小时，温度45℃，压力0.05兆帕，浓缩比2.5，浓缩液经超滤(膜孔径0.02微米，温度室温，压力0.4兆帕，错流速率3.6米/秒，800升/平方米/小时)后即为得到海藻液肥。马尾藻残渣与油茶饼粕、香蕉皮、大白菜尾菜、白酒酿造废渣、鸡粪以质量比1:3:5:4:3:5堆积发酵，体积10立方米，高度80厘米，温度65℃，通过翻到发酵物料来控制温度，发酵时间10天。发酵结束得到优质固态有机肥。
实施例2。
将马尾藻用自来水洗净，再用自来水浸泡18小时，期间每2小时换水1次；浸泡后的马尾藻用刀切碎(宽：0.5厘米左右，长：5厘米左右)，碎马尾藻经胶体磨粉碎。粉碎后马尾藻泥与蒸馏水以体积比1:5混匀，悬浮液经高压均质机处理；均质机工作条件：压力30兆帕，循环次数5次，流量1000升/小时，室温条件。葛根粉生产过程产生的葛根渣预处理方法：用蒸馏水冲洗5次，置于烧杯中，葛根渣与10%漂白粉溶液以质量比1:5混匀，在摇床中振荡，按300转/分钟振荡10分钟后，转速调整为40转/分钟，温度控制在40℃，振荡时间12小时，振荡结束后葛根渣用蒸馏水冲洗5次，用于固定化酶。纤维素酶固定化方法：纤维素酶溶解于1.0摩尔/升磷酸缓冲液，缓冲液pH值为7.5，酶浓度为100克/升；预处理后葛根渣与纤维素酶溶液以质量比1:5混匀，在摇床中振荡，按240转/分钟振荡10分钟后，转速调整为80转/分钟，温度控制在45℃，振荡时间24小时，振荡结束后固定了纤维素酶的葛根渣用蒸馏水冲洗5次。碱性蛋白酶的固定化方法如下：碱性蛋白酶溶解于1.0摩尔/升磷酸缓冲液，缓冲液pH值为7.5，酶浓度为100克/升；预处理后的葛根渣与碱性蛋白酶溶液以质量比1:5混匀，在摇床中振荡，按250转/分钟振荡10分钟后，转速调整为80转/分钟，温度控制在55℃，振荡时间24小时，振荡结束后固定了碱性蛋白酶的葛根渣用蒸馏水冲洗5次。
预处理后马尾藻匀浆与蒸馏水以质量比1:5混匀，置于50升连续流动搅拌罐式反应器中，固定化纤维素酶置于与搅拌轴一起转动的金属网框内，按照马尾藻与酶质量比50:1添加固定化酶，调节pH至6.0，搅拌转速400转/分钟，搅拌10分钟后，搅拌转速调整为120转/分钟，温度控制在60℃；固定化酶生物催化转化2小时后，开始连续进料和出料，进出料速率均为0.5千克/小时，反应结束前1小时停止进料和出料。出料进入另一50升连续流动搅拌罐式反应器中，固定化碱性蛋白酶置于与搅拌轴一起转动的金属网框内，按酶浓度10000毫克/升添加固定化酶，调节pH至7.5，按300转/分钟搅拌8分钟后，搅拌转速调整为120转/分钟，温度控制在60℃；反应起始2小时后，开始连续进料和出料，进出料速率均为0.5千克/小时，反应结束前1小时停止进料和出料。出料的酶解液经离心（8000转/分钟，10分钟，室温条件）得到上清液和马尾藻残渣，上清液降膜蒸发技术进行浓缩，蒸发量300 升/小时，温度65℃，压力0.08兆帕，浓缩比3.0，浓缩液经超滤(膜孔径0.02微米，温度室温，压力0.4兆帕，错流速率3.6米/秒，800升/平方米/小时)后即为得到海藻液肥。马尾藻残渣与油茶饼粕、苹果皮、莴苣尾菜、白酒酿造废渣、鸡粪以质量比1:5:7:8:5:9堆积发酵，体积10立方米，高度90厘米，温度70℃，通过翻到发酵物料来控制温度，发酵时间20天。发酵结束得到优质固态有机肥。
实施例3。
将马尾藻用自来水洗净，再用自来水浸泡18小时，期间每2小时换水1次；浸泡后的马尾藻用刀切碎(宽：0.5厘米左右，长：5厘米左右)，碎马尾藻经胶体磨粉碎。粉碎后马尾藻泥与蒸馏水以体积比1:4混匀，悬浮液经高压均质机处理；均质机工作条件：压力20兆帕，循环次数4次，流量1000升/小时，室温条件。葛根粉生产过程产生的葛根渣预处理方法：用蒸馏水冲洗4次，置于烧杯中，葛根渣与8%漂白粉溶液以质量比1:3混匀，在摇床中振荡，按250转/分钟振荡6分钟后，转速调整为80转/分钟，温度控制在50℃，振荡时间18小时，振荡结束后葛根渣用蒸馏水冲洗4次，用于固定化酶。纤维素酶固定化方法：纤维素酶溶解于0.75摩尔/升磷酸缓冲液，缓冲液pH值为7.0，酶浓度为75克/升；预处理后葛根渣与纤维素酶溶液以质量比1:3混匀，在摇床中振荡，按200转/分钟振荡7分钟后，转速调整为60转/分钟，温度控制在35℃，振荡时间18小时，振荡结束后固定了纤维素酶的葛根渣用蒸馏水冲洗4次。碱性蛋白酶的固定化方法如下：碱性蛋白酶溶解于0.75摩尔/升磷酸缓冲液，缓冲液pH值为7.0，酶浓度为75克/升；预处理后的葛根渣与碱性蛋白酶溶液以质量比1:3混匀，在摇床中振荡，按200转/分钟振荡7分钟后，转速调整为60转/分钟，温度控制在40℃，振荡时间18小时，振荡结束后固定了碱性蛋白酶的葛根渣用蒸馏水冲洗4次。
预处理后马尾藻匀浆与蒸馏水以质量比1:3混匀，置于50升连续流动搅拌罐式反应器中，固定化纤维素酶置于与搅拌轴一起转动的金属网框内，按照马尾藻与酶质量比25:1添加固定化酶，调节pH至5.5，搅拌转速300转/分钟，搅拌7分钟后，搅拌转速调整为75转/分钟，温度控制在50℃；固定化酶生物催化转化1.5小时后，开始连续进料和出料，进出料速率均为0.4千克/小时，反应结束前0.75小时停止进料和出料。出料进入另一50升连续流动搅拌罐式反应器中，固定化碱性蛋白酶置于与搅拌轴一起转动的金属网框内，按酶浓度5000毫克/升添加固定化酶，调节pH至6.5，按250转/分钟搅拌6分钟后，搅拌转速调整为90转/分钟，温度控制在50℃；反应起始1.5小时后，开始连续进料和出料，进出料速率均为0.4千克/小时，反应结束前0.75小时停止进料和出料。出料的酶解液经离心（6000转/分钟，7分钟，室温条件）得到上清液和马尾藻残渣，上清液降膜蒸发技术进行浓缩，蒸发量250 升/小时，温度50℃，压力0.06兆帕，浓缩比2.7，浓缩液经超滤(膜孔径0.02微米，温度室温，压力0.4兆帕，错流速率3.6米/秒，800升/平方米/小时)后即为得到海藻液肥。马尾藻残渣与油茶饼粕、西瓜皮、生菜尾菜、白酒酿造废渣、鸡粪以质量比1:4:6:6:4:7堆积发酵，体积13立方米，高度90厘米，温度70℃，通过翻到发酵物料来控制温度，发酵时间15天。发酵结束得到优质固态有机肥。
对比例1。
将马尾藻用自来水洗净，再用自来水浸泡18小时，期间每2小时换水1次；浸泡后的马尾藻用刀切碎(宽：0.5厘米左右，长：5厘米左右)。碎马尾藻与蒸馏水以质量比1:2混匀，置于50升连续流动搅拌罐式反应器中，不添加固定化酶，调节pH至5.0，搅拌转速200转/分钟，搅拌5分钟后，搅拌转速调整为30转/分钟，温度控制在40℃；反应起始1小时后，开始连续进料和出料，进出料速率均为0.2千克/小时，反应结束前0.5小时停止进料和出料。出料进入另一50升连续流动搅拌罐式反应器中，不添加酶，调节pH至6.0，按200转/分钟搅拌4分钟后，搅拌转速调整为60转/分钟，温度控制在45℃；反应起始1小时后，开始连续进料和出料，进出料速率均为0.2千克/小时，反应结束前0.5小时停止进料和出料。出料液经离心（4000转/分钟，4分钟，室温条件）得到上清液和马尾藻残渣，上清液降膜蒸发技术进行浓缩，蒸发量200升/小时，温度45℃，压力0.05兆帕，浓缩比2.5，浓缩液经超滤(膜孔径0.02微米，温度室温，压力0.4兆帕，错流速率3.6米/秒，800升/平方米/小时)后即为得到海藻液肥，马尾藻残渣直接废弃。
对比例2。
将马尾藻用自来水洗净，再用自来水浸泡18小时，期间每2小时换水1次；浸泡后的马尾藻用刀切碎(宽：0.5厘米左右，长：5厘米左右)，碎马尾藻与蒸馏水以质量比1:5混匀，置于50升连续流动搅拌罐式反应器中，不添加酶，调节pH至6.0，搅拌转速400转/分钟，搅拌10分钟后，搅拌转速调整为120转/分钟，温度控制在60℃；反应起始2小时后，开始连续进料和出料，进出料速率均为0.5千克/小时，反应结束前1小时停止进料和出料。出料进入另一连续流动搅拌罐式反应器中，不添加酶，调节pH至7.5，按300转/分钟搅拌8分钟后，搅拌转速调整为120转/分钟，温度控制在60℃；反应起始2小时后，开始连续进料和出料，进出料速率均为0.5千克/小时，反应结束前1小时停止进料和出料。出料液经离心（8000转/分钟，10分钟，室温条件）得到上清液和马尾藻残渣，上清液降膜蒸发技术进行浓缩，蒸发量300 升/小时，温度65℃，压力0.08兆帕，浓缩比3.0，浓缩液经超滤(膜孔径0.02微米，温度室温，压力0.4兆帕，错流速率3.6米/秒，800升/平方米/小时)后即为得到海藻液肥。马尾藻残渣直接废弃。
对比例3。
市售普通叶面肥。
以上实施例1-3和对比例1-3的应用效果如下。
大田葡萄肥效试验。
试验地点：江西省吉安市吉安县横江镇。属中亚热带丘陵山市季风湿润气候，气候温和，日照丰富，四季分明，冬夏长，春秋短，雨量充沛，无霜期较长，年平均气温为17.5-18.6℃。
供试土壤：红壤土，养分含量为：有机质9.80克/千克，全氮186.25毫克/千克，速效磷5.89毫克/千克，速效钾45.66毫克/千克，土壤pH5.8。
供试品种：巨峰葡萄。
试验设计：本试验共设6个处理，具体处理见表1，每处理重复3次，随机区组排列，试验小区面积为667平方米。
试验于2016年进行，小区设置区间起垄，葡萄树栽种规格200株/亩，幼苗期750克叶面肥，兑水150公斤，搅拌均匀，叶面喷施一次；浆果生长期，1500克叶面肥，兑水150公斤，搅拌均匀叶面喷施一次。基肥及各处理田间管理方法相同，不喷施农药。
考察葡萄大褐斑病、黄叶病、黑腐病、裂果病等病害情况及称重法测定葡萄产量、分光光度法测定葡萄可溶性糖含量。
表1 海藻肥处理葡萄效果。
处理 叶面肥 施肥方式 裂果病等发病率（%） 葡萄产量（千克/亩） 可溶性糖含量（克/100克）
1 实施例1 幼苗、浆果生长各1次 5d 2850a 17.55c
2 实施例2 幼苗、浆果生长各1次 5d 2970a 18.48b
3 实施例3 幼苗、浆果生长各1次 5d 2960a 19.74a
4 对比例1 幼苗、浆果生长各1次 35b 2070c 14.12e
5 对比例2 幼苗、浆果生长各1次 41a 2080c 14.33e
6 对比例3 幼苗、浆果生长各1次 29c 2510b 15.58d
大田水稻肥效试验。
试验地点：江西省吉安市吉安县横江镇。属中亚热带丘陵山市季风湿润气候，气候温和，日照丰富，四季分明，冬夏长，春秋短，雨量充沛，无霜期较长，年平均气温为17.5-18.6℃。
供试土壤：红壤土，养分含量为：有机质9.60克/千克，全氮186.25毫克/千克，速效磷5.89毫克/千克，速效钾45.66毫克/千克，土壤pH5.8。
供试品种：Y两优1号。
试验设计：本试验共设6个处理，具体处理见表1，每处理重复3次，随机区组排列，试验小区面积为2000平方米。
试验于2016年进行，小区设置区间起垄，常规栽种规格，幼苗期1500克叶面肥，兑水150公斤，搅拌均匀，叶面喷施一次；抽穗生长期，3000克叶面肥，兑水150公斤，搅拌均匀叶面喷施一次。基肥及各处理田间管理方法相同，不喷施农药。
考察水稻稻瘟病、稻纹枯病、稻纹枯病、等病害情况及称重法测定水稻产量。
表2 海藻肥处理水稻效果。
处理 叶面肥 施肥方式 稻瘟病等发病率（%） 水稻产量（千克/亩）
1 实施例1 幼苗、抽穗生长各1次 6c 830a
2 实施例2 幼苗、抽穗生长各1次 6c 840b
3 实施例3 幼苗、抽穗生长各1次 5c 970a
4 对比例1 幼苗、抽穗生长各1次 22b 510d
5 对比例2 幼苗、抽穗生长各1次 21b 690c
6 对比例3 幼苗、抽穗生长各1次 28a 720c
大田西红柿肥效试验。
试验地点：江西省吉安市吉安县横江镇。属中亚热带丘陵山市季风湿润气候，气候温和，日照丰富，四季分明，冬夏长，春秋短，雨量充沛，无霜期较长，年平均气温为17.5-18.6℃。
供试土壤：红壤土，养分含量为：有机质9.80克/千克，全氮186.25毫克/千克，速效磷5.89毫克/千克，速效钾45.66毫克/千克，土壤pH5.8。
供试品种：霞粉西红柿。
试验设计：本试验共设6个处理，具体处理见表1，每处理重复3次，随机区组排列，试验小区面积为667平方米。
试验于2016年进行，小区设置区间起垄，西红柿栽种规格500株/亩，幼苗期500克叶面肥，兑水100公斤，搅拌均匀，叶面喷施一次；挂果生长期，1000克叶面肥，兑水100公斤，搅拌均匀叶面喷施一次。基肥及各处理田间管理方法相同，不喷施农药。
考察西红柿枯萎病、菌核病、黄萎病等病害情况及称重法测定西红柿产量。
表3 海藻肥处理西红柿效果。
处理 叶面肥 施肥方式 枯萎病等发病率（%） 西红柿产量（千克/亩）
1 实施例1 幼苗、浆果生长各1次 4c 4400a
2 实施例2 幼苗、浆果生长各1次 4c 4350a
3 实施例3 幼苗、浆果生长各1次 5c 4410a
4 对比例1 幼苗、浆果生长各1次 29b 3470c
5 对比例2 幼苗、浆果生长各1次 27b 3490c
6 对比例3 幼苗、浆果生长各1次 38a 3650b
从表1、2和3试验结果可以看出，不同施肥处理对葡萄裂果病等病害发病率、葡萄产量和可溶性糖含量的影响达到显著差异水平，可溶性糖含量高低与葡萄品质相关。可溶性糖含量越高，葡萄品质越佳。不同施肥处理对水稻稻瘟病等病害发病率和西红柿枯萎病等病害发病率、水稻和西红柿产量的影响达到显著差异水平。大田葡萄、水稻和西红柿肥效试验实施例2制备得到的海藻肥施用后葡萄、水稻和西红柿产量都是最高，葡萄、水稻和西红柿发病率都是最低。从试验结果中可以得出，本发明海藻肥能促进葡萄、水稻和西红柿生长，有效防治葡萄、水稻和西红柿病害。

Claims (7)

1.一种以马尾藻为原料的海藻肥制备方法，其特征是按以下步骤：
(1) 马尾藻预处理：将马尾藻用自来水洗净；再用自来水浸泡18小时，期间每2小时换水1次；浸泡后的马尾藻用刀切碎，碎马尾藻经胶体磨粉碎；粉碎后马尾藻泥与蒸馏水以体积比1:2~5混匀，悬浮液经高压均质机处理；均质机工作条件：压力15~30兆帕，循环次数3~5次，流量1000升/小时，室温条件；
(2) 第一步酶解反应：预处理后马尾藻匀浆与蒸馏水以质量比1:2~5混匀，置于连续流动搅拌罐式反应器中，纤维素酶经葛根渣固定化，固定化纤维素酶置于与搅拌轴一起转动的金属网框内，按照马尾藻与纤维素酶质量比5~50:1添加固定化纤维素酶，调节pH至5.0~6.0，搅拌转速200~400转/分钟，搅拌5~10分钟后，搅拌转速调整为30~120转/分钟，温度控制在40~60℃；固定化纤维素酶生物催化转化1~2小时后，开始连续进料和出料，反应结束前0.5~1小时停止进料和出料；
第二步酶解反应：步骤(2)中出料进入另一连续流动搅拌罐式反应器中，碱性蛋白酶经葛根渣固定化，固定化碱性蛋白酶置于与搅拌轴一起转动的金属网框内，按碱性蛋白酶浓度100~10000毫克/升添加固定化碱性蛋白酶，调节pH至6.0~7.5，按200~300转/分钟搅拌4~8分钟后，搅拌转速调整为60~120转/分钟，温度控制在45~60℃；反应起始1~2小时后，开始连续进料和出料，反应结束前0.5~1小时停止进料和出料；
(4) 步骤(3)得到的酶解液室温条件下，4000~8000转/分钟，离心4~10分钟，得到上清液和马尾藻残渣，上清液降膜蒸发技术进行浓缩，蒸发量200~300 升/小时，温度45~65℃，压力0.04~0.08兆帕，浓缩比2.5~3.0，浓缩液经超滤后即得到海藻液肥；
(5) 步骤(4)中的马尾藻残渣与油茶饼粕、果皮、尾菜、酿造废渣、鸡粪以质量比1:3~5:5~7:4~8:3~5:5~9堆积发酵，体积10~15立方米，高度80~100厘米，温度65~80℃，通过翻到发酵物料来控制温度，发酵时间10~20天；发酵结束得到优质固态有机肥。
2.根据权利要求1所述的一种以马尾藻为原料的海藻肥制备方法，其特征是步骤(2)中采取连续进料和出料方式，速率保持一致，为0.2~0.5千克/小时。
3.根据权利要求1所述的一种以马尾藻为原料的海藻肥制备方法，其特征是步骤(2)中所述葛根渣预处理方法为：葛根粉生产过程产生的葛根渣用蒸馏水冲洗3~5次，置于烧杯中，葛根渣与3%~10%漂白粉溶液以质量比1:1~5混匀，在摇床中振荡，按200~300转/分钟振荡2~10分钟后，转速调整为40~120转/分钟，温度控制在40~60℃，振荡时间12~24小时，振荡结束后葛根渣用蒸馏水冲洗3~5次。
4.根据权利要求1所述的一种以马尾藻为原料的海藻肥制备方法，其特征是步骤(2)中所述纤维素酶固定化方法为：纤维素酶溶解于0.5~1.0摩尔/升磷酸缓冲液，缓冲液pH值为6.5~7.5，酶浓度为50~100克/升；预处理后葛根渣与纤维素酶溶液以质量比1:1~5混匀，在摇床中振荡，按160~240转/分钟振荡4~10分钟后，转速调整为40~80转/分钟，温度控制在30~45℃，振荡时间12~24小时，振荡结束后固定了纤维素酶的葛根渣用蒸馏水冲洗3~5次。
5.根据权利要求1所述的一种以马尾藻为原料的海藻肥制备方法，其特征是步骤(3)中采取连续进料和出料方式，速率保持一致，为0.2~0.5千克/小时。
6.根据权利要求1所述的一种以马尾藻为原料的海藻肥制备方法，其特征是步骤(3)中所述的碱性蛋白酶固定化方法如下：碱性蛋白酶溶解于0.5~1.0摩尔/升磷酸缓冲液，缓冲液pH值为6.5~7.5，酶浓度为50~100克/升；预处理后葛根渣与碱性蛋白酶溶液以质量比1:1~5混匀，在摇床中振荡，按150~250转/分钟振荡4~10分钟后，转速调整为40~80转/分钟，温度控制在35~55℃，振荡时间12~24小时，振荡结束后固定了碱性蛋白酶的葛根渣用蒸馏水冲洗3~5次。
7.根据权利要求1所述的一种以马尾藻为原料的海藻肥制备方法，其特征是步骤(5)中所述的果皮为香蕉皮、西瓜皮或苹果皮，尾菜为大白菜、生菜或莴苣尾菜，酿造废渣为白酒酿造废渣。
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