CN107998686A - 一种用于提取高抑菌活性腐殖酸盐的提取剂及其提取方法和应用 - Google Patents

一种用于提取高抑菌活性腐殖酸盐的提取剂及其提取方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于腐殖酸提取分离技术领域，具体涉及一种用于提取高抑菌活性腐殖酸盐的提取剂及其提取方法和应用。该提取剂由碱金属氢氧化物和乙醇组成，具体提取方法为：将富含腐殖酸原料进行干燥，筛分，加入到碱金属氢氧化物的乙醇溶液中，室温下剧烈震荡1‑4h，离心分离，得上清液；然后将上清液浓缩，透析除去盐基离子，干燥得到高抑菌活性腐殖酸盐粉末固体。本发明通过有机无机配合提取剂，从多种富含腐殖酸的原料中提取高抑菌活性的腐殖酸盐，提取方法操作方便，产品分离容易，所得腐殖酸盐对土壤中植物致病真菌具有广谱抑菌性。

Description

一种用于提取高抑菌活性腐殖酸盐的提取剂及其提取方法和 应用
技术领域
本发明属于腐殖酸提取分离技术领域，具体涉及一种用于提取高抑菌活性腐殖酸盐的提取剂及其提取方法和应用。
背景技术
腐殖质(humic substance)是动植物残体通过一系列物理化学反应、生物分解及合成反应而形成的一类难分解的天然高分子化合物，是地球上分布最广泛的有机物。腐殖酸是腐殖质中的活性物质，含有羧基、羰基、酚羟基、醇羟基和甲氧基等多种官能团，这些官能团的存在使得腐殖酸具有离子交换、缓冲性能、络合能力、氧化-还原特性以及生理活性等特殊性质。腐殖酸的原料来源主要可以分成煤类物质(如泥炭、褐煤和风化煤)和土壤、水体等非煤物质，其中煤类物质是商业腐殖酸的主要原料。
在农业领域，国内外大量的研究表明腐殖酸(盐)可以作为植物激活剂，刺激根系的生长，增加作物产量。常见的工业腐殖酸提取方法采用氢氧化钠或氢氧化钾在80℃以上温度提取，然后经浓缩成符合要求的腐殖酸液体或经过干燥得到粉状产品，例如专利文献CN105153434A公开了一种从粗煤泥中提取腐殖酸的工艺，包括水洗、脱酯、酸洗、抽屉、酸析、碱溶、酸析等步骤，该工艺能够获得高收率和高纯度的腐殖酸，特别是重金属、砷盐和放射性物质的含量达到最低。最新的研究发现了土壤腐殖酸(盐)对多种植物致病真菌也具有抑菌活性，这与腐殖酸(盐)中含有的活性成分有关，但是不同来源腐殖酸(盐)的化学组成差异很大，化学结构的差异会使腐殖酸对致病真菌表现出不同的生物活性。然而上述专利文献中并未涉及如何提高腐殖酸的抑菌活性。因此如何能够充分地提取各种原料中的生物活性成分，且提取剂组分少、提取方法简单易操作，腐殖酸(盐)的抑菌活性高，是本领域技术人员面临的一个亟待解决的重要问题。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的腐殖酸盐提取方法复杂、抑菌活性低的缺陷，从而提供一种用于提取高抑菌活性腐殖酸盐的提取剂及其提取方法和应用。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
一种用于提取高抑菌活性腐殖酸盐的提取剂，由碱金属氢氧化物和乙醇组成。
优选的，提取剂中所述碱金属氢氧化物的浓度为0.05-0.15mol/L。
优选的，所述碱金属氢氧化物为氢氧化钾或氢氧化钠。
一种高抑菌活性腐殖酸盐的提取方法，包括以下步骤：
(1)将富含腐殖酸原料进行干燥，筛分，加入到碱金属氢氧化物的乙醇溶液中，室温下剧烈震荡1-4h，离心分离，得上清液；
(2)将上清液浓缩，透析除去盐基离子，干燥得到高抑菌活性腐殖酸盐粉末固体。
优选的，所述碱金属氢氧化物的乙醇溶液的浓度为0.05-0.15mol/L。
优选的，所述碱金属氢氧化物为氢氧化钾或氢氧化钠。
优选的，剧烈震荡的的频率为800-1200rpm。
进一步地，所述离心分离的条件为：转速3000-5000rpm，离心分离时间3-8min.
进一步地，所述浓缩的具体操作为将上清液加入旋转蒸发器中，在温度35-45℃条件下进行真空浓缩，回收乙醇。
进一步地，将浓缩后的产品转移到透析袋中，放入蒸馏水中透析12-24h。
进一步地，所述富含腐殖酸原料为泥炭、褐煤、风化煤、腐熟粪肥、腐解秸秆、湖泊底泥、土壤。
一种上述高抑菌活性腐殖酸盐在抑制植物致病真菌中的应用。
进一步地，所述植物致病真菌包括黄瓜灰霉病菌(Botrytis cinerea)，番茄早疫病菌(Alternaria solani)，辣椒疫霉病菌(Phytophthora capsici)，油菜菌核病菌(Sclerotinia sclerotiorum)，苹果轮纹病菌(Physalospora piricola)，玉米小斑病菌(Bipolaris maydis)，小麦纹枯病菌(Rhizoctonia cerealis)，水稻恶苗病菌(Fusariummoniliforme)，小麦赤霉菌(Fusarium graminearum)，花生褐斑菌(Cercosporaarachidicola Hori)。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的用于提取高抑菌活性腐殖酸盐的提取剂，由碱金属氢氧化物和乙醇组成，组分简单，原料易得。
2.本发明提供的提取高抑菌活性腐殖酸盐的提取方法，通过有机无机配合提取剂，可以从多种富含腐殖酸的原料中提取高抑菌活性的腐殖酸盐，提取方法操作方便，产品分离容易，所得腐殖酸盐对土壤中植物致病真菌具有广谱抑菌性。
3.本发明提供的高抑菌活性腐殖酸盐的应用，将所提取得到的腐殖酸盐制成腐殖酸抑菌剂，通过和土壤混合可以减少土壤中植物致病真菌，缓解土壤真菌病害，通过土壤混合和叶面喷施还可以促进作物生长，提高作物产量。
具体实施方式
实施例1
一种用于提取高抑菌活性腐殖酸盐的提取剂，由氢氧化钾和乙醇组成，其中氢氧化钾的浓度为0.05mol/L。将称量好的氢氧化钾加入到乙醇中，搅拌均匀即可。
实施例2
一种用于提取高抑菌活性腐殖酸盐的提取剂，由氢氧化钠和乙醇组成，其中氢氧化钾的浓度为0.15mol/L。将称量好的氢氧化钠加入到乙醇中，搅拌均匀即可。
实施例3
一种用于提取高抑菌活性腐殖酸盐的提取剂，由氢氧化钾和乙醇组成，其中氢氧化钾的浓度为0.1mol/L。将称量好的氢氧化钾加入到乙醇中，搅拌均匀即可。
实施例4
一种高抑菌活性腐殖酸钾的提取方法：将泥炭风干后过2mm筛，称取50g，加入0.1mol/L KOH乙醇溶液250mL于1000ml塑料瓶中，室温下剧烈振荡3h，振荡频率为1000rpm，然后4000rpm离心分离5min，保留上清液，将上清液加入旋转蒸发器中，在温度40℃条件下进行真空浓缩，回收乙醇，将浓缩后的产品转移到透析袋中，放入蒸馏水中透析20h，除去盐基离子，得到的腐殖酸钾进行干燥得到粉末固体。
实施例5
一种高抑菌活性腐殖酸钠的提取方法：将泥炭风干后过2mm筛，称取50g，加入0.1mol/L NaOH乙醇溶液250mL于1000ml塑料瓶中，室温下剧烈振荡3h，振荡频率为1000rpm，然后4000rpm离心分离5min，保留上清液，将上清液加入旋转蒸发器中，在温度40℃条件下进行真空浓缩，回收乙醇，将浓缩后的产品转移到透析袋中，放入蒸馏水中透析20h，除去盐基离子，得到的腐殖酸钠进行干燥得到粉末固体。
实施例6
一种高抑菌活性腐殖酸钾的提取方法：将风化煤风干后过2mm筛，称取50g，加入0.05mol/L KOH乙醇溶液250mL于1000ml塑料瓶中，室温下剧烈振荡4h，振荡频率为1200rpm，然后5000rpm离心分离3min，保留上清液，将上清液加入旋转蒸发器中，在温度35℃条件下进行真空浓缩，回收乙醇，将浓缩后的产品转移到透析袋中，放入蒸馏水中透析12h，除去盐基离子，得到的腐殖酸钾进行干燥得到粉末固体。
实施例7
一种高抑菌活性腐殖酸钾的提取方法：将腐熟牛粪风干后过2mm筛，称取50g，加入0.15mol/L KOH乙醇溶液250mL于1000ml塑料瓶中，室温下剧烈振荡1h，振荡频率为800rpm，然后3000rpm离心分离8min，保留上清液，将上清液加入旋转蒸发器中，在温度45℃条件下进行真空浓缩，回收乙醇，将浓缩后的产品转移到透析袋中，放入蒸馏水中透析24h，除去盐基离子，得到的腐殖酸钾进行干燥得到粉末固体。
对比例1
一种腐殖酸钾的提取方法：将泥炭风干后过2mm筛，称取50g，加入0.1mol/L KOH水溶液250mL于1000ml塑料瓶中，室温下剧烈振荡3h，振荡频率为1000rpm，然后4000rpm离心分离5min，保留上清液，将上清液加入旋转蒸发器中，在温度40℃条件下进行真空浓缩，将浓缩后的产品转移到透析袋中，放入蒸馏水中透析20h，除去盐基离子，得到的腐殖酸钾进行干燥得到粉末固体。
对比例2
一种腐殖酸钾的提取方法：将泥炭风干后过2mm筛，称取50g，加入0.1mol/L K4P2O7(焦磷酸钾)和0.1mol/L KOH水溶液各125mL于1000ml塑料瓶中，室温下剧烈振荡3h，振荡频率为1000rpm，然后4000rpm离心分离5min，保留上清液，将上清液加入旋转蒸发器中，在温度40℃条件下进行真空浓缩，将浓缩后的产品转移到透析袋中，放入蒸馏水中透析20h，除去盐基离子，得到的腐殖酸钾进行干燥得到粉末固体。
对比例3
一种腐殖质的提取方法：将泥炭风干后过2mm筛，称取50g，加入0.1mol/L KOH甲醇溶液250mL于1000ml塑料瓶中，室温下剧烈振荡3h，振荡频率为1000rpm，然后4000rpm离心分离5min，保留上清液，将上清液加入旋转蒸发器中，在温度40℃条件下进行真空浓缩，回收甲醇，将浓缩后的产品转移到透析袋中，放入蒸馏水中透析20h，除去盐基离子，得到的腐殖酸钾进行干燥得到粉末固体。
对比例4
一种腐殖质的提取方法：将泥炭风干后过2mm筛，称取50g，加入乙醇250mL于1000ml塑料瓶中，室温下剧烈振荡3h，振荡频率为1000rpm，然后4000rpm离心分离5min，保留上清液，将上清液加入旋转蒸发器中，在温度40℃条件下进行真空浓缩，回收乙醇，得到的腐殖质进行干燥得到粉末固体。
对比例5
一种腐殖质的提取方法：将泥炭风干后过2mm筛，称取50g，加入乙醇160mL、二氯甲烷80mL于1000ml塑料瓶中，室温下剧烈振荡3h，振荡频率为1000rpm，然后4000rpm离心分离5min，保留上清液，将上清液加入旋转蒸发器中，在温度40℃条件下进行真空浓缩，得到的腐殖质进行干燥得到粉末固体。
对比例6
一种腐殖酸的提取方法，将泥炭风干后过2mm筛，称取50g，加入0.1mol L-1KOH乙醇溶液250mL于1000ml塑料瓶中，室温下剧烈振荡3h，震荡频率为1000rpm，4000rpm离心分离5min，保留上清液。向上清液中加入6M的HCL，调节pH值到1，冰箱4℃静置6h，将其加入旋转蒸发器中，在温度40℃条件下进行真空浓缩，浓缩回收乙醇，加入水，其中的沉淀即为腐殖酸，然后4000rpm离心10min，得到腐殖酸沉淀，干燥得到粉末固体。
实验例
1.腐殖酸抑菌活性测试：
为了测试提取得到腐殖酸(盐)和腐殖质的抑菌能力，本发明将所得腐殖酸(盐)和腐殖质对多种致病真菌的抑制活性，进行综合评价。本项目选取以下10种植物致病真菌进行抑菌活性测试试验：黄瓜灰霉病菌(Botrytis cinerea)，番茄早疫病菌(Alternariasolani)，辣椒疫霉病菌(Phytophthora capsici)，油菜菌核病菌(Sclerotiniasclerotiorum)，苹果轮纹病菌(Physalospora piricola)，玉米小斑病菌(Bipolarismaydis)，小麦纹枯病菌(Rhizoctonia cerealis)，水稻恶苗病菌(Fusariummoniliforme)，小麦赤霉菌(Fusarium graminearum)，花生褐斑菌(Cercosporaarachidicola Hori)。离体杀菌测试，菌丝生长速率测定法(平皿法)：将本发明实施例和对比例得到的腐殖酸盐、腐殖质和腐殖酸的固体粉末用DMSO(二甲基亚砜)溶解，并用含有200ug mL-1乳化剂的水稀释到50mg L-1，吸取1mL检测液到无菌培养皿中(直径9cm)，加入9mL的琼脂培养基；设不加腐殖酸检测液的对照(1mL含乳化剂的水+9mL琼脂培养基)。菌丝的接种环直径约4mm，将致病真菌接种至添加各种腐殖酸样品的培养皿的中间位置，25℃培养72h，计录菌丝体的生长状况，每个处理3个重复。通过以下公式计算抑菌效果：
抑制率(％)＝(对照平均菌丝直径-处理平均菌丝直径)/对照平均菌丝直径×100。
抑菌活性测试结果：
表1展示了本发明实施例和对比例用不同方法提取得到的腐殖酸(盐)、腐殖质的抑制率的大小。结果表明，实施例4得到的样品腐殖酸钾的综合抑菌效果最好。
表1.本发明所得样品(50mg/L)对10种植物致病真菌的抑制率
从上述抑菌活性测试结果可知，本发明实施例提取的腐殖酸盐中抑菌活性组分更多，且通过KOH或NaOH的乙醇溶液进行提取，方法简单，乙醇可以重复回收利用，得到的腐殖酸盐样品抑菌活性较高。
2.田间应用效果案例
田间2m2的微区实验，处理1：根区施用市售普通氮肥，处理2：根区施用氮肥配合本发明实施例和对比例所得腐殖酸(盐)、腐殖质。在2017年早稻进行实验，实验结果如下表，结果表明在水稻根区土壤中混入本发明实施例样品的水稻最高增产了11.1％。
表2本发明所得样品田间应用效果数据
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (13)

1.一种用于提取高抑菌活性腐殖酸盐的提取剂，其特征在于，由碱金属氢氧化物和乙醇组成。
2.根据权利要求1所述的用于提取高抑菌活性腐殖酸的提取剂，其特征在于，提取剂中所述碱金属氢氧化物的浓度为0.05-0.15mol/L。
3.根据权利要求1所述的用于提取高抑菌活性腐殖酸的提取剂，其特征在于，所述碱金属氢氧化物为氢氧化钾或氢氧化钠。
4.一种高抑菌活性腐殖酸盐的提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将富含腐殖酸原料进行干燥，筛分，加入到碱金属氢氧化物的乙醇溶液中，室温下剧烈震荡1-4h，离心分离，得上清液；
(2)将上清液浓缩，透析除去盐基离子，干燥得到高抑菌活性腐殖酸盐粉末固体。
5.根据权利要求4所述的高抑菌活性腐殖酸盐的提取方法，其特征在于，所述碱金属氢氧化物的乙醇溶液的浓度为0.05-0.15mol/L。
6.根据权利要求4所述的高抑菌活性腐殖酸盐的提取方法，其特征在于，所述碱金属氢氧化物为氢氧化钾或氢氧化钠。
7.根据权利要求4所述的高抑菌活性腐殖酸盐的提取方法，其特征在于，剧烈震荡的的频率为800-1200rpm。
8.根据权利要求4所述的高抑菌活性腐殖酸盐的提取方法，其特征在于，所述离心分离的条件为：转速3000-5000rpm，离心分离时间3-8min。
9.根据权利要求4所述的高抑菌活性腐殖酸盐的提取方法，其特征在于，所述浓缩的具体操作为将上清液加入旋转蒸发器中，在温度35-45℃条件下进行真空浓缩，回收乙醇。
10.根据权利要求4所述的高抑菌活性腐殖酸盐的提取方法，其特征在于，将浓缩后的产品转移到透析袋中，放入蒸馏水中透析12-24h。
11.根据权利要求4所述的高抑菌活性腐殖酸盐的提取方法，其特征在于，所述富含腐殖酸原料为泥炭、褐煤、风化煤、腐熟粪肥、腐解秸秆、湖泊底泥、土壤。
12.一种权利要求1-11任一项所述高抑菌活性腐殖酸盐在抑制植物致病真菌中的应用。
13.根据权利要求12所述的应用，其特征在于，所述植物致病真菌包括黄瓜灰霉病菌(Botrytis cinerea)，番茄早疫病菌(Alternaria solani)，辣椒疫霉病菌(Phytophthoracapsici)，油菜菌核病菌(Sclerotinia sclerotiorum)，苹果轮纹病菌(Physalosporapiricola)，玉米小斑病菌(Bipolaris maydis)，小麦纹枯病菌(Rhizoctonia cerealis)，水稻恶苗病菌(Fusarium moniliforme)，小麦赤霉菌(Fusarium graminearum)，花生褐斑菌(Cercospora arachidicola Hori)。
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