CN111286518B - 一种可降解农药残留、降低重金属含量的生物刺激素制备方法 - Google Patents

一种可降解农药残留、降低重金属含量的生物刺激素制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可降解农药残留、降低重金属含量的生物刺激素制备方法，涉及生物刺激素。本发明采用含硒种子培养基培养盐沼鳞质霉菌，然后取盐沼鳞质霉菌菌丝进行发酵，在适当时机接入壳聚糖和皂荚壳分别发酵得到发酵液A、B，将50‑65%发酵液A和35‑50%发酵液B混合均匀，调节混合液pH至6.5‑7.0，即得该生物刺激素。采用该方法制取的生物刺激素经叶面喷施后可以有效促进植物生长，降解农作物体内农药残留85%以上，降低重金属含量80%以上。

Description

一种可降解农药残留、降低重金属含量的生物刺激素制备 方法
技术领域
本发明属于生物刺激素领域，具体涉及一种可降解农药残留、降低重金属含量的生物刺激素制备方法。
背景技术
我国是农业大国，农药和化肥是农业增产的主要依靠。然而，在利益驱动、害虫的农药抗性增强、地力持续下降等多种因素作用下，农药和化肥滥用情况十分严重，加上工业污染、大气污染等其他因素，导致土壤环境持续恶化，部分农作物、果品蔬菜及其制品中重金属和农药残留严重超标。重金属和农药残留在农产品中的积累不仅会显著影响农产品的数量与质量，更重要的是它将通过食物链进入人体，对人体新陈代谢及正常的生理作用产生明显损害，进而导致各种慢性或急性疾病的发生。因此，在目前农业增产暂无法完全脱离农药和化肥且土壤重金属污染修复难度极大的现实情况下，如何解决农产品重金属和农药残留问题已成为保障人民生命安全、增强消费者信心、促进现代农业产业健康发展的关键。
目前已有发明专利涉及到同时降低农药残留和重金属含量，其中专利“一种含硒农药残留清除剂”（ZL102388868）是在中药提取液中直接添加亚硒酸钾或亚硒酸钠，专利“一种缓释可降解残留农药、降低重金属含量的土壤硒肥及其制备方法” （ZL102391047）是在土壤肥料中添加亚硒酸钾，专利“一种可以消除残留农药和降低农产品重金属含量的方法”（申请号：201210355944.1）是在中药提取液中添加亚硒酸钾。这些专利发明的方法都可以同时降低农产品中残留农药和重金属含量，然而它们无一例外的都是采用在肥料中直接添加无机硒盐的方式，这可能会造成硒盐在土壤中大量累积或者被人体直接摄入的风险。已有研究表明，当土壤或肥料中硒盐过量会抑制作物生长，无机硒直接摄入对人体存在一定的毒害作用。因此，目前迫切需要一种安全无风险的能够同时降低农产品中农药残留和重金属含量的技术或产品。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可降解农药残留、降低重金属含量的生物刺激素制备方法，采用该方法制备的生物刺激素不仅可以促进植物生长，原位降低农作物中的农药残留和重金属含量，还没有二次污染风险。
本发明通过如下技术方案实现：
所述可降解农药残留、降低重金属含量的生物刺激素制备方法包括以下步骤：
（1）将盐沼鳞质霉菌在含硒种子培养基中培养，使种子液中的菌体浓度达到4.0×108~5.70 × 108 CFU/mL。
（2）将（1）中种子液过滤得到的菌丝按照3~5%的接种量接入发酵培养基中进行发酵，控制发酵温度为26~28℃，通过震荡方式提供溶氧环境，发酵3~4 d后，向发酵液中加入0.1~0.2%的壳聚糖，控制发酵温度为28.5~30℃，继续发酵2~3d后，过滤除去发酵液中的菌丝，得到发酵液A。
（3）将（1）中种子液过滤得到的菌丝按照4~6%的接种量接入含有皂荚壳粉的发酵培养基中进行发酵，控制发酵温度为28.5~29℃，通过震荡方式提供溶氧环境，发酵3~4 d后，向发酵液中加入1~2%的乙醇，控制发酵温度为29.5~30.5℃，继续发酵2~3d后，过滤除去发酵液中的菌丝和杂质，得到发酵液B。
（4）将50~65%发酵液A、35~50%发酵液B混合均匀，利用壳寡糖溶液调节混合液pH至6.5~7.0即得到该生物刺激素。
所述盐沼鳞质霉菌（Apophysomyces spartina）2013年6月19日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心（位于中国北京市朝阳区北辰西路1号院3号），保藏号为CGMCCNo.7717。上述含硒种子培养基包括硒源0.5~2.5%，碳源1~6.5%，氮源0.5~3%，无机盐0.01~6%，余量为水，自然pH。其中，所述硒源为亚硒酸钠、亚硒酸钾、亚硒酸、二氧化硒中的一种或多种的任意比组合；所述碳源为葡萄糖、蔗糖、乳糖、果糖、麦芽糖、糖蜜中的任意一种或多种的任意比组合；所述氮源为蛋白胨、牛肉膏、酵母膏、酵母粉、玉米浆、豆饼粉、尿素中的任意一种或多种的任意比组合；所述无机盐为磷酸盐、硫酸盐、磷酸二氢盐、磷酸氢二盐中的任意一种或多种的任意比组合。
上述发酵培养基包括碳源1~6.5%，氮源0.5~3%，无机盐0.01~6%，余量为水，自然pH。
上述含皂荚壳粉的发酵培养基包括皂荚壳粉3~5%，碳源1~6.5%，氮源0.5~3%，无机盐0.01~6%，余量为水，自然pH。
上述发酵培养基的碳源为蔗糖、麦芽糖、甘油、淀粉、糖蜜中的任意一种或多种的任意比组合；所述氮源为玉米浆、豆饼粉、尿素、(NH4)2SO4、NH4Cl、(NH4)2HPO4或NH4NO3中的任意一种或多种的任意比组合；所述无机盐为磷酸盐、硫酸盐、磷酸二氢盐、磷酸氢二盐中的任意一种或多种的任意比组合。
上述壳聚糖的脱乙酰度＞80%，壳寡糖聚合度为10~20，壳寡糖溶液浓度为任意浓度。
上述皂荚壳粉为脱除皂荚豆后废弃的皂荚外壳经干燥、粉碎后过20目筛得到。
有益效果：
本发明与现有技术相比，采用该方法制取的生物刺激素经叶面喷施后可以有效促进植物生长，降解农作物体内农药残留85%以上，降低重金属含量80%以上。同时，该生物刺激素可以与农药一起喷施，省工省力，环境友好，没有二次污染风险。
具体实施方法
下面详述四实施例，但是它并不限于这些实施例中的任一个或类似实例。
实施例一：制备一种可降解农药残留、降低重金属含量的生物刺激素
（1）按照下列成分配制含硒种子培养基：质量比1:1的亚硒酸钾和亚硒酸钠组合物0.6%，葡萄糖2%，质量比1:3的牛肉膏和豆饼粉组合物1%，磷酸亚铁0.4%，余量为水，自然pH。将盐沼鳞质霉菌接种到含硒种子培养基中培养，控制培养温度为28℃，通过震荡方式提供溶氧环境，培养5d左右后使种子液中的菌体浓度达到5.22 × 108 CFU/mL，最后将种子液过滤得到菌丝备用。
（2）按照下列成分配制发酵培养基：淀粉2.2%，豆饼粉1.5%，硫酸镁0.04%，余量为水，自然pH。将（1）中种子液过滤得到的菌丝按照3%的接种量接入发酵培养基中进行发酵。控制发酵温度为27℃，通过震荡方式提供溶氧环境，发酵3d后，向发酵液中加入0.11%的壳聚糖（脱乙酰度＞80%），控制发酵温度为28.5℃，继续发酵2d后，过滤除去发酵液中的菌丝，得到发酵液A。
（3）取脱除皂荚豆后废弃的皂荚外壳经干燥、粉碎后过20目筛得到皂荚壳粉。按照下列成分配制发酵培养基：皂荚壳粉3.5%，质量比为1:3:1的蔗糖、麦芽糖和甘油组合物2.8%，质量比为2:1:2的豆饼粉、尿素和(NH4)2SO4组合物2.5%，磷酸二氢钠0.05%，余量为水，自然pH。将（1）中种子液过滤得到的菌丝按照4.5%的接种量接入含有皂荚壳粉的发酵培养基中进行发酵，控制发酵温度为28.9℃，通过震荡方式提供溶氧环境，发酵4 d后，向发酵液中加入1.5%的乙醇，控制发酵温度为29.5℃，继续发酵3d后，过滤除去发酵液中的菌丝和杂质，得到发酵液B。
（4）将55%发酵液A、45%发酵液B混合均匀，利用浓度为1%的壳寡糖（聚合度为10~20）溶液调节混合液pH至6.5即得到生物刺激素(a)。
实施例二：制备一种可降解农药残留、降低重金属含量的生物刺激素
（1）按照下列成分配制含硒种子培养基：质量比1:2:1的亚硒酸钾、亚硒酸钠和亚硒酸组合物1.5%，质量比1:3的蔗糖和糖蜜组合物2.6%，蛋白胨1.6%，硫酸镁0.55%，余量为水，自然pH。将盐沼鳞质霉菌接种到含硒种子培养基中培养，控制培养温度为28℃，通过震荡方式提供溶氧环境，培养5d左右后使种子液中的菌体浓度达到4.68 × 108 CFU/mL，最后将种子液过滤得到菌丝备用。
（2）按照下列成分配制发酵培养基：质量比为1:3:2的甘油、淀粉和糖蜜组合物3%，质量比为3:2的玉米浆和尿素组合物1.0%，质量比为1:2的磷酸氢二钾和硫酸镁0.1%，余量为水，自然pH。将（1）中种子液过滤得到的菌丝按照4%的接种量接入发酵培养基中进行发酵。控制发酵温度为28℃，通过震荡方式提供溶氧环境，发酵3d后，向发酵液中加入0.2%的壳聚糖（脱乙酰度＞80%），控制发酵温度为29℃，继续发酵3d后，过滤除去发酵液中的菌丝，得到发酵液A。
（3）取脱除皂荚豆后废弃的皂荚外壳经干燥、粉碎后过20目筛得到皂荚壳粉。按照下列成分配制发酵培养基：皂荚壳粉4.0%，淀粉3.3%，尿素1.0%，磷酸二氢钾0.8%，余量为水，自然pH。将（1）中种子液过滤得到的菌丝按照4.0%的接种量接入含有皂荚壳粉的发酵培养基中进行发酵，控制发酵温度为29℃，通过震荡方式提供溶氧环境，发酵3d后，向发酵液中加入2%的乙醇，控制发酵温度为30℃，继续发酵3d后，过滤除去发酵液中的菌丝和杂质，得到发酵液B。
（4）将60%发酵液A、40%发酵液B混合均匀，利用浓度为0.1%的壳寡糖（聚合度为10~20）溶液调节混合液pH至6.8即得到生物刺激素(b)。
实施例三 一种可降解农药残留、降低重金属含量的生物刺激素在水稻上的应用
在水稻扬花期前15天，将实施例一和例二中制备的生物刺激素a和b分别按照每亩30mL的用量兑水稀释600倍进行叶面喷施一次，阳性对照（c）采用市售某品牌可降农残和重金属的叶面肥，按照使用说明每亩用40mL兑水稀释500倍喷施一次，对照（CK）则用等量水进行叶面喷施一次，待水稻收获时分别测定各试验地稻米亩产量、稻米中的农药残留和重金属含量，结果如下表1（ND表示未检出）。
应用结果表明，与阳性对照和对照相比，采用本方法制备的生物刺激素不仅可以大幅提高水稻产量，还可以显著降解农药残留，降低重金属含量。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
实施例四 一种可降解农药残留、降低重金属含量的生物刺激素在茶叶上的应用
在茶叶采摘前15天，将实施例一和例二中制备的生物刺激素a和b分别按照每亩40mL的用量兑水稀释500倍进行叶面喷施一次，阳性对照（c）采用市售某品牌可降农残和重金属的叶面肥，按照使用说明每亩用50mL兑水稀释500倍喷施一次，对照（CK）则用等量水进行叶面喷施一次，待采茶后分别测定各试验地鲜茶中的农药残留和重金属含量，结果如下表2（ND表示未检出）。
Figure 932095DEST_PATH_IMAGE002
应用结果表明，与阳性对照和对照相比，采用本方法制备的生物刺激素可以显著降解茶叶中的农药残留，降低其重金属含量。

Claims (9)

1.一种可降解农药残留、降低重金属含量的生物刺激素制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：
（1）将盐沼鳞质霉菌在含硒种子培养基中培养，使种子液中的菌体浓度达到4.0×108~5.70×108 CFU/mL；
（2）将（1）中种子液过滤得到的菌丝按照3~5%的接种量接入发酵培养基中进行发酵，控制发酵温度为26~28℃，通过震荡方式提供溶氧环境，发酵3~4 d后，向发酵液中加入0.1~0.2%的壳聚糖，控制发酵温度为28.5~30℃，继续发酵2~3d后，过滤除去发酵液中的菌丝，得到发酵液A；
（3）将（1）中种子液过滤得到的菌丝按照4~6%的接种量接入含有皂荚壳粉的发酵培养基中进行发酵，控制发酵温度为28.5~29℃，通过震荡方式提供溶氧环境，发酵3~4 d后，向发酵液中加入1~2%的乙醇，控制发酵温度为29.5~30.5℃，继续发酵2~3d后，过滤除去发酵液中的菌丝和杂质，得到发酵液B；
（4）将50~65%发酵液A、35~50%发酵液B混合均匀，利用壳寡糖溶液调节混合液pH至6.5~7.0即得到该生物刺激素；
所述盐沼鳞质霉菌（Apophysomyces spartina）保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCCNo.7717。
2.如权利要求1所述的生物刺激素制备方法，其特征在于：所述含硒种子培养基包括硒源0.5~2.5%，碳源1~6.5%，氮源0.5~3%，无机盐0.01~6%，余量为水，自然pH。
3.如权利要求1所述的生物刺激素制备方法，其特征在于：所述种子培养基中的硒源为亚硒酸钠、亚硒酸钾、亚硒酸、二氧化硒中的一种或多种的任意比组合；所述碳源为葡萄糖、蔗糖、乳糖、果糖、麦芽糖、糖蜜中的任意一种或多种的任意比组合；所述氮源为蛋白胨、牛肉膏、酵母膏、酵母粉、玉米浆、豆饼粉、尿素中的任意一种或多种的任意比组合；所述无机盐为磷酸盐、硫酸盐、磷酸二氢盐、磷酸氢二盐中的任意一种或多种的任意比组合。
4.如权利要求1所述的生物刺激素制备方法，其特征在于：所述发酵培养基包括碳源1~6.5%，氮源0.5~3%，无机盐0.01~6%，余量为水，自然pH。
5.如权利要求1所述的生物刺激素制备方法，其特征在于：所述含皂荚壳粉的发酵培养基包括皂荚壳粉3~5%，碳源1~6.5%，氮源0.5~3%，无机盐0.01~6%，余量为水，自然pH。
6.如权利要求1所述的生物刺激素制备方法，其特征在于：所述发酵培养基的碳源为蔗糖、麦芽糖、甘油、淀粉、糖蜜中的任意一种或多种的任意比组合；所述氮源为玉米浆、豆饼粉、尿素、(NH4)2SO4、NH4Cl、(NH4)2HPO4或NH4NO3中的任意一种或多种的任意比组合；所述无机盐为磷酸盐、硫酸盐、磷酸二氢盐、磷酸氢二盐中的任意一种或多种的任意比组合。
7.如权利要求1所述的生物刺激素制备方法，其特征在于：所述的壳聚糖脱乙酰度＞80%。
8.如权利要求1所述的生物刺激素制备方法，其特征在于：所述的皂荚壳粉为脱除皂荚豆后废弃的皂荚外壳经干燥、粉碎后过20目筛得到。
9.如权利要求1所述的生物刺激素制备方法，其特征在于：所述的壳寡糖聚合度为10~20，壳寡糖溶液浓度为任意浓度。
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