抑菌除臭杀菌剂、其制备方法及在液体有机肥中的应用

技术领域

本发明涉及有机肥技术领域，尤其是涉及一种抑菌除臭杀菌剂、其制备方法及应用。

背景技术

常见的固态肥施肥难度较大，需要在作物种植前翻土或将多年生植株根部的土壤挖开，再进行固态肥的掩埋，需耗费的人力和物力较多；相较于固态肥，液态有机肥料作为一种新型的肥料，具备较好的渗透性，在进行施肥时，可以直接将其灌溉在植株的根部，施肥效率高、肥效好。液态有机肥料是有机废弃物(粪便、饼粕、农副产品等)经微生物发酵、除臭和腐熟后制作而成的液体有机肥料，一般用于有机农作物生长的中后期追肥。液态有机肥料含有多种功能性微生物同时富含丰富的微量元素。此外，为增加肥效和肥料的螯合作用，部分肥料中还溶入了适量的腐殖酸、氨基酸和/或小分子的黄腐酸，可满足作物生长各阶段对营养的需求，同时可以改良土壤结构、改善土壤性质、提高土壤肥力水平，并为作物生长提供充足的营养以助作物茁壮成长，提高农产品产量及品质。

畜禽粪便等有机废弃物中含有丰富的植物生长所需元素，但同时也含有大量的病原微生物、寄生虫和虫卵。未经处理的有机废弃物或添加了未腐熟畜禽粪便等的有机肥施到田间后，其中大量存在的致病微生物、寄生虫和虫卵等可能会对农作物的正常生长造成不良影响，同时可能会随水流入附近的灌溉/饮用水源，造成水源污染，间接危害其他区域作物的生长以及人和畜禽的健康。大肠杆菌、变性杆菌等有害微生物大量存在于作物生长环境中，对作物的生长及农产品的品质造成了诸多不良影响。现有技术中的液体有机肥很少具有治理土壤中有害微生物、虫、卵等的功能，从而无法避免因有害微生物、虫害而影响植物生长的问题。同时液态有机肥料是有机废弃物经微生物发酵、腐熟后制得的，虽然在制备过程中通常会进行除臭处理，但是其有机营养性较高，在存储过程中以及使用后不可避免地会产生臭味，进而可能会滋生大量的微生物以及招致有害虫聚集而影响作物的正常生长。

研究表明，美洲大蠊体内可以提取出对大肠杆菌等有害菌具有很好的抑菌效果的昆虫黄酮类化合物及其他抑菌组分。但是目前昆虫体内抑菌组分的提取过程中用到石油醚等有机试剂，使其在有机肥中的应用受到限制。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供了一种具有良好效果的抑菌除臭杀菌剂，本发明同时提供了该抑菌除臭杀菌剂的制备方法，以及该抑菌除臭杀菌剂在液态有机肥料中的应用。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

抑菌除臭杀菌剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)美洲大蠊粉碎：粉碎机搅拌美洲大蠊虫体10-20min；

(2)发酵：将搅拌后的美洲大蠊中加入绿僵菌与活化促溶调节剂，控制发酵温度和时间进行发酵；

(3)发酵结束后，将发酵物过滤，所得发酵液备用；所得滤渣中加入蒸馏水加热浸提，过滤得美洲大蠊抑菌液；

(4)将上述美洲大蠊抑菌液与发酵液合并，得抑菌除臭杀菌剂。

进一步地，步骤(2)中所述的发酵条件为：将搅拌后的美洲大蠊中加入 10

进一步地，步骤(3)中所述的浸提的工艺条件为：所得滤渣中加入15-20 倍蒸馏水，于70-80℃浸提2-4h，过滤得美洲大蠊抑菌液。

进一步地，所述的活化促溶调节剂为丙二醇和/或山梨醇，与醋酸的混合物，其中醋酸在活化促溶调节剂中的质量占比为60-70％。

本发明同时提供了一种抑菌除臭杀菌剂，其由上述抑菌除臭杀菌剂的制备方法制得。

本发明同时提供了所述抑菌除臭杀菌剂在液体有机肥中的应用。

即本发明提供了一种液体有机肥抑菌除臭杀菌剂的制备方法，其包括以下步骤：

(1)美洲大蠊粉碎：粉碎机搅拌美洲大蠊虫体10-20min；

(2)发酵：将搅拌后的美洲大蠊中加入绿僵菌与活化促溶调节剂，控制发酵温度和时间进行发酵；

(3)发酵结束后，将发酵物过滤，所得发酵液备用；所得滤渣中加入蒸馏水加热浸提，过滤得美洲大蠊抑菌液；

(4)将上述美洲大蠊抑菌液与发酵液合并，得液体有机肥抑菌除臭杀菌剂。

进一步地，步骤(2)中所述的发酵条件为：将搅拌后的美洲大蠊中加入 10

进一步地，步骤(3)中所述的浸提的工艺条件为：所得滤渣中加入15-20 倍蒸馏水，于70-80℃浸提2-4h，过滤得美洲大蠊抑菌液。

进一步地，所述的活化促溶调节剂为丙二醇和/或山梨醇，与醋酸的混合物，其中醋酸在活化促溶调节剂中的质量占比为60-70％。

本发明同时提供了一种液体有机肥，所述的液体有机肥中添加有上述液体有机肥抑菌除臭杀菌剂。

本发明中利用的绿僵菌是一种可以分泌出能够分解昆虫外壳的蛋白酶和几丁质酶的微生物，可以有效降解昆虫壳与昆虫细胞，促进有效成分的溶出，对美洲大蠊虫体具有很好的降解作用；在此基础上，经绿僵菌发酵后的美洲大蠊体细胞内容物部分溶出，依附于美洲大蠊发酵残渣内部的有效成分经热水浸提后可以充分溶出，获得高提取率的抑菌组分于抑菌除臭杀菌剂中，充分发挥抑菌除臭杀菌作用。

绿僵菌分泌出能够分解昆虫外壳的蛋白酶和几丁质酶，可以有效降解昆虫壳与昆虫细胞，促进有效成分的溶出。活化促溶调节剂中的醋酸可以创造出适于绿僵菌酶作用的弱酸条件，促进昆虫细胞的分解与抑菌有效组分的溶出；丙二醇和山梨醇与黄酮等抑菌有效组分的极性相似，在发酵以及热水浸提过程中可以有效协助抑菌有效组分的溶出。美洲大蠊抑菌有效组分中的黄酮类物质可以与大肠杆菌与变形杆菌细胞壁中的糖类物质结合而糖苷化，在此过程中破坏细菌细胞壁中的N-乙酰胞壁酸和N-乙酰氨基葡糖间的β-1,4糖苷键，破坏细胞壁的不溶性黏多糖结构，导致细胞壁破裂、细菌细胞吸水涨破、内容物逸出而死亡，从而起到抑菌作用。同时，提取物中残留的少量醋酸可以通过改变细胞表面电荷分布，消散细胞膜电势，引起大肠杆菌与变形杆菌细胞发生形变，破坏基因组DNA从而协助发挥抑菌作用。以及，在发酵过程中绿僵菌分泌的绿僵菌素同样具有杀虫活性，用在液体有机肥中可以协助杀灭肥料中残留的虫卵和寄生虫，以及施肥后协助杀灭作物根部的虫卵和寄生虫，避免其对作物和环境的危害。

与现有技术相比，本发明具备的有益效果为：所得抑菌除臭杀菌剂呈中性，添加到液体有机肥中可有效抑制大肠杆菌、变形杆菌等有害细菌的积累，减少有机肥的臭气产生，并对有机肥中的虫卵与寄生虫起到杀灭作用。具体地：

(1)美洲大蠊是公认的害虫，本发明通过对美洲大蠊尸体的处理，提取出能够有效抑菌的昆虫黄酮，开发出一种有害昆虫的新型利用方式；

(2)目前对昆虫有效组分的提取多采用有机试剂萃取法，此方法毒性大，不适用于有机肥的制备。本发明采用酶法对昆虫细胞进行分解，促进昆虫黄酮的溶出，工艺简单、高效，且未使用任何有机试剂，拓宽了昆虫提取物的应用范围；

(3)本发明利用昆虫抑菌有效组分、活化促溶调节剂以及绿僵菌素的协同抑菌杀虫/卵作用，制备出一种既有抑菌作用又有杀虫卵作用的液体有机肥添加剂，可以有效提高液体有机肥的肥效并保护土壤与环境，有效防止作物出现根腐病、霉病、条纹立枯病等病症；

(4)相比其他可以产生分解昆虫外壳成分的酶的微生物，绿僵菌可以同时产生分解昆虫外壳的蛋白酶和几丁质酶，二者在对昆虫外壳的分解上具有协同作用，大大促进了昆虫外壳的分解速率；另外，绿僵菌可以产生绿僵菌素，能够有效杀灭虫卵，增强有机肥的功效。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步地说明。

实施例1

一种液体有机肥用的抑菌除臭杀菌剂的制备方法，具体步骤如下：

(1)美洲大蠊粉碎：粉碎机搅拌美洲大蠊虫体10min；

(2)发酵：将搅拌后的美洲大蠊中加入10

(3)发酵结束后，将发酵物过滤，所得发酵液备用；所得滤渣中加入20倍蒸馏水，于70℃浸提2h，过滤得美洲大蠊抑菌液；

(4)将上述美洲大蠊抑菌液与发酵液合并，得液体有机肥用的抑菌除臭杀菌剂。

所述的活化促溶调节剂为丙二醇与醋酸的混合物，其中醋酸在活化促溶调节剂中的质量占比为60％。

实施例2

一种液体有机肥用的抑菌除臭杀菌剂的制备方法，具体步骤如下：

(1)美洲大蠊粉碎：粉碎机搅拌美洲大蠊虫体20min；

(2)发酵：将搅拌后的美洲大蠊中加入10

(3)发酵结束后，将发酵物过滤，所得发酵液备用；所得滤渣中加入20倍蒸馏水，于70℃浸提3h，过滤得美洲大蠊抑菌液；

(4)将上述美洲大蠊抑菌液与发酵液合并，得液体有机肥用的抑菌除臭杀菌剂。

所述的活化促溶调节剂为丙二醇、山梨醇、醋酸的混合物，其中醋酸在活化促溶调节剂中的质量占比为65％。

实施例3

一种液体有机肥用的抑菌除臭杀菌剂的制备方法，具体步骤如下：

(1)美洲大蠊粉碎：粉碎机搅拌美洲大蠊虫体15min；

(2)发酵：将搅拌后的美洲大蠊中加入10

(3)发酵结束后，将发酵物过滤，所得发酵液备用；所得滤渣中加入15倍蒸馏水，于80℃浸提4h，过滤得美洲大蠊抑菌液；

(4)将上述美洲大蠊抑菌液与发酵液合并，得液体有机肥用的抑菌除臭杀菌剂。

所述的活化促溶调节剂为山梨醇与醋酸的混合物，其中醋酸在活化促溶调节剂中的质量占比为70％。所述的美洲大蠊抑菌液中的抑菌有效成分以黄酮为主。

对比例1

一种液体有机肥用的抑菌除臭杀菌剂的制备方法，具体步骤如下：

(1)美洲大蠊粉碎：粉碎机搅拌美洲大蠊虫体15min；

(2)发酵：将搅拌后的美洲大蠊中加入0.07mmol/L活化促溶调节剂进行发酵，发酵时间48h，发酵温度32℃；

(3)发酵结束后，将发酵物过滤，所得发酵液备用；所得滤渣中加入20倍蒸馏水，于70℃浸提3h，过滤得美洲大蠊抑菌液；

(4)将上述美洲大蠊抑菌液与发酵液合并，得液体有机肥用的抑菌除臭杀菌剂。

所述的活化促溶调节剂为丙二醇、山梨醇、醋酸的混合物，其中醋酸在活化促溶调节剂中的质量占比为65％。

对比例2

一种液体有机肥用的抑菌除臭杀菌剂的制备方法，具体步骤如下：

(1)美洲大蠊粉碎：粉碎机搅拌美洲大蠊虫体20min；

(2)发酵：将搅拌后的美洲大蠊中加入10

(3)发酵结束后，将发酵物过滤，所得发酵液备用；所得滤渣中加入20倍蒸馏水，于70℃浸提3h，过滤得美洲大蠊抑菌液；

(4)将上述美洲大蠊抑菌液与发酵液合并，得液体有机肥用的抑菌除臭杀菌剂。

对比例3

一种液体有机肥用的抑菌除臭杀菌剂的制备方法，具体步骤如下：

(1)美洲大蠊粉碎：粉碎机搅拌美洲大蠊虫体20min；

(2)发酵：将搅拌后的美洲大蠊中加入10

(3)发酵结束后，将发酵物过滤，所得发酵液备用；所得滤渣中加入20倍蒸馏水，于70℃浸提3h，过滤得美洲大蠊抑菌液；

(4)将上述美洲大蠊抑菌液与发酵液合并，得液体有机肥用的抑菌除臭杀菌剂。

对比例4

一种液体有机肥用的抑菌除臭杀菌剂的制备方法，具体步骤如下：

(1)美洲大蠊粉碎：粉碎机搅拌美洲大蠊虫体20min；

(2)发酵：将搅拌后的美洲大蠊中加入10

(3)发酵结束后，将发酵物过滤，所得发酵液备用；所得滤渣中加入20倍蒸馏水，于70℃浸提3h，过滤得美洲大蠊抑菌液；

(4)将上述美洲大蠊抑菌液与发酵液合并，得液体有机肥用的抑菌除臭杀菌剂。

测试例

将实施例1～3及对比例1～4制备过程中得到的美洲大蠊抑菌液以其中的黄酮作为测试目标进行测试，测试黄酮提取率，结果如下表所示。

黄酮测定：分光光度法。

其中实施例1较其他两组实施例的黄酮提取率较低，主要是由于其粉碎时间较短，且绿僵菌的添加量较低，发酵时间短，导致美洲大蠊细胞的破碎程度较低，影响后续的提取效率。而实施例3所得黄酮提取率最高，主要是因为其绿僵菌的添加量和发酵时间充足，促进了后续黄酮化合物的的溶出，且提取温度的提高也导致黄酮的提取率升高，但相较于实施例2提升并不明显。

对比例1中发酵过程未添加绿僵菌，在缺乏分解美洲大蠊外壳成分相关酶的作用下，无法对美洲大蠊细胞进行充分分解，使细胞中的黄酮类化合物等抑菌有效组分无法有效溶出，黄酮提取率降低。对比例2中在发酵过程中未添加活化促溶调节剂，虽然存在分解美洲大蠊外壳成分的蛋白酶和几丁质酶，但酶的活性未达到充分发挥，影响了美洲大蠊细胞的分解效率，导致黄酮类化合物的提取率较实施例有较大幅度的降低。对比例3的结果显示，活化促溶调节剂中的醋酸对于抑菌有效组分的充分溶出有较大的作用，因为醋酸可以创造出适于绿僵菌酶作用的弱酸条件，促进昆虫细胞的分解与抑菌有效组分的溶出。对比例4的结果显示，丙二醇和山梨醇可以影响黄酮类化合物等抑菌有效组分的提取率，因为丙二醇和山梨醇与黄酮等抑菌有效组分的极性相似，在发酵以及热水浸提过程中可以有效协助抑菌有效组分的溶出。

将实施例1～3及对比例1～4制备过程中得到的液体有机肥抑菌除臭杀菌剂添加到猪粪稀释液中制成液体有机肥，施用于玉米、大豆与苹果树中，以猪粪稀释液有机肥为对照，测试此抑菌除臭杀菌剂对作物中大肠杆菌、变形杆菌与虫卵含量降低程度的影响。将液体有机肥施用到玉米、大豆及苹果田中，每千克液体有机肥母液中添加抑菌除臭杀菌剂的量为100g得到具有抑菌除臭杀菌功能的液体有机肥母液，每千克具有抑菌除臭杀菌功能的液体有机肥母液兑水10kg配成稀释液使用，用量30kg/hm

此测试例以玉米、大豆与苹果树为例，但不限于以上作物品种。实施例1-3 对大肠杆菌、变形杆菌和虫卵均具有很好的抑制效果，而对比例的抑制作用较弱。各组别的抑制程度与其中抑菌有效组分的含量整体呈正相关，所述的抑菌有效组分包括黄酮类化合物等有效组分、活化促溶调节剂、绿僵菌素，在抑菌有效组分的作用下，可以获得良好的抑菌、除臭、杀菌、抑制/杀灭虫卵的作用。

显然，上述实施例仅为清楚地说明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于本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替换。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替换仍处于本发明创造的保护范围之中。