一種海藻液體肥料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種海藻液體肥料的制備方法，以海藻為原料，依次包括以下步驟：鮮海藻打漿破碎或干海藻浸泡溶脹后打漿破碎、超聲波提取、固液分離、固體海藻再次堿提取、海藻提取液和常用肥料復(fù)配得到海藻液體肥料。本發(fā)明可以顯著提高海藻中活性成分的提取效率，與傳統(tǒng)化學(xué)提取方法相比，由于采用了溫和的方法，如超聲波提取，相對低溫，稀酸/稀堿輔助超聲波提取，明顯縮短堿提取時間等，本發(fā)明的工藝技術(shù)也能夠在提取過程中顯著的保存活性成分的活性，從而得到高活性的海藻提取液及其產(chǎn)品。
【專利說明】一種海藻液體肥料的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種肥料的制備方法，具體說是一種海藻液體肥料的制備方法，更具體的說，涉及從海帶、巨藻、馬尾藻、泡葉藻、滸苔等海藻中的一種以上提取海藻多糖、酚類多聚化合物、甘露醇、甜菜堿、植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)(細(xì)胞分裂素、赤霉素、生長素、和脫落酸等)和氮、磷、鉀、及微量元素(鐵、硼、鉬、碘等)等活性成分，并利用這些活性成分復(fù)配形成天然有機肥料，用于促進(jìn)植物生長，增產(chǎn)增收，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。
技術(shù)背景
[0002]我國單位面積上化肥的施用量已居世界首位，化肥施用量是世界平均水平的3倍，發(fā)達(dá)國家的6倍，長期施用化肥已使農(nóng)田生態(tài)環(huán)境、土壤的理化性質(zhì)以及土壤有效菌群受到了不同程度的破壞，對農(nóng)作物的品質(zhì)影響很大。尤其是過多施用單質(zhì)化肥如氮素肥料，使土壤板結(jié)加劇，土壤肥力下降，使農(nóng)作物產(chǎn)品的品質(zhì)和營養(yǎng)難以滿足人們的需要，更達(dá)不到綠色食品的要求，而且過量的化肥進(jìn)入深層土壤、地下水和河流還會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，威脅國民健康。
[0003]海藻肥屬于天然海藻提取物，對人、畜無害，對環(huán)境無污染，在國外被列入有機食品生產(chǎn)專用肥料，是天然、高效、新型的有機肥。海藻肥符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢，市場空間非常廣闊。目前，海藻肥等天然有機肥料已在歐美等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)廣泛使用，并且逐步替代化肥。我國海藻肥料產(chǎn)品也越來越多，應(yīng)用也越來越廣泛。
[0004]海藻是海洋有機物的原始生產(chǎn)者，具有強大的吸附能力，可以濃縮相當(dāng)于自身44萬倍的海洋物質(zhì)，營養(yǎng)極其豐富均衡。海藻中含有數(shù)十種礦物元素、脂肪和磷脂、有機酸、醛、酮、醇、單糖、雙糖、淀粉、肝糖、菊糖、纖維素、果膠類物質(zhì)(半纖維素)、單寧類物質(zhì)、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、碘、赤霉素和腐殖酸等。但是直接把海藻做肥料使用，對作物肥效較慢，肥效較差，其原因是由于土壤細(xì)菌分解碳水化合物及蛋白質(zhì)需要一個過程，這一點與其它有機肥料的分解過程相類似。海藻只有經(jīng)過專門有效的加工提取工藝處理，得到高活性的海藻提取物及其衍生產(chǎn)品，才能發(fā)揮其優(yōu)異的植物生長促進(jìn)和調(diào)節(jié)作用。
[0005]海藻肥料是以海洋植物海藻作為主要原料，經(jīng)科學(xué)加工制成的生物肥料，主要成分是從海藻中提取的有利于植物生長發(fā)育的天然生物活性物質(zhì)和海藻從海洋中吸收并富集在體內(nèi)的礦質(zhì)營養(yǎng)元素，包括海藻多糖、酚類多聚化合物、甘露醇、甜菜堿、植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)(細(xì)胞分裂素、赤霉素、生長素、和脫落酸等)和氮、磷、鉀、及鐵、硼、鉬、碘等微量元素。
[0006]目前，國內(nèi)外生產(chǎn)海藻肥料(海藻提取物)的工藝主要有傳統(tǒng)的化學(xué)水解法(美國專利4043788)、常溫超高壓細(xì)胞爆裂技術(shù)(南非開普敦Kelp產(chǎn)品公司)、新鮮藻體粉碎破壁凍融法(專利號:ZL99112311.5)、酶(微生物)發(fā)酵法等。國內(nèi)主要利用傳統(tǒng)的化學(xué)水解法生產(chǎn)海藻肥，即利用強酸、強堿在高溫高壓的劇烈條件下對海藻進(jìn)行處理，這種方法工藝較為復(fù)雜，條件苛刻，耗時較長，能耗較高，并且破壞了海藻中大量的有效成分，得到的產(chǎn)品生物活性相對較差。常溫超高壓細(xì)胞爆裂技術(shù)需要專門的設(shè)備，設(shè)備要求較高，對原料要求也高，需要新鮮采集的海藻，該技術(shù)也無法對大分子的海藻多糖進(jìn)行有效降解，從而得到在農(nóng)業(yè)上具有較高活性的海藻寡糖成分。新鮮藻體粉碎破壁凍融法同樣要求海藻原料必須為新鮮采集，且對海藻中活性成分的提取效率較低。酶(微生物)發(fā)酵法耗時很長，成本高，工藝條件不易控制。


【發(fā)明內(nèi)容】

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[0007]本發(fā)明的目的是提供一種海藻液體肥料及制備方法，可以從很大程度上克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點。
[0008]具體技術(shù)方案如下:
[0009]一種海藻液體肥料的制備方法，以海藻為原料，依次包括以下步驟:鮮海藻打漿破碎或干海藻浸泡溶脹后打漿破碎、超聲波提取、固液分離、固體海藻再次堿提取、海藻提取液和常用肥料復(fù)配得到海藻液體肥料。具體的制備步驟如下:
[0010](I)鮮海藻打漿破碎或干海藻浸泡溶脹后打漿破碎
[0011]鮮海藻充分清洗除去泥沙，打漿粉碎至海藻顆粒大小為5目-100目；干海藻加水浸泡溶脹后粉碎至5目-120目，料液比1:10-1:150，常溫浸泡溶脹12小時以上或60 °C以上熱水浸泡溶脹2小時以上。
[0012](2)超聲波提取
[0013]將步驟(I)中的懸浮液進(jìn)行超聲波提取，超聲波提取條件為:常壓，溫度為40-85°C，時間為20min-3h，超聲波頻率為20_40KHz，懸浮液pH值為5.1-10.1,提取完畢后，固液分離，得到濾液a和固體海藻。
[0014](3)再次堿提取
[0015]將步驟(2)中的固體海藻移至反應(yīng)釜中堿提取，加水調(diào)整料液比為1:0.5至1:30，常壓下，提取時間為0.5至3小時，溫度為50-95°C，堿濃度為0.001-10% (w/w)提取完畢后，加入酸中和，調(diào)整pH值為4-9，固液分離，得到濾液b和固體海藻渣。
[0016]⑷復(fù)配
[0017]將步驟⑵中的濾液a和步驟(3)中濾液b混合得到最終的海藻提取液，在所述海藻提取液中添加常用肥料溶解復(fù)配得到海藻液體肥料，調(diào)整最終PH值為4-9。其中，通過添加常用肥料和加水調(diào)節(jié)，海藻提取液占海藻液體肥料的比例為1-99% (w/w) ο
[0018]所述步驟(I)中海藻為海帶、馬尾藻、泡葉藻、巨藻、裙帶菜和滸苔等常見大型海藻中的一種或二種以上。
[0019]所述步驟(2)和步驟(3)中固液分離方法為離心、過濾等公知的方法。
[0020]所述步驟(3)中的堿為氫氧化鈉、碳酸鈉、磷酸氫鈉、氫氧化鉀、碳酸鉀、磷酸氫鉀中的一種或二種以上。
[0021]所述步驟(3)中用來中和的酸為鹽酸、硫酸、磷酸、硝酸、醋酸、檸檬酸中的一種或二種以上。
[0022]所述步驟(3)中的固體海藻渣可以作為固體有機肥的添加成分或者通過堆慪、配方、發(fā)酵等公知的方法制成固體有機肥料或者有機無機復(fù)合肥料。
[0023]所述步驟(4)中常用肥料包括但不限于尿素、氮肥、磷肥、鉀肥、氨基酸(鹽)、腐殖酸(鹽)和黃腐酸(鹽)。
[0024]本發(fā)明的有益效果:
[0025]本發(fā)明采用稀酸/稀堿輔助超聲波提取加二次堿提取的技術(shù)組合，以海藻為原料制備提取海藻提取液。稀酸/稀堿輔助超聲波提取過程中，輔之以稀酸或稀堿的水解作用，超聲波輻射壓強產(chǎn)生的強烈空化效應(yīng)、機械振動、熱效應(yīng)、擾動效應(yīng)、高速剪切、乳化、擴散、擊碎和攪拌作用等多級效應(yīng)，增大物質(zhì)分子運動頻率和速度，增加溶劑穿透力，破壞藻體細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，從而加速目標(biāo)成分進(jìn)入溶劑，促進(jìn)提取的進(jìn)行。通過初次的稀酸/稀堿輔助超聲波提取，海藻中以海藻膠為代表的有效成分的提取效率可提高80%以上，由于提取條件溫和，本步驟提取出來的植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)(細(xì)胞分裂素、赤霉素、生長素、和脫落酸等)等成分活性得以很好的保留，這一提取過程也對海藻細(xì)胞壁進(jìn)行了有效的破壞。稀酸/稀堿輔助超聲波提取后固液分離，固體海藻進(jìn)行二次堿提取，由于超聲波初次提取過程對海藻細(xì)胞壁進(jìn)行了有效的破壞，因此二次堿提取的效率和速度得到了顯著提升，堿提取時間比傳統(tǒng)化學(xué)法縮短一半以上，而且提取過程在常壓和不超過95°C的相對低溫條件下進(jìn)行，從而減少了堿對海藻活性成分的破壞作用。
[0026]本發(fā)明采用鮮海藻打碎或干海藻浸泡溶脹后打漿破碎的好處是:細(xì)胞含有水分，并增加了常溫浸泡溶脹或熱水浸泡溶脹，在隨后的超聲波提取工藝中，植物細(xì)胞比較容易破壁；而干海藻的細(xì)胞水分較少，且細(xì)胞壁較硬，不容易破壁，因此，效率較低；采用本發(fā)明的海藻預(yù)處理方式，對后續(xù)工藝中提取海藻有效成分有著顯著的促進(jìn)作用。
[0027]綜合而論，本發(fā)明的工藝技術(shù)，可以顯著提高海藻中活性成分的提取效率，與傳統(tǒng)化學(xué)提取方法相比，由于采用了溫和的方法，如超聲波提取，相對低溫，稀酸/稀堿輔助超聲波提取，明顯縮短堿提取時間等，本發(fā)明的工藝技術(shù)也能夠在提取過程中顯著的保存活性成分的活性，從而得到高活性的海藻提取液及其產(chǎn)品。
[0028]本發(fā)明得到的海藻提取液具有國內(nèi)外同類產(chǎn)品中罕見的海藻鮮香味，色澤也是海藻本身的淺棕褐色，同時海藻提取液及其配方產(chǎn)品具有優(yōu)異的促進(jìn)和調(diào)節(jié)植物生長作用。本發(fā)明所產(chǎn)生的產(chǎn)品有浸種、蘸根、灌根、噴灌、滴灌和葉面噴施等多種施用方式，可以促進(jìn)和調(diào)節(jié)植物生長，促進(jìn)作物根系生長和光合作用，顯著增加作物產(chǎn)量和品質(zhì)，并且可以改善作物的抗寒抗旱等抗逆能力。

【具體實施方式】
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[0029]實施例1
[0030]3kg干海帶浸泡溶脹后粉碎至60目，加45kg水70°C熱水浸泡溶脹3.5小時。在常壓，溫度為75°C，pH為5.5，超聲波頻率為26KHz的條件下超聲提取lh，提取完畢后，固液分離；將固體海藻移至反應(yīng)釜中加水28.8kg，加入0.4kg氫氧化鉀，常壓下，溫度為90°C條件下，提取1.5h，反應(yīng)完畢后，加入磷酸中和，調(diào)整pH為7，固液分離；合并濾液，得到海藻提取液，加入5.2kg尿素，4.3kg 一銨，5.6kg硝酸鉀，調(diào)節(jié)pH為5.5，得到海藻液體肥料。
[0031]實施例2
[0032]取鮮海帶破碎至30目，取5kg破碎好的海帶，加水25kg，在常壓，溫度為60°C，pH為9，超聲波頻率為32KHz的條件下超聲提取2h，提取完畢后，固液分離；將固體海藻移至反應(yīng)釜中加水6.8kg，加入0.51kg氫氧化鈉，常壓下，溫度為70°C條件下，提取lh，反應(yīng)完畢后，加入鹽酸中和，調(diào)整pH為8，固液分離；合并濾液，得到海藻提取液，加入6kg 一銨，3kg硝酸鉀，1.5kg腐植酸鈉，調(diào)節(jié)pH為9，得到海藻液體肥料。
[0033]實施例3
[0034]取Ikg干泡葉藻粉溶脹后碎至100目，加13kg水，常溫浸泡溶脹15小時。在常壓，溫度為50°C，pH為6，超聲波頻率為23KHz的條件下超聲提取3h，提取完畢后，固液分離；將固體海藻移至反應(yīng)釜中加水17.4kg，加入0.1kg碳酸鈉，常壓下，溫度為80°C條件下，提取3h，反應(yīng)完畢后，加入硫酸中和，調(diào)整pH為6，固液分離；合并濾液，得到海藻提取液，加水18.4kg,再加入3.5kg尿素，2.9kg 一錢，3.8kg硫酸鉀，調(diào)節(jié)pH為7，得到海藻液體肥料。
[0035]實施例4
[0036]取3kg鮮馬尾藻粉碎至5目，加450kg水60°C熱水浸泡溶脹2小時。在常壓，溫度為75°C，pH為10.1，超聲波頻率為20KHz的條件下超聲提取lh，提取完畢后，固液分離；將固體海藻移至反應(yīng)釜中加水20kg，加入0.4kg磷酸氫鈉，常壓下，溫度為90°C條件下，提取0.5h，反應(yīng)完畢后，加入硝酸中和，調(diào)整pH為4，固液分離；合并濾液；調(diào)整最終pH為6。加入70kg尿素，50kg硝酸鉀，調(diào)節(jié)pH為4，得到海藻液體肥料。
[0037]實施例5
[0038]取2kg干巨藻及Ikg干滸苔溶脹后粉碎至20目，加45kg水70°C熱水浸泡溶脹3.5小時。在常壓，溫度為40°C，pH為5.5，超聲波頻率為40KHz的條件下超聲提取20min，提取完畢后，固液分離；將固體海藻移至反應(yīng)釜中加水28.8kg，加入Ikg磷酸氫鉀，常壓下，溫度為90°C條件下，提取1.5h，反應(yīng)完畢后，加入醋酸、檸檬酸中和，調(diào)整pH為9，固液分離；合并濾液；調(diào)整最終pH為5。加入0.4kg腐殖酸鉀，調(diào)節(jié)pH為6，得到海藻液體肥料。
[0039]實施例6
[0040]取3kg鮮裙帶菜粉碎至10目，加45kg水70°C熱水浸泡溶脹3.5小時。在常壓，溫度為75°C，pH為5.5，超聲波頻率為36KHz的條件下超聲提取50min，提取完畢后，固液分離；將固體海藻移至反應(yīng)釜中加水28.8kg，加入0.8kg碳酸鉀，常壓下，溫度為90°C條件下，提取2h，反應(yīng)完畢后，加入鹽酸、硫酸中和，調(diào)整pH為7，固液分離；合并濾液；調(diào)整最終PH為7，加入0.4kg黃腐酸鉀，調(diào)節(jié)pH為6，得到海藻液體肥料。
[0041]實施例7
[0042]取3kg干馬尾藻粉，溶脹后粉碎至120目，加50kg水60°C熱水浸泡溶脹2小時。在常壓，溫度為85°C，pH為5.1，超聲波頻率為38KHz的條件下超聲提取3h，提取完畢后，固液分離；將固體海藻移至反應(yīng)釜中加水32kg，加入0.6kg氫氧化鈉與碳酸鈉的混合物，常壓下，溫度為90°C條件下，提取1.5h，反應(yīng)完畢后，加入硝酸、醋酸、檸檬酸中和，調(diào)整pH為5，固液分離；合并濾液；調(diào)整最終pH為9。加入0.5kg氨基酸，調(diào)節(jié)pH為4.5，得到海藻液體肥料。
[0043]效果實施例
[0044]施用上述實施例1的海藻液體肥料。用于黃瓜、西紅柿?xí)r，從幼苗開始20天左右1000倍肥料滴灌I次，至少滴灌3次，花期開始每10天左右葉面噴施I次，噴施4次以上，施用上述海藻液體肥料，黃瓜、西紅柿長勢整齊，坐花坐果率提升，西紅柿光澤度提升，增產(chǎn)15-25%。用于茼蒿、香菜、菠菜時，稀釋500倍葉面噴施，從蔬菜萌發(fā)長出幼苗開始葉面噴施，以后每隔10天左右噴施一次，共噴施3-4次，施用上述海藻液體肥料，茼蒿、香菜、菠菜長勢高壯整齊，葉片舒展?jié)饩G，根系明顯發(fā)達(dá)，增產(chǎn)20-45%。用于韭菜時，韭菜移栽時，100倍肥料蘸根處理，韭菜生長20天后觀察根系情況可見施用肥料的韭菜根系新生根明顯增多，根梢粗壯。用于芹菜時，芹菜幼苗移栽時，100倍肥料蘸根處理，芹菜緩苗15天后觀察芹菜根系情況發(fā)現(xiàn)蘸根處理的芹菜根系明顯發(fā)達(dá)，新生根多，此后稀釋500倍葉面噴施，每隔10天左右噴施一次，共噴施3-4次，施用上述海藻液體肥料的芹菜長勢健壯整齊，葉片濃綠，根系發(fā)達(dá)，增產(chǎn)35%。用于草莓時，草莓移栽時100倍肥料蘸根處理，20天后觀察草莓生長情況發(fā)現(xiàn)經(jīng)過蘸根的草莓新生根多，根系發(fā)達(dá)，植株旺盛，此后繼續(xù)觀察發(fā)現(xiàn)經(jīng)蘸根的草莓花期提前4-7天。用于小麥時，播種時100倍肥料拌種處理，種子自然風(fēng)干后播種，一個月后觀察小麥生長情況發(fā)現(xiàn)經(jīng)過拌種的小麥根系發(fā)達(dá)，生長旺盛。用于蘋果、葡萄時，果實成熟前50天1000倍葉面噴施，至少噴施4次，蘋果著色好，一級果增多，產(chǎn)量增加15%，葡萄果粒形狀好、果粉厚、著色好，甜度增加，增產(chǎn)18%。
【權(quán)利要求】
1.一種海藻液體肥料的制備方法，其特征在于，以海藻為原料，依次包括以下步驟:鮮海藻打漿破碎或干海藻浸泡溶脹后打漿破碎、超聲波提取、固液分離、固體海藻再次堿提取、海藻提取液和常用肥料復(fù)配得到海藻液體肥料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:具體的制備步驟如下: (1)鮮海藻打漿破碎或干海藻浸泡溶脹后打漿破碎 鮮海藻充分清洗除去泥沙，打漿粉碎至海藻顆粒大小為5目-100目；干海藻加水浸泡溶脹后粉碎至5目-120目，料液比1:10-1:150，常溫浸泡溶脹12小時以上或60°C以上熱水浸泡溶脹2小時以上； (2)超聲波提取 將步驟(I)中的懸浮液進(jìn)行超聲波提取，超聲波提取條件為:常壓，溫度為40-85°C，時間為20min-3h，超聲波頻率為20-40KHZ，懸浮液pH值為5.1-10.1,提取完畢后，固液分離，得到濾液a和固體海藻； (3)再次堿提取 將步驟(2)中的固體海藻移至反應(yīng)釜中堿提取，加水調(diào)整料液比為1:0.5至1:30，常壓下，提取時間為0.5至3小時，溫度為50-95°C，堿濃度為0.001-10% (w/w)提取完畢后，加入酸中和，調(diào)整pH值為4-9，固液分離，得到濾液b和固體海藻渣； (4)復(fù)配 將步驟(2)中的濾液a和步驟(3)中濾液b混合得到最終的海藻提取液，在所述海藻提取液中添加常用肥料溶解復(fù)配得到海藻液體肥料，調(diào)整最終PH值為4-9。其中，通過添加常用肥料和加水調(diào)節(jié)，海藻提取液占海藻液體肥料的比例為1-99% (w/w) ο
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:所述步驟(I)中海藻為海帶、馬尾藻、泡葉藻、巨藻、裙帶菜和滸苔等常見大型海藻中的一種或二種以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:所述步驟(2)和步驟(3)中固液分離方法為離心、過濾等公知的方法。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:所述步驟(3)中的堿為氫氧化鈉、碳酸鈉、磷酸氫鈉、氫氧化鉀、碳酸鉀、磷酸氫鉀中的一種或二種以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:所述步驟(3)中用來中和的酸為鹽酸、硫酸、磷酸、硝酸、醋酸、檸檬酸中的一種或二種以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:所述步驟(3)中的固體海藻渣可以作為固體有機肥的添加成分或者通過堆慪、配方、發(fā)酵等公知的方法制成固體有機肥料或者有機無機復(fù)合肥料。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:所述步驟(4)中常用肥料包括但不限于尿素、氮肥、磷肥、鉀肥、氨基酸(鹽)、腐殖酸(鹽)和黃腐酸(鹽)。
【文檔編號】C05G3/00GK104447008SQ201410737635
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月5日
【發(fā)明者】馮大偉, 王其選, 宋仁程, 衣悅濤, 劉仙亭, 翟耀東, 孫玲麗, 張靈芝, 王永麗 申請人:中國科學(xué)院煙臺海岸帶研究所, 煙臺眾德集團(tuán)有限公司