(12)发明专利申请
(10)申请公布号(10)申请公布号 CN 104447008 A (43)申请公布日(43)申请公布日 2015.03.25
(21)申请号 201410737635.X(22)申请日 2014.12.05
(71)申请人中国科学院烟台海岸带研究所
地址264003 山东省烟台市莱山区春晖路
17号
申请人烟台众德集团有限公司(72)发明人冯大伟 王其选 宋仁程 衣悦涛
刘仙亭 翟耀东 孙玲丽 张灵芝王永丽(74)专利代理机构沈阳优普达知识产权代理事
务所(特殊普通合伙) 21234
代理人俞鲁江(51)Int.Cl.
C05G 3/00(2006.01)
权利要求书1页 说明书5页
(54)发明名称
一种海藻液体肥料的制备方法(57)摘要
本发明公开一种海藻液体肥料的制备方法，以海藻为原料，依次包括以下步骤：鲜海藻打浆破碎或干海藻浸泡溶胀后打浆破碎、超声波提取、固液分离、固体海藻再次碱提取、海藻提取液和常用肥料复配得到海藻液体肥料。本发明可以显著提高海藻中活性成分的提取效率，与传统化学提取方法相比，由于采用了温和的方法，如超声波提取，相对低温，稀酸/稀碱辅助超声波提取，明显缩短碱提取时间等，本发明的工艺技术也能够在提取过程中显著的保存活性成分的活性，从而得到高活性的海藻提取液及其产品。 C N 1 0 4 4 4 7 0 0 8 A CN 104447008 A
权 利 要 求 书
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1.一种海藻液体肥料的制备方法，其特征在于，以海藻为原料，依次包括以下步骤：鲜海藻打浆破碎或干海藻浸泡溶胀后打浆破碎、超声波提取、固液分离、固体海藻再次碱提取、海藻提取液和常用肥料复配得到海藻液体肥料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：具体的制备步骤如下：(1)鲜海藻打浆破碎或干海藻浸泡溶胀后打浆破碎鲜海藻充分清洗除去泥沙，打浆粉碎至海藻颗粒大小为5目-100目；干海藻加水浸泡溶胀后粉碎至5目-120目，料液比1:10-1:150，常温浸泡溶胀12小时以上或60℃以上热水浸泡溶胀2小时以上；
(2)超声波提取
将步骤(1)中的悬浮液进行超声波提取，超声波提取条件为：常压，温度为40-85℃，时间为20min-3h，超声波频率为20-40KHz，悬浮液pH值为5.1-10.1,提取完毕后,固液分离，得到滤液a和固体海藻；
(3)再次碱提取
将步骤(2)中的固体海藻移至反应釜中碱提取，加水调整料液比为1:0.5至1:30，常压下，提取时间为0.5至3小时，温度为50-95℃，碱浓度为0.001-10％(w/w)提取完毕后，加入酸中和，调整pH值为4-9，固液分离，得到滤液b和固体海藻渣；
(4)复配
将步骤(2)中的滤液a和步骤(3)中滤液b混合得到最终的海藻提取液，在所述海藻提取液中添加常用肥料溶解复配得到海藻液体肥料，调整最终pH值为4-9。其中，通过添加常用肥料和加水调节，海藻提取液占海藻液体肥料的比例为1-99％(w/w)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中海藻为海带、马尾藻、泡叶藻、巨藻、裙带菜和浒苔等常见大型海藻中的一种或二种以上。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)和步骤(3)中固液分离方法为离心、过滤等公知的方法。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)中的碱为氢氧化钠、碳酸钠、磷酸氢钠、氢氧化钾、碳酸钾、磷酸氢钾中的一种或二种以上。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)中用来中和的酸为盐酸、硫酸、磷酸、硝酸、醋酸、柠檬酸中的一种或二种以上。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)中的固体海藻渣可以作为固体有机肥的添加成分或者通过堆沤、配方、发酵等公知的方法制成固体有机肥料或者有机无机复合肥料。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤(4)中常用肥料包括但不限于尿素、氮肥、磷肥、钾肥、氨基酸(盐)、腐殖酸(盐)和黄腐酸(盐)。
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说 明 书
一种海藻液体肥料的制备方法
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技术领域
本发明涉及一种肥料的制备方法，具体说是一种海藻液体肥料的制备方法，更具体的说，涉及从海带、巨藻、马尾藻、泡叶藻、浒苔等海藻中的一种以上提取海藻多糖、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、及微量元素(铁、硼、钼、碘等)等活性成分，并利用这些活性成分复配形成天然有机肥料，用于促进植物生长，增产增收，提高农产品品质。
[0001]
技术背景
我国单位面积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，发达国家的6倍，长期施用化肥已使农田生态环境、土壤的理化性质以及土壤有效菌群受到了不同程度的破坏，对农作物的品质影响很大。尤其是过多施用单质化肥如氮素肥料，使土壤板结加剧，土壤肥力下降，使农作物产品的品质和营养难以满足人们的需要，更达不到绿色食品的要求，而且过量的化肥进入深层土壤、地下水和河流还会造成严重的环境污染，威胁国民健康。
[0003] 海藻肥属于天然海藻提取物，对人、畜无害，对环境无污染，在国外被列入有机食品生产专用肥料，是天然、高效、新型的有机肥。海藻肥符合现代农业发展趋势，市场空间非常广阔。目前，海藻肥等天然有机肥料已在欧美等发达国家和地区广泛使用，并且逐步替代化肥。我国海藻肥料产品也越来越多，应用也越来越广泛。[0004] 海藻是海洋有机物的原始生产者，具有强大的吸附能力，可以浓缩相当于自身44万倍的海洋物质，营养极其丰富均衡。海藻中含有数十种矿物元素、脂肪和磷脂、有机酸、醛、酮、醇、单糖、双糖、淀粉、肝糖、菊糖、纤维素、果胶类物质(半纤维素)、单宁类物质、蛋白质、矿物质、碘、赤霉素和腐殖酸等。但是直接把海藻做肥料使用，对作物肥效较慢，肥效较差，其原因是由于土壤细菌分解碳水化合物及蛋白质需要一个过程，这一点与其它有机肥料的分解过程相类似。海藻只有经过专门有效的加工提取工艺处理，得到高活性的海藻提取物及其衍生产品，才能发挥其优异的植物生长促进和调节作用。[0005] 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。[0006] 目前，国内外生产海藻肥料(海藻提取物)的工艺主要有传统的化学水解法(美国专利4043788)、常温超高压细胞爆裂技术(南非开普敦Kelp产品公司)、新鲜藻体粉碎破壁冻融法(专利号：ZL99112311.5)、酶(微生物)发酵法等。国内主要利用传统的化学水解法生产海藻肥，即利用强酸、强碱在高温高压的剧烈条件下对海藻进行处理，这种方法工艺较为复杂，条件苛刻，耗时较长，能耗较高，并且破坏了海藻中大量的有效成分，得到的产品生物活性相对较差。常温超高压细胞爆裂技术需要专门的设备，设备要求较高，对原料要求也高，需要新鲜采集的海藻，该技术也无法对大分子的海藻多糖进行有效降解，从而得
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说 明 书
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到在农业上具有较高活性的海藻寡糖成分。新鲜藻体粉碎破壁冻融法同样要求海藻原料必须为新鲜采集，且对海藻中活性成分的提取效率较低。酶(微生物)发酵法耗时很长，成本高，工艺条件不易控制。发明内容：
[0007] 本发明的目的是提供一种海藻液体肥料及制备方法，可以从很大程度上克服现有技术的上述缺点。
[0008] 具体技术方案如下：
[0009] 一种海藻液体肥料的制备方法，以海藻为原料，依次包括以下步骤：鲜海藻打浆破碎或干海藻浸泡溶胀后打浆破碎、超声波提取、固液分离、固体海藻再次碱提取、海藻提取液和常用肥料复配得到海藻液体肥料。具体的制备步骤如下：[0010] (1)鲜海藻打浆破碎或干海藻浸泡溶胀后打浆破碎[0011] 鲜海藻充分清洗除去泥沙，打浆粉碎至海藻颗粒大小为5目-100目；干海藻加水浸泡溶胀后粉碎至5目-120目，料液比1:10-1:150，常温浸泡溶胀12小时以上或60℃以上热水浸泡溶胀2小时以上。[0012] (2)超声波提取
[0013] 将步骤(1)中的悬浮液进行超声波提取，超声波提取条件为：常压，温度为40-85℃，时间为20min-3h，超声波频率为20-40KHz，悬浮液pH值为5.1-10.1,提取完毕后,固液分离，得到滤液a和固体海藻。[0014] (3)再次碱提取
[0015] 将步骤(2)中的固体海藻移至反应釜中碱提取，加水调整料液比为1:0.5至1:30，常压下，提取时间为0.5至3小时，温度为50-95℃，碱浓度为0.001-10％(w/w)提取完毕后，加入酸中和，调整pH值为4-9，固液分离，得到滤液b和固体海藻渣。[0016] (4)复配
[0017] 将步骤(2)中的滤液a和步骤(3)中滤液b混合得到最终的海藻提取液，在所述海藻提取液中添加常用肥料溶解复配得到海藻液体肥料，调整最终pH值为4-9。其中，通过添加常用肥料和加水调节，海藻提取液占海藻液体肥料的比例为1-99％(w/w)。[0018] 所述步骤(1)中海藻为海带、马尾藻、泡叶藻、巨藻、裙带菜和浒苔等常见大型海藻中的一种或二种以上。
[0019] 所述步骤(2)和步骤(3)中固液分离方法为离心、过滤等公知的方法。[0020] 所述步骤(3)中的碱为氢氧化钠、碳酸钠、磷酸氢钠、氢氧化钾、碳酸钾、磷酸氢钾中的一种或二种以上。
[0021] 所述步骤(3)中用来中和的酸为盐酸、硫酸、磷酸、硝酸、醋酸、柠檬酸中的一种或二种以上。
[0022] 所述步骤(3)中的固体海藻渣可以作为固体有机肥的添加成分或者通过堆沤、配方、发酵等公知的方法制成固体有机肥料或者有机无机复合肥料。所述步骤(4)中常用肥料包括但不限于尿素、氮肥、磷肥、钾肥、氨基酸(盐)、腐殖酸(盐)和黄腐酸(盐)。[0024] 本发明的有益效果：
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本发明采用稀酸/稀碱辅助超声波提取加二次碱提取的技术组合，以海藻为原料制备提取海藻提取液。稀酸/稀碱辅助超声波提取过程中，辅之以稀酸或稀碱的水解作用，超声波辐射压强产生的强烈空化效应、机械振动、热效应、扰动效应、高速剪切、乳化、扩散、击碎和搅拌作用等多级效应，增大物质分子运动频率和速度，增加溶剂穿透力，破坏藻体细胞壁结构，从而加速目标成分进入溶剂，促进提取的进行。通过初次的稀酸/稀碱辅助超声波提取，海藻中以海藻胶为代表的有效成分的提取效率可提高80％以上，由于提取条件温和，本步骤提取出来的植物生长调节物质(细胞分裂素、赤霉素、生长素、和脱落酸等)等成分活性得以很好的保留，这一提取过程也对海藻细胞壁进行了有效的破坏。稀酸/稀碱辅助超声波提取后固液分离，固体海藻进行二次碱提取，由于超声波初次提取过程对海藻细胞壁进行了有效的破坏，因此二次碱提取的效率和速度得到了显著提升，碱提取时间比传统化学法缩短一半以上，而且提取过程在常压和不超过95℃的相对低温条件下进行，从而减少了碱对海藻活性成分的破坏作用。
[0026] 本发明采用鲜海藻打碎或干海藻浸泡溶胀后打浆破碎的好处是：细胞含有水分，并增加了常温浸泡溶胀或热水浸泡溶胀，在随后的超声波提取工艺中，植物细胞比较容易破壁；而干海藻的细胞水分较少，且细胞壁较硬，不容易破壁，因此，效率较低；采用本发明的海藻预处理方式，对后续工艺中提取海藻有效成分有着显著的促进作用。[0027] 综合而论，本发明的工艺技术，可以显著提高海藻中活性成分的提取效率，与传统化学提取方法相比，由于采用了温和的方法，如超声波提取，相对低温，稀酸/稀碱辅助超声波提取，明显缩短碱提取时间等，本发明的工艺技术也能够在提取过程中显著的保存活性成分的活性，从而得到高活性的海藻提取液及其产品。
[0028] 本发明得到的海藻提取液具有国内外同类产品中罕见的海藻鲜香味，色泽也是海藻本身的浅棕褐色，同时海藻提取液及其配方产品具有优异的促进和调节植物生长作用。本发明所产生的产品有浸种、蘸根、灌根、喷灌、滴灌和叶面喷施等多种施用方式，可以促进和调节植物生长，促进作物根系生长和光合作用，显著增加作物产量和品质，并且可以改善作物的抗寒抗旱等抗逆能力。
具体实施方式：[0029] 实施例1
[0030] 3kg干海带浸泡溶胀后粉碎至60目，加45kg水70℃热水浸泡溶胀3.5小时。在常压，温度为75℃，pH为5.5，超声波频率为26KHz的条件下超声提取1h,提取完毕后,固液分离；将固体海藻移至反应釜中加水28.8kg，加入0.4kg氢氧化钾，常压下，温度为90℃条件下，提取1.5h，反应完毕后，加入磷酸中和，调整pH为7，固液分离；合并滤液，得到海藻提取液，加入5.2kg尿素，4.3kg一铵，5.6kg硝酸钾，调节pH为5.5，得到海藻液体肥料。[0031] 实施例2
[0032] 取鲜海带破碎至30目，取5kg破碎好的海带，加水25kg，在常压，温度为60℃，pH为9，超声波频率为32KHz的条件下超声提取2h,提取完毕后,固液分离；将固体海藻移至反应釜中加水6.8kg，加入0.51kg氢氧化钠，常压下，温度为70℃条件下，提取1h，反应完毕后，加入盐酸中和，调整pH为8，固液分离；合并滤液，得到海藻提取液，加入6kg一铵，3kg硝酸钾，1.5kg腐植酸钠，调节pH为9，得到海藻液体肥料。
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实施例3
[0034] 取1kg干泡叶藻粉溶胀后碎至100目，加13kg水，常温浸泡溶胀15小时。在常压，温度为50℃，pH为6，超声波频率为23KHz的条件下超声提取3h,提取完毕后,固液分离；将固体海藻移至反应釜中加水17.4kg，加入0.1kg碳酸钠，常压下，温度为80℃条件下，提取3h，反应完毕后，加入硫酸中和，调整pH为6，固液分离；合并滤液，得到海藻提取液，加水18.4kg,再加入3.5kg尿素，2.9kg一铵，3.8kg硫酸钾，调节pH为7，得到海藻液体肥料。[0035] 实施例4
[0036] 取3kg鲜马尾藻粉碎至5目，加450kg水60℃热水浸泡溶胀2小时。在常压，温度为75℃，pH为10.1，超声波频率为20KHz的条件下超声提取1h,提取完毕后,固液分离；将固体海藻移至反应釜中加水20kg，加入0.4kg磷酸氢钠，常压下，温度为90℃条件下，提取0.5h，反应完毕后，加入硝酸中和，调整pH为4，固液分离；合并滤液；调整最终pH为6。加入70kg尿素，50kg硝酸钾，调节pH为4，得到海藻液体肥料。[0037] 实施例5
[0038] 取2kg干巨藻及1kg干浒苔溶胀后粉碎至20目，加45kg水70℃热水浸泡溶胀3.5小时。在常压，温度为40℃，pH为5.5，超声波频率为40KHz的条件下超声提取20min,提取完毕后,固液分离；将固体海藻移至反应釜中加水28.8kg，加入1kg磷酸氢钾，常压下，温度为90℃条件下，提取1.5h，反应完毕后，加入醋酸、柠檬酸中和，调整pH为9，固液分离；合并滤液；调整最终pH为5。加入0.4kg腐殖酸钾，调节pH为6，得到海藻液体肥料。[0039] 实施例6
[0040] 取3kg鲜裙带菜粉碎至10目，加45kg水70℃热水浸泡溶胀3.5小时。在常压，温度为75℃，pH为5.5，超声波频率为36KHz的条件下超声提取50min,提取完毕后,固液分离；将固体海藻移至反应釜中加水28.8kg，加入0.8kg碳酸钾，常压下，温度为90℃条件下，提取2h，反应完毕后，加入盐酸、硫酸中和，调整pH为7，固液分离；合并滤液；调整最终pH为7，加入0.4kg黄腐酸钾，调节pH为6，得到海藻液体肥料。[0041] 实施例7
[0042] 取3kg干马尾藻粉，溶胀后粉碎至120目，加50kg水60℃热水浸泡溶胀2小时。在常压，温度为85℃，pH为5.1，超声波频率为38KHz的条件下超声提取3h,提取完毕后,固液分离；将固体海藻移至反应釜中加水32kg，加入0.6kg氢氧化钠与碳酸钠的混合物，常压下，温度为90℃条件下，提取1.5h，反应完毕后，加入硝酸、醋酸、柠檬酸中和，调整pH为5，固液分离；合并滤液；调整最终pH为9。加入0.5kg氨基酸，调节pH为4.5，得到海藻液体肥料。
[0043] 效果实施例
[0044] 施用上述实施例1的海藻液体肥料。用于黄瓜、西红柿时，从幼苗开始20天左右1000倍肥料滴灌1次，至少滴灌3次，花期开始每10天左右叶面喷施1次，喷施4次以上，施用上述海藻液体肥料，黄瓜、西红柿长势整齐，坐花坐果率提升，西红柿光泽度提升，增产15-25％。用于茼蒿、香菜、菠菜时，稀释500倍叶面喷施，从蔬菜萌发长出幼苗开始叶面喷施，以后每隔10天左右喷施一次，共喷施3-4次，施用上述海藻液体肥料，茼蒿、香菜、菠菜长势高壮整齐，叶片舒展浓绿，根系明显发达，增产20-45％。用于韭菜时，韭菜移栽时，100倍肥料蘸根处理，韭菜生长20天后观察根系情况可见施用肥料的韭菜根系新生根明显增
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说 明 书
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多，根梢粗壮。用于芹菜时，芹菜幼苗移栽时，100倍肥料蘸根处理，芹菜缓苗15天后观察芹菜根系情况发现蘸根处理的芹菜根系明显发达，新生根多，此后稀释500倍叶面喷施，每隔10天左右喷施一次，共喷施3-4次，施用上述海藻液体肥料的芹菜长势健壮整齐，叶片浓绿，根系发达，增产35％。用于草莓时，草莓移栽时100倍肥料蘸根处理，20天后观察草莓生长情况发现经过蘸根的草莓新生根多，根系发达，植株旺盛，此后继续观察发现经蘸根的草莓花期提前4-7天。用于小麦时，播种时100倍肥料拌种处理，种子自然风干后播种，一个月后观察小麦生长情况发现经过拌种的小麦根系发达，生长旺盛。用于苹果、葡萄时，果实成熟前50天1000倍叶面喷施，至少喷施4次，苹果着色好，一级果增多，产量增加15％，葡萄果粒形状好、果粉厚、着色好，甜度增加，增产18％。
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