一種基于分離技術(shù)的高純度殼寡糖緩釋肥料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于緩控釋肥生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于分離技術(shù)的高純度殼寡糖 緩釋肥料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 殼寡糖（Chitosanoligosaccharide)，是指D-氨基葡萄糖以0 - 1. 4糖苷鍵 連接的低聚糖，由幾丁質(zhì)降解得殼寡糖后再降解制得，或由微生物發(fā)酵提取的低毒殺菌劑， 是一種水溶性好、功能作用大、生物活性高的低分子量產(chǎn)品。殼寡糖可用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，殼寡 糖本身含有豐富的C、N，可被微生物分解利用并作為植物生長(zhǎng)的養(yǎng)分，而且殼寡糖還能夠 誘導(dǎo)植物的抗病性，可以開發(fā)為生物農(nóng)藥、生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑和肥料等。
[0003] 研宄表明，殼寡糖可有效提高水果和蔬菜產(chǎn)量，防治病蟲害，增殖土壤和生物菌肥 的有益菌，被譽(yù)為"不是農(nóng)藥的農(nóng)藥"、"不是化肥的化肥"，殼寡糖的這種藥肥雙效的特殊作 用決定其在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。農(nóng)業(yè)專用殼寡糖，是根據(jù)植物的生長(zhǎng)需要，采用獨(dú)特的生 物技術(shù)生產(chǎn)而成，分為固態(tài)和液態(tài)兩種類型，其具體功能如下： 1、誘導(dǎo)殺菌劑 殼寡糖以其來源廣泛、誘抗活性高并能調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)發(fā)育等優(yōu)勢(shì)，逐漸成為國(guó)內(nèi)外關(guān) 注熱點(diǎn)。作為生物農(nóng)藥，殼寡糖在防病和抗病方面有著多種機(jī)制，除了作為活性信號(hào)分子， 迅速激發(fā)植物的防衛(wèi)反應(yīng)，啟動(dòng)防御系統(tǒng)，使植物產(chǎn)生酚類化合物、木質(zhì)素、植保素、病程相 關(guān)蛋白等抗病物質(zhì)，并提尚與抗病代謝相關(guān)的防御酶和活性氧清除酶系統(tǒng)的活性，殼暴糖 對(duì)植物病原菌直接的抑制作用也是其抗病的必要組成部分。
[0004] 抗菌機(jī)理是：在酸性條件下，殼寡糖分子中銨離子與細(xì)菌細(xì)胞壁所含硅酸、磷酸脂 等解離出陰離子結(jié)合，從而阻礙細(xì)菌大量繁殖；然后，殼寡糖進(jìn)一步低分子化，通過細(xì)胞壁， 進(jìn)入微生物細(xì)胞內(nèi)，使遺傳因子從DNA到RNA轉(zhuǎn)錄過程受阻，造成微生物徹底無法繁殖。將 殼寡糖用于制造生物農(nóng)藥是未來的發(fā)展方向，它在環(huán)境中易于降解，完全不會(huì)對(duì)環(huán)境造成 污染，兼有藥效和肥效雙重生物調(diào)節(jié)功能的特點(diǎn)，可誘導(dǎo)激活植物免疫系統(tǒng)，提高植物抗病 毒能力。
[0005]、植物功能調(diào)節(jié)劑 殼寡糖可作為植物功能調(diào)節(jié)劑，具有活化植物細(xì)胞，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，調(diào)節(jié)植物抗性基團(tuán) 的關(guān)閉與開放，激活植物防御反應(yīng)，啟動(dòng)抗病基因表達(dá)等作用。日本已將殼寡糖制成植物生 長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，用于提高某些農(nóng)作物產(chǎn)量。研宄表明，殼寡糖處理過的黃瓜植物不但對(duì)霜霉病的 抗性增強(qiáng)，而且對(duì)果實(shí)采收期可提前3~5d，產(chǎn)量明顯提高。
[0006]、種子被膜劑 殼寡糖作為一種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑及抗菌劑，可誘導(dǎo)植物產(chǎn)生PR蛋白和植保素，利用殼 寡糖為基本成分研制的新型種衣劑，具有巨大的生產(chǎn)潛力。陸引罡等對(duì)殼寡糖油菜種衣劑 劑型應(yīng)用效果進(jìn)行研宄，利用殼寡糖酶降解殼寡糖獲得的殼寡糖為基本成分，配以化肥、微 量元素及防腐劑等成分進(jìn)行混合，調(diào)制成較穩(wěn)定的膠體溶液后拌種，對(duì)油菜種子發(fā)芽和出 苗均無明顯影響，但可促進(jìn)油菜生長(zhǎng)，提高壯苗率，增加產(chǎn)量，增產(chǎn)幅度在4. 33%~9. 67%， 增產(chǎn)以增加每角果粒數(shù)為主。殼寡糖拌種可明顯抑制油菜菌核病的發(fā)生，油菜品種的防治 率為 34. 19% ~44. 1%。
[0007]、作物抗逆劑 殼寡糖誘導(dǎo)作物的抗性不僅表現(xiàn)在抗?。ㄉ锬婢常┓矫?，也表現(xiàn)在抵抗非生物逆境 方面。施用殼寡糖對(duì)作物的抗寒冷、抗高溫、抗旱澇、抗鹽堿、抗肥害、氣害、抗?fàn)I養(yǎng)失衡等方 面均有良好作用。這是由于殼寡糖對(duì)作物本身以及土壤環(huán)境均產(chǎn)生了多方面的良好影響， 譬如殼寡糖誘導(dǎo)作物產(chǎn)生的多種抗性物質(zhì)中，有些具有預(yù)防、減輕或修復(fù)逆境對(duì)植物細(xì)胞 的傷害作用；另殼寡糖能促使作物生長(zhǎng)健壯，健壯植株自然也有較強(qiáng)的抗逆能力。
[0008] 研宄表明，殼寡糖可誘導(dǎo)草莓懸浮培養(yǎng)細(xì)胞的活性氧迸發(fā)，同時(shí)也可誘導(dǎo)活性氧 清除酶活性上升，可以認(rèn)為殼寡糖處理能直接誘導(dǎo)活性氧產(chǎn)生速率的早期直接增加。這可 能有利于啟動(dòng)活性氧信號(hào)系統(tǒng)，并引起抗性信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)。而在處理后期活性氧清除酶一一 CAT和SOD活性顯著增加，可以清除過多活性氧，避免活性氧積累對(duì)細(xì)胞的傷害作用。因而 殼寡糖處理草莓細(xì)胞可以誘導(dǎo)產(chǎn)生抗性反應(yīng)。實(shí)踐中，當(dāng)作物幼苗遇低溫冷害而萎蔫時(shí)，及 時(shí)施用殼寡糖，很快植株就恢復(fù)了長(zhǎng)勢(shì)；當(dāng)作物不論是什么原因?qū)е赂道匣瘯r(shí)，施用殼寡 糖能促發(fā)有活力的新根；當(dāng)作物遭受農(nóng)藥藥害導(dǎo)致枝葉枯萎時(shí)，施用殼寡糖可以輔助解毒 并使之很快就抽出新的枝葉。
[0009] 因此，殼寡糖在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用具有微量（PPM級(jí)）、高效、低成本、無公害等特點(diǎn)，對(duì)我 國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展具有重要意義。
[0010] 目前，國(guó)內(nèi)學(xué)者主要研宄利用無機(jī)包膜材料、水溶性高分子包膜材料等生產(chǎn)緩控 釋肥。與普通肥料相比，這些肥料有一定的緩控釋效果，但由于包膜材料是水溶性的，其養(yǎng) 分釋放速度受水份影響很大，因此，對(duì)于種生長(zhǎng)期長(zhǎng)、澆水量大的作物適應(yīng)性較差，肥料養(yǎng) 分釋放規(guī)律很難與作物養(yǎng)分吸收規(guī)律相吻合。因此研制和開發(fā)新型、高效、低廉、可生物降 解的包膜材料是今后努力的方向。
[0011] 由于殼寡糖具備生物可降解性，因此可制備成包膜材料，利用殼寡糖的滲透和降 解速度來控制對(duì)養(yǎng)分的釋放。本發(fā)明利用廢棄甲殼資源采用生物技術(shù)進(jìn)行分離提取的高純 度殼寡糖作為包膜材料來對(duì)尿素中的氮進(jìn)行控制釋放，為甲殼素的資源利用和開發(fā)新型肥 料提供了一條新的思路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明是根據(jù)作物生產(chǎn)的需肥規(guī)律、抗病機(jī)制開發(fā)的一種新型多功能殼寡糖緩釋 肥料產(chǎn)品，含有獨(dú)特的抗病因子，能提高肥料的利用率，顯著改善作物品質(zhì)，達(dá)到增產(chǎn)增收 的效果。
[0013] 本發(fā)明的主要內(nèi)容包括殼寡糖緩釋肥料原料的選擇、各原料的復(fù)配、混合、包裝。 本發(fā)明的技術(shù)方案如下： 本發(fā)明的殼寡糖緩釋肥料，原料組分如下，均為重量份： 4%殼寡糖包膜尿素 30-100份， 6%殼寡糖包膜尿素 30-100份， 尿素 160-350份， 硫酸銨 50-150份， 過磷酸鈣 80-260份， 鈣鎂磷肥 40-150份， 硫酸鉀 200-550份， 腐植酸 20-60份， EDTA螯合微量元素 2-10份； 上述原料均為市售產(chǎn)品，其中： 所述4%殼寡糖包膜尿素是指包膜層質(zhì)量為總質(zhì)量的4%，氮磷鉀質(zhì)量百分比為 43-0-0 ； 所述6%殼寡糖包膜尿素是指包膜層質(zhì)量為總質(zhì)量的6%，氮磷鉀質(zhì)量百分比為 43-0-0 ； 所述殼寡糖包膜尿素的制備方法，是將100 °c溫度下溶解的殼寡糖溶液均勻地噴灑到 尿素顆粒表面，烘干即可； 所述尿素中氮的含量為46%，為質(zhì)量百分比； 所述硫酸銨中氮的含量為21%，硫的含量為24%，均為質(zhì)量百分比； 所述過磷酸鈣中五氧化二磷的含量為16%，氧化鈣的含量為24%，硫的含量為14%，均為 質(zhì)量百分比； 所述鈣鎂磷肥中五氧化二磷的含量為18%，氧化鈣的含量為45%，氧化鎂的含量為12%， 氧化硅的含量為20%，均為質(zhì)量百分比； 所述硫酸鉀中氧化鉀含量為60%，為質(zhì)量百分比； 所述腐植酸分子量為2000~5000,氮含量為1% -6%，為質(zhì)量百分比； 所述EDTA螯合微量元素含EDTA螯合鋅、EDTA螯合錳等多種螯合態(tài)微量元素； 上述所有原料的粒徑均在2-5毫米范圍內(nèi)為佳。
[0014]目前，制備殼寡糖的方法主要有降解法和合成法，其中降解法包括酸解法、氧化降 解法、物理降解法和酶降解法，酶降解法通常優(yōu)于化學(xué)降解法，在較溫和的反應(yīng)條件下進(jìn) 行，不需要加入大量的反應(yīng)試劑，綠色無污染。本發(fā)明產(chǎn)品中的殼寡糖采用酶解法制備，使 用專一性的殼聚糖酶進(jìn)行降解，采用有機(jī)溶劑法提取殼寡糖，是一種基于分離技術(shù)的高純 度殼寡糖。
[0015] 進(jìn)一步優(yōu)選的殼寡糖緩釋肥料，原料組分如下，按重量份： 4%殼寡糖包膜尿素 50-95份， 6%殼寡糖包膜尿素 50-95份， 尿素 180-260份， 硫酸銨 80-120份， 過磷酸鈣 140-190份， 鈣鎂磷肥 90-100份， 硫酸鉀 300-340份， 腐植酸 30-50份， EDTA螯合微量元素 5-8份。
[0016] 最優(yōu)選的殼寡糖緩釋肥料，原料組分如下，按重量份： 4%殼寡糖包膜尿素 50份， 6%殼寡糖包膜尿素 50份， 尿素 190份， 硫酸銨 90份， 過磷酸鈣 175份， 鈣鎂磷肥 100份， 硫酸鉀 330份， 腐植酸 10份， EDTA螯合微量元素 5份。
[0017]本發(fā)明殼寡糖緩釋肥料的制備方法，將上述各原料一起放入攪拌機(jī)中攪拌5-10 分鐘，充分混勻，然后計(jì)量、包裝，即得成品。
[0018] 本發(fā)明產(chǎn)品的優(yōu)良效果如下： 1、本發(fā)明產(chǎn)品對(duì)植物生長(zhǎng)有著獨(dú)特的作用，具有活化植物細(xì)胞、促進(jìn)植物生長(zhǎng)等功效