从生化废弃物中提取生物农药阿维菌素的方法

专利名称：从生化废弃物中提取生物农药阿维菌素的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用生化废弃物提取生化农药阿维菌素的方法。
背景技术：
生物农药是直接利用生物活体成分或生物产生的天然活性物质加工而成的制品，通常 主要以天然农副产品(植物、动物蛋白为主)为原料，通过微生物发酵而制得。生物农药 具有专一性强，活性高，对环境安全，对非靶生物相对安全，开发利用途径多，开发的选 择余地大等特点，被誉为无公害农药。因此生物农药较化学合成农药更适合在现代农业有 害生物综合防治策略中扩大生产应用。
阿维菌素(JM/v肥"iy )是一种新型农畜两用抗生素，属大环内酯抗生素类杀虫杀螨剂， 是土壤微生物灰色链霉素(6Y r朋to/。yces an r肌'"7i's)的发酵代谢产物，具备无公害特 性。阿维菌素化学结构是带双糖支链的大环内酯，由Ala 、Alb 、A2a 、 A2b 、 Bla 、 Blb 、 B2a和B2b等8个组分组成，在8个组分中B组分的生物活性优于A组分，其中以Bla组分活 性最强。1976年，美国默克公司开发阿维菌素(AVM)、伊维菌素(IVM)及其系列产品。 AVM作为农药于1985年投入市场，IVM作为兽药于1981年投入市场，自AVM及其系列产 品上市以来,世界各国科学家及研究人员都认为它的发现及应用是继青霉素以来抗生素科 学对人类的又一巨大贡献，同时，对阿维菌素农药的研制与开发，也成为人类研制生物农药 的热点。
我国于80年代末引进分离阿维菌素产素菌种链霉素(6Y re/7to/Hyces aKe/7W'"7is), 1994年，中国第一个AVM产品北农爱福丁(生物杀虫杀螨剂)在京农公司诞生,这是中国 人完成的AVM从原药到制剂的第一个高科技产品；1995年，"阿福丁"在京农公司研制成 功，这是我国自行研制最先问世的AVM兽用产品。
阿维菌素对多种农作物的害螨和害虫具有很高的生物活性，它是一种优良的抗生素杀 虫、杀螨剂，防治对象主要是菜青虫、小菜蛾、斜纹夜蛾、棉铃虫、烟青虫、蚜虫、木虱、 桃小食心虫、斑潜蝇、叶潜蝇、瘿蝇、螨类等，具有广谱、高效、低残留和对人畜及环境 安全等特点。由于它的作用机制独特，可有效防治对常用的杀虫、杀螨剂产生抗性的害虫 和害螨，是当前农业害虫综合防治中较理想的农药品种之一。
阿维菌素是一种神经毒剂，对螨类和昆虫具有胃毒和触杀作用，不能杀卵。其作用机理 是通过干扰害虫神经生理活动，刺激虫体产生r2氨基丁酸，从而阻断运动神经信息的传 递过程，使害虫中央神经系统的信号不能被运动神经元接受，从而切断运动神经和肌肉的 联系，使害虫在几小时内迅速麻痹、拒食、缓动或不动，24天后即死亡。因不引起昆虫迅速 脱水，所以阿维菌素致死作用较缓慢。阿维菌素对虫、螨的药效虽不如有些神经毒剂那么 快,但它麻痹害虫，使之极少取食，达到使作物免遭虫害的目的。阿维菌素对捕食性昆虫和寄生天敌虽有直接触杀作用，但因喷施叶表面的阿维菌素可迅速分解消散，而渗入植物薄 壁组织内的活性成分可较长时间存在于植物组织中并有传导作用，故对害螨和潜食危害的 昆虫具长效性，而对捕食性昆虫和寄生天敌安全。
阿维菌素有触杀活性，但胃毒活性更佳，施药后2 3天杀虫效果达到最高峰，持效期 约7 15天。其中螨类达30 45天，且耐雨水冲刷。阿维菌素无杀卵作用，但它能渗入植 物叶片组织内，形成药囊长期储存，并且"活性转移"，杀死藏在叶内的潜叶幼虫,且抑制新 生的幼虫潜入叶内。它能使接触叶片上药液的雌性成虫的食量和产卵量下降。
中国专利文件CN1294197 (00130233.7)公开了一种发酵法生产阿维菌素的新工艺， 其特征是在发酵过程中使用能够产生阿维菌素并且将阿维菌素分泌到菌细胞外的微生物 阿弗麦链霉素CCTCC NO: M200028。可以降低生产成本，实现阿维菌素的半连续或连续发 酵。
中国专利文件CN1923840 (200610048349. 8)公开了一种阿维菌素提取工艺，它是将 阿维菌素干菌丝体与甲醇或乙醇以l : 5 1 : IO的重量比在浸提罐内混合，于20 25'C温 度下持续搅拌3 6小时后制成浸提液；再将浸提液在O. 1 0.6Mpa压力下通过孔径为10 Pin 2nm的滤膜系统过滤；通过滤膜系统的滤液送入半成品加工系统，残液一部分返回 浸提罐，另一部分经循环泵后通过滤膜系统循环过滤，过滤结束时，排空浸提罐中残渣。 由于采用本发明工艺以及采用密闭式滤膜过滤系统过滤，能有效地分离、澄清阿维菌素浸 提液，过滤速度快，过滤精度高，工艺过程每天可縮短6 12小时，收率可提高5 7%， 能耗低，降低了生产成本，同时极大改善了工作环境，具有显著的社会经济效益。
迄今为止，尚未有利用生化废弃物提取制备阿维菌素的报道。

发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种利用生化废弃物提取制备阿维菌素的方法。 发明概述
目前我国众多的谷氨酸厂家多以粗制葡萄糖为碳源、液氨为氮源进行发酵；然后通过 等电点结晶技术提取和纯化谷氨酸；发酵液中剩余的液氨则通过形成硫酸氨而得到回收利 用。将提取硫酸铵以后的残留物即作为废液处理，这类废液即为本发明所述的生化废弃物。
为了充分利用生化废弃物，变废为宝，本发明的发明人通过对上述生化废弃物中阿维 菌素的含量进行了检测，意外地发现该废弃物中含有可提取量的阿维菌素，经反复实验提 出一种操作容易、收率理想的提取制备阿维菌素的方法。由于这些废液的产量很大，价格 很低(约200元/吨)。而目前阿维菌素的市场价格为100万元/吨，以此原料进行提取即可
大大降低阿维菌素的生产价格。 发明详述
本发明所述的生化废弃物是以粗制葡萄糖为碳源、液氨为氮源进行发酵，提取谷氨酸 后的发酵液中剩余的液氨再回收形成硫酸铵以后的废液。
一种利用生化废弃物提取制备阿维菌素的方法，包括醇提取、过滤、萃取，具体步骤如下
(1)向生化废弃物中加入甲醇，充分混和提取，分离保留上层提取液，再向下层物 中加入甲醇，反复同样操作提取2-3次，合并醇提取液；其中，生化废弃物与甲醇的比为
(20-40) g: (50-100) ml。
(2) 将步骤(1)所得的醇提取液过滤，
(3) 向步骤(2)的滤液中加入100-150ml的10y。 NaCl溶液，用二氯甲烷萃取2-3次， 合并萃取液，废液可再利用，
(4) 将二氯甲烷萃取液经无水Na2S(X干燥，过滤，38-45。C浓縮，得阿维菌素产品。 优选的，上述步骤(1)的充分混和提取是采用超声波振荡提取30-40min，也可以
搅拌提取30-60min。
上述歩骤(2)的过滤选用板框式过滤机过滤或者布氏漏斗抽滤。 对于步骤(4)提取得到的阿维菌素产品按高效液相色谱法进行测定测定结果(如 图2所示)。
上述步骤(3) 二氯甲烷萃取之后的废液，经过进一步处理还可用以生产10%的氨基酸 叶面肥。
本发明方法提取制备的阿维菌素纯度2 4%，接近于目前生物法生产出的阿维菌素的
本发明方法提取制备的阿维菌素，加入一定的溶剂和乳化剂制成O. 5%的阿维菌素乳 油，作为抗生素杀虫剂使用，是当前农业害虫综合防治中较理想的农药品种之一。
按本发明方法提取阿维菌素后的废水，可全部用以生产10%的氨基酸叶面肥，避免产 生二次污染。
与现有技术相比本发明的优良效果如下
7、阿维菌素是利用生化残留物，通过提取菌株再生化工艺生产的生物农药，原料为 纯生物源，产品具有广谱高效、抵御抗性、持效期长、低残留、易降解、对人畜和生态环 境高度安全的特性，是当前农业害虫综合防治中较理想的生物农药品种之一。
么以生化废水为原料，对于开发利用废弃资源，治理环境污染，建设环境友好性社 会具有重大意义。
J、利用生化废水为原料制造生化农药，不仅开辟了新型廉价原料来源，而且大幅度 降低生产成本。
么生化残留物利用充分。提取阿维菌素后的废水，全部用以生产10%的氨基酸叶面 肥，不产生二次污染。


图l阿维菌素标准品高效液相色谱。图2实施例1从生化废弃物中提取的阿维菌素产物 的高效液相色谱结果。纵坐标是电压(mv)，横坐标是时间(min)。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。 实施例l.
本实施例中所用的生化废弃物购自山东西王集团公司，是该公司生产谷氨酸的生产过 程中产生的废液。该公司谷氨酸的生产以粗制葡萄糖为碳源、液氨为氮源的发酵，发酵液 提取谷氨酸后再回收剩余的液氨(形成硫酸氨)，提取硫酸铵以后的残留物即作为废液处 理。该废液含有O. 1-0. 2%的阿维菌素，以及50%干物质、20%氨基酸、3-4%还原糖和5-6%
无机氮等。
仪器与试剂恒温水浴锅，高效液相色谱，(:18柱，分液漏斗，布氏漏斗。阿维菌素标 准品，丙酮，甲醇(色谱纯)，乙腈(色谱纯)，二氯甲垸、NaCl等。除特别说明外试剂 均为分析纯。
色谱条件Cw柱；流动相甲醇-水(体积比9:1);流速lmL/min;柱温室温(25 。C)。检测波长245 nm。
标准品的配制准确称取阿维菌素标准品50.00 mg，置于100mL容量瓶中，甲醇超声 波振荡溶解定容，置于冰箱中避光保存备用。
利用生化废弃物提取制备阿维菌素的方法，步骤如下
称取山东西王集团公司生化残留物20 g，加入50 ml甲醇，以超声波振荡提取30 min， 反复提取2次，合并醇提取液，用布氏漏斗抽滤。将滤液转至分液漏斗中，加入100ml 10% NaCl，用二氯甲垸萃取三次，合并萃取液。将二氯甲烷萃取液经无水Na2S04干燥，过滤并 收于250ml圆底瓶中。4CTC浓缩至近干。得阿维菌素产品。
测定用10ml甲醇溶解上述产品并定容。在上述色谱条件下，待仪器稳定后，注入20ul 样品溶液，测定结果。 实验结果
图l显示了阿维菌素标准品的高效液相色谱结果。可见阿维菌素的保留时间为5.8min。 西王生化残留物经二氯甲烷抽提后的高效液相色谱结果如图2显示。可发现在5-8min内 有明显的阿维菌素峰的存在。可说明在残留物含有阿维菌素。
本发明的方法所需的设备仅有搅拌器、板框式过滤机及加热干燥设备，所以可以广泛 应用于工业化生产。经初步计算提取lkg阿维菌素所用人工、电费、原材料大约为550元， 加上管理费、设备折旧费，提取lkg阿维菌素的成本不超过600元，目前阿维菌素的市场 售价为850元/kg.以公司年产1200吨0. 5%的阿维菌素的规模计算，若直接购买阿维菌素 原药其费用为510万元，而使用从生化残留物中提取的阿维菌素其费用仅需360万元(西 王集团)，因此每年可节省150万元的成本费。推广应用后，具有较高的社会和生态效益。
实施例2.
实施例l步骤(3) 二氯甲烷萃取之后的废液，还可用以生产10%的氨基酸叶面肥。具 体操作是二氯甲烷萃取之后的废液利用离子交换技术循环使用柠檬酸去除废液中的重金 属，再加入一定量的微量元素和水制成10%氨基酸叶面肥。
权利要求
1. 一种利用生化废弃物提取制备阿维菌素的方法，包括醇提取、过滤、萃取，所述的生化废弃物是以粗制葡萄糖为碳源、液氨为氮源进行发酵，提取谷氨酸后的发酵液中剩余的液氨再回收形成硫酸铵以后的废液，具体步骤如下(1)向生化废弃物中加入甲醇，充分混和提取，分离保留上层提取液，再向下层物中加入甲醇，反复同样操作提取2-3次，合并醇提取液；其中，生化废弃物与甲醇的比为(20-40)g∶(50-100)ml，(2)将步骤(1)所得的醇提取液过滤，(3)向步骤(2)的滤液中加入100-150ml的10％NaCl溶液，用二氯甲烷萃取2-3次，合并萃取液，废液可再利用，(4)将二氯甲烷萃取液经无水Na2SO4干燥，过滤，38-45℃浓缩，得阿维菌素产品。
2. 如权利要求l所述的利用生化废弃物提取制备阿维菌素的方法，其特征在于，步 骤(1)的充分混和提取是采用超声波振荡提取30-40 min，或者搅拌提取30-60min。
3. 如权利要求l所述的利用生化废弃物提取制备阿维菌素的方法，其特征在于，步 骤(2)的过滤选用板框式过滤机过滤或者布氏漏斗抽滤。
4. 如权利要求l所述的利用生化废弃物提取制备阿维菌素的方法，其特征在于，步 骤(3) 二氯甲烷萃取之后的废液用以生产10%的氨基酸叶面肥。
全文摘要
本发明涉及一种利用生化废弃物提取制备阿维菌素的方法，包括生化废弃物中加入甲醇醇提取、过滤、二氯甲烷萃取，将二氯甲烷萃取液经无水Na₂SO₄干燥，过滤，38-45℃浓缩，得阿维菌素产品。本发明利用生化废水为原料制造生化农药，不仅开辟了新型廉价原料来源，治理环境污染，而且大幅度降低生产成本。
文档编号C05F5/00GK101284857SQ200810016400
公开日2008年10月15日 申请日期2008年5月28日 优先权日2008年5月28日
发明者刘合昌, 单尚东, 刚 李, 杜 李, 熵 李, 玲 李, 李红云, 王少伟, 王玉军, 田纯华 申请人:山东美罗福农化有限公司