一种洋葱皮植物源生物农药及其制备方法和应用与流程

本发明涉及生物农药领域，具体涉及植物源生物农药，更具体涉及洋葱皮植物源生物农药及其制备方法和应用。

背景技术：

洋葱，别名：球葱、圆葱、玉葱、葱头、荷兰葱，拉丁文名：Allium cepa。百合科，葱属二年生草本植物，因其具有丰富的营养成分以及独特的辛香风味而广受欢迎，同时也因为其所具有的抗癌、抗氧化、抗血栓、抗血小板凝集、抗糖尿病等药用和保健价值而有着“蔬菜皇后”的美誉。

洋葱作为传统药食两用植物，其在全球范围内被大量消费。但是其深加工大多停留在实验室阶段，对于其研究成果在工业的转化还是不够。针对洋葱进行深加工，研究开发高附加值产品是洋葱产业发展的主要趋势之一。而大量消费的同时就产生了大量的农业废弃物，这部分低价值的废弃物的处理也成了制约企业发展的一个重要因素，在影响企业效益的同时也对环境也造成巨大压力。

农药是基本的生产资料，在防治农业病害中起着重要作用。而我国农药的应用现状不容乐观，简单地可以总结为农药品种多，品质低，使用方法简单，用量大、效率低，农产品中残留量高。尤其是以人工合成的有机化合物为主要成分的化学农药的大范围使用，不可避免地造成农作物和环境不同程度污染。农药只有很少一部分作用于靶点，其余绝大部分或吸附在植物体表面，或进入土壤，或进入植物体累积，最终绝大部分进入环境中，部分化学农药分解缓慢，逐渐通过食物链而被富集。人工合成的化学农药不仅危害环境，还会对食物造成污染，威胁人类的健康。农副产品中残留的农药通过人体长期的吸收、积累而造成慢性中毒，其次是农药对食品的污染，农药通过食品进入人体，在人体脂肪、人乳和血液中都普遍能检出有机氯农药，有机氯农药脂溶性高，易于在人体脂肪、肝脏内积累，对人体的分泌系统、免疫功能、生殖机能等造成影响。有机磷农药具有神经毒性，可以影响ATP酶的活性，还可以影响免疫系统。慢性中毒时会引起疲倦、头痛、食欲不振和肝肾损害，严重时导致神经紊乱。

生物农药主要是指以植物、动物、微生物等产生的具有农用生物活性的 次生代谢产物开发的农药，包括微生物农药、农用抗生素、植物源农药、生物化学农药、转基因生物农药和天敌生物农药。与传统的化学农药相比，生物农药具有对人畜和非靶标生物安全，环境兼容性好，不易产生抗性，易于保护生物多样性，来源广泛等优点生物农药具有选择性强、对人畜环境安全、原料来源广泛且不易产生耐药性等优点，生物农药将成为今后农药发展的一个重要方向。但是现有技术中生物农药只能单一的在抗菌或抗病虫害方面有应用，但是不能在抗菌或抗病虫害方面同时兼治。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种洋葱皮植物源生物农药及其制备方法和应用，本发明提供的植物源生物农药可在抗菌或抗病虫害方面同时兼治，绿色环保，对人类健康无害。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种洋葱皮抗菌活性物质的制备方法，包括以下步骤：

将洋葱皮研磨，按照料液比1：5～1：10的比例与提取溶剂混合，得到洋葱粉悬浮液，所述提取溶剂为水或体积浓度为75～95％的乙醇溶液；

对所述洋葱粉悬浮液进行超声波处理；

将所述超声波处理后的物料进行固液分离，收集上清液，浓缩，得到洋葱皮抗菌活性物质。

优选的，所述洋葱皮为不能食用的洋葱外皮。

优选的，所述研磨得到的物料粒度为50～80目。

优选的，所述的超声波处理的温度为40～60℃，所述的超声处理时间为10～30min。

优选的，所述固液分离为离心；所述离心的转速为4000～5000rpm；所述离心的时间为10～30min。

优选的，得到上清液后还包括：将所述上清液浓缩；所述浓缩的温度为40～60℃。

本发明提供的所述方法制备的洋葱皮抗菌活性物质，主要物质为含硫化合物。

优选的，所述含硫化合物主要包括二硫化物和三硫化物。

优选的，所述二硫化物主要为二硫化丙烷。

优选的，所述二硫化丙烷含硫量占洋葱总含硫量的80％～90％。

本发明提供了所述方法制备的洋葱皮抗菌活性物质在植物源生物农药组合物中的应用，所述植物源生物农药组合物的剂型为湿性粉剂。

优选的，所述植物源生物农药组合物的剂型为湿性粉剂，所述的湿性粉剂包括下列质量百分含量的组分：洋葱皮抗菌活性物质65～75％，分散剂4～10％，阴离子表面活性剂1～5％，润湿剂1～4％，白炭黑3～10％，高岭土10～18％；

本发明所述方法制备的洋葱皮抗菌活性物质或植物源生物农药组合物在抗菌和病虫害防治方面中的应用。

本发明提供的一种洋葱皮抗菌活性物质的制备方法，是以废弃的洋葱皮为原料，经过水提或醇提、超声波处理、分离得到洋葱皮抗菌活性物质。本发明提供的方法有效地提高了洋葱副产物的综合利用率、减少企业废弃物处理压力、减少环境污染，同时本发明制备方法简单，成本低廉，提高企业效益。

本发明还提供了洋葱皮活性物质在抗菌和病虫害防治方面的应用，洋葱皮抑菌活性物质和某些氨基酸(如半胱氨酸)中的巯基反应，阻止相应蛋白质的形成，从而抑制了微生物的生长，本发明中的植物源生物农药也可以明显抑制微生物生长，减少植物病害的发生和化学农药的施用量，显著提高作物产量。本发明采用互隔交链孢和硫色镰刀菌两种致病菌进行的抑菌实验，结果表明，洋葱水提物浓度在0.0625mg/mL以上时对互隔交链孢的抑制效果极显著；同样的结果在95％乙醇提取物中也有发现。洋葱的水提物在浓度大于0.0156mg/mL时对硫色镰刀菌有极显著的抑制效果，洋葱皮的95％乙醇抗菌活性物质在浓度为0.0039mg/mL时具有极显著的抑制效果。本发明安全性的实验得出，即使是高浓度情况下对小麦等农作物的生长仍没有明显影响，并且实验结果表明，植物源抗菌剂具有一定的杀虫作用。

附图说明

图1为本发明实施例1～4提供的洋葱活性物质提取工艺流程图；

图2为本发明实施例5提供的洋葱皮活性物质对真菌形态的影响示意图；

图3为本发明实施例6提供的洋葱皮活性物质杀虫实验第一天的情况；

图4为本发明实施例6提供的洋葱皮活性物质杀虫实验第二天的情况；

图5本发明实施例6提供的洋葱皮活性物质杀虫实验第三天的情况。

具体实施方式

本发明提供了一种洋葱皮抗菌活性物质的制备方法，包括以下步骤：

将洋葱皮研磨，按照料液比1：5～1：10的比例加入水或体积浓度为75～95％的乙醇溶液，得到洋葱粉悬浮液；

对所述洋葱粉悬浮液进行超声波处理；

将所述超声波处理后的物料进行固液分离，收集上清液，得到洋葱皮抗菌活性物质。

本发明提供了一种洋葱皮抗菌活性物质的制备方法，有效提高洋葱副产物综合利用率、减少企业废弃物处理压力、减少环境污染，同时还提供了一种新型植物源的抗菌活性物质的制备方法。

在本发明中，所述洋葱皮优选为不能食用的洋葱外皮。本发明对所述洋葱的种类没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的洋葱品种即可；在本发明的实施例中，所述洋葱优选为白洋葱或红洋葱。

本发明对所述研磨的方法和用到的设备没有特殊限制，采用本领域技术人员所熟知的研磨的技术方案即可。

所述研磨后，本发明优选对研磨后的洋葱皮进行过筛处理，得到洋葱皮粉。在本发明中，所述过筛的筛孔径优选为50～80目，更优选60目～70目，得到粒径均匀的洋葱皮粉。

得到洋葱皮粉后，本发明将所述洋葱皮粉按照料液比为1：5～1：10[w(g)/v(mL)]的比例与提取溶剂混合，得到洋葱粉悬浮液，所述提取溶剂为水或体积浓度为75～95％的乙醇溶液。在本发明中，所述洋葱皮粉与提取溶剂的料液比更优选为1：8。在本发明中，所述乙醇溶液的体积浓度优选为85％～90％。

得到洋葱粉悬浮液后，本发明对所述洋葱粉悬浮液进行超声波处理。在本发明中，所述超声波处理的温度优选为40～60℃，更优选为50℃；所述的超声处理的时间优选为10～30min，更优选为20min；超声波的频率优选为450w～500w，间隔时间为5min。

所述超声波处理后，本发明将得到超声波处理后的物料进行固液分离，收集上清液，得到洋葱皮抗菌活性物质。本发明中，所述固液分离的方法优 选为离心，在本发明中，所述离心的时间优选为10～30min，更优选为20min；所述离心的温度优选为20～30℃，更优选为25℃；所述离心的转速优选为4000～5000rpm，更优选为4500rpm。

本发明优选对上述离心得到的残渣与提取溶剂混合后进行二次离心处理，合并上清液。所述残渣与提取溶剂的料液比优选为1：5～1：10[w(g)/v(mL)]，更优选为1：8。

在本发明中，所述二次离心的速率优选为4000～5000rpm，更优选为4500rpm；所述离心的时间优选为10～30min，更优选为20min；所述离心的温度优选为20～30℃，更优选为25℃。

本发明优选重复所述二次离心的过程，合并上清液，得到洋葱皮抗菌活性物质。所述重复的次数优选为2～3次。

得到上清液后，本发明优选将所述上清液浓缩，得到洋葱皮抗菌活性物质。在本发明中，所述浓缩优选为旋转蒸发浓缩。在本发明中，所述旋转蒸发浓缩的温度优选为40～60℃，更优选为45～55℃，最优选为50℃。

本发明对所述旋转蒸发浓缩的时间优选为2～10h，更优选为3～8h。

在本发明中，所述浓缩后的洋葱皮抗菌活性物质的质量浓度优选为38～60％，更优选为45％。

在本发明中，所述洋葱皮抑菌活性物质含有含硫化合物，所述含硫化合物主要包括二硫化物和三硫化物，所述二硫化物主要为二硫化丙烷，所述二硫化丙烷含硫量占洋葱总含硫量的80％～90％。

本发明提供了所述方法制备的洋葱皮抗菌活性物质在植物源生物农药组合物中的应用，所述植物源生物农药组合物的剂型优选为湿性粉剂和乳液剂。

在本发明中，当所述植物源生物农药组合物的剂型为湿性粉剂时，所述的湿性粉剂优选包括下列质量百分含量的组分：洋葱皮抗菌活性物质65～75％，分散剂4～10％，阴离子表面活性剂1～5％，润湿剂1～4％，白炭黑3～10％，高岭土10～18％；更优选为洋葱皮抗菌活性物质70％，分散剂6％，木质素磺酸钙3％，润湿剂2％，白炭黑5％，高岭土14％。

本发明对所述分散剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员所熟知的分散剂的来源即可。本发明对所述分散剂的种类没有特殊限制，采用本领域技术人员所熟知的分散剂的种类即可。在本发明实施例中，所述分散剂的种类为分散剂D425。本发明实施例中，所述分散剂D425的来源为市售商品。

本发明对所述木质素磺酸钙的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员所熟知的木质素磺酸钙的来源即可。本发明对所述木质素磺酸钙的种类没有特殊限制，采用本领域技术人员所熟知的木质素磺酸钙的种类即可。本发明实施例中，所述木质素磺酸钙的来源市售商品。

本发明对所述润湿剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员所熟知的润湿剂的来源即可。在本发明实施例中，所述润湿剂的种类为EFW。本发明实施例中，所述EFW为烷基萘磺酸盐和阴离子润湿剂的混合物，购自阿克苏诺贝尔公司。

本发明对所述白炭黑的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员所熟知的白炭黑的来源即可。

本发明对所述高岭土的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员所熟知的高岭土的来源即可。

在本发明中，所述的湿性粉剂的制备方法优选包括以下步骤：

将洋葱皮抗菌活性物质、分散剂、木质素磺酸钙、润湿剂、白炭黑和高岭土按照上述技术方案所述质量比例进行混合，使用粉碎成粒径为20～1000目,更优选为40～80，最优选为60目的粉末，得到湿性粉剂生物农药组合物。

在本发明中，所述粉碎的方法没有特殊限制，采用本领域技术人员所熟知的粉碎方法即可。在本发明实施例中，所述粉碎的方案是采用气流粉碎机进行粉碎。

在本发明中，所述农药组合物中的洋葱皮抗菌活性物质优选为经浓缩后的洋葱皮抗菌活性物质。所述农药组合物中抗菌活性物质的质量浓度0.0039mg/mL～0.125g/mL，优选为0.0625g/mL。

本发明还提供了所述制备方法制备的抗菌活性物质或所述生物农药组合物在抗菌和病虫害防治方面的应用。

在本发明中，所述湿性粉剂生物农药组合物在抗菌和病虫害防治方面的应用时优选每亩使用药剂量为200～500g，更优选为300～400g；从初发病开始喷洒所述湿性粉剂的稀释液，所述稀释液的稀释倍数优选为500到700倍更优选为600倍；所述喷洒的喷率优选为每7～10天喷施一次，连续喷洒2～3次。

在本发明中，所述抗菌的种类优选为对可以引起多种农作物疾病的致病菌互隔交链孢(Alternaria alternata)和对马铃薯干腐病致病菌硫色镰刀菌 (F.sulphureum)。

在本发明中，抗菌种类的方法优选为抑菌实验。本发明对所述抑菌实验的方法没有特殊限制，采用本领域技术人员所述熟知的抑菌实验的方法即可。

在本发明中，所述病虫害中虫的种类优选为红蜘蛛、蚜虫和水稻螟虫。

下面结合实施例对本发明提供的一种洋葱皮植物源生物农药及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

将白洋葱皮磨粉过60目筛，按照白洋葱皮与乙醇溶液的质量体积比为1：5的比例混合并搅拌均匀，40℃超声波辅助提取20min后离心，重复3次，合并上清液，使用旋转蒸发仪在55℃条件下浓缩至暗红色且粘稠，得白洋葱皮抗菌活性物质原药。

取白洋葱皮抗菌活性物质原药70份，分散剂D4256份，木质素磺酸钙3份，润湿剂EFW2份，白炭黑5份，高岭土补足100份，将上述配比的物质进行混合，粉碎后过80目筛，制得湿性粉剂生物农药组合物。

实施例2

将红洋葱皮磨粉过50目筛，按照物料比1：8的比例加入体积浓度为95％乙醇并搅拌均匀，55℃超声波辅助提取25min后离心，重复4次，合并上清液，使用旋转蒸发仪在40℃条件下进行浓缩，至暗红色且粘稠结束浓缩，得红洋葱皮抗菌活性物质原药。

取红洋葱皮抗菌活性物质原药75份，分散剂D42510份，木质素磺酸钙1份，润湿剂EFW 3份，白炭黑8份，高岭土补足100份，将上述配比的物质进行混合，粉碎后过80目筛，制得湿性粉剂生物农药组合物。

实施例3

将实施例1、实施例2所得白洋葱和红洋葱抗菌活性物质4种原药，分别配制成浓度为0.1250g/mL、0.0625g/mL、0.0313g/mL、0.0156g/mL、0.0078g/mL、0.0039g/mL的溶液作为实验组，分别设置一组对照实验对照组是什么，将配制的一系列浓度的抗菌活性物质对互隔交链孢进行抑菌实验，测定实验组和对照组的抑菌圈直径大小。

测定实验组和对照组的抑菌圈直径结果如表1所示。

表1不同洋葱皮抗菌活性物质对互隔交链孢的抑菌圈直径结果

注：1、表中不同字母代表不同显著性水平；2、醇提物使用95％乙醇

由表1数据可知，白洋葱和红洋葱水提物浓度在0.0625mg/mL以上时对互隔交链孢的抑制效果极显著；在95％乙醇提取物中有同样的结果。

实施例4

将实施例1、实施例2分别所得水提和醇提的白洋葱和红洋葱抗菌活性物质4种原药，分别配制成浓度为0.1250g/mL、0.0625g/mL、0.0313g/mL、0.0156g/mL、0.0078g/mL、0.0039g/mL的溶液作为实验组，分别设置一组对照实验，将配制的一系列浓度的抗菌活性物质对硫色镰刀菌进行抑菌实验，测定实验组和对照组的抑菌圈直径大小。

实验结果，测定实验组和对照组的抑菌圈直径结果如表2所示，由表2数据可知，两种洋葱的水提物在浓度大于0.0156mg/mL时对硫色镰刀菌有极显著的抑制效果；两种洋葱的95％乙醇提取物在实验的最低浓度0.0039mg/mL时就具有极显著的抑制效果。

表2：不同洋葱皮抗菌活性物质对硫色镰刀菌的抑菌圈直径结果

注：1、表中不同字母代表不同显著性水平；2、醇提物使用95％乙醇

实施例5

将白洋葱皮磨粉过70目筛，按照物料比1：7的比例加入体积浓度为75％乙醇并搅拌均匀，60℃超声波辅助提取40min后离心，重复3次，合并上清液，使用旋转蒸发仪在60℃条件下浓缩至暗红色且粘稠，得积浓度为75％乙醇提取物白洋葱皮抗菌活性物质原药。

采用上述相同的方法用水替换体积浓度为75％的乙醇，制备得到水提取物白洋葱皮抗菌活性物质原药。

用制备得到的75％乙醇提取物和水提取物白洋葱皮抗菌活性物质原药稀释成质量浓度为0.0625g/mL，分别处理互隔交链孢和硫色镰刀菌的菌丝，使用量为1mL，用无菌水代替提取物作为对照组。自处理后的第一天起每天在光学显微镜下观察并记录菌丝的生长及变化情况。

光学显微镜观察结果如图2所示，A、B和C是互隔交链孢的光学显微图，D、E和F是硫色镰刀菌的光学显微图。其中A和D是未使用原药的对照组，B和E是水提取物处理组，C和F是75％乙醇提取抗菌活性物质实验组。图中A和D的实验组两种致病菌形态较为规则，细胞质基质较为致密，有染色较深的细胞器可见，另外，互隔交链孢的纺锤形有隔孢子(A，箭头)及硫色镰刀菌的镰刀形分生孢子(D，箭头)都清晰可见；而其他使用原药的处理组中都没有观察到孢子，在其他原药处理组中都可观察到菌丝内部出现较多、较大的空泡，细胞内容物流失严重，不能观察到清晰可见的细胞器，并且很容易观察到实验组的真菌细胞壁发生明显肿胀变形。可以看出，洋葱皮抗菌活性物质能够有效的抑制互隔交链孢和硫色镰刀菌的菌丝生长与孢子的产生，从而抑制两种致病菌的大量繁殖。

实施例6

将实施例1和2制备的洋葱提取物进行稀释，分别配制成浓度为0.1250g/mL、0.0313g/mL、0.0039g/mL的溶液，同时分别放入培养皿中，以空白为对照。把马陆虫幼虫刚放进培养皿中时，马陆虫幼虫都试图逃离培养皿，或者一直在培养皿周围绕圈爬行，活动区域不区分放有洋葱粉区或者是空白区域；第二天马陆虫幼虫的活力明显下降，都只呆在固定的地方，有一部分的马陆虫幼虫都呆在空白区域；第三天有一部分马陆虫蜷缩起来了，基本上都呆在空白区域，马陆虫杀虫情况见表3。由上述图片和现象可得洋葱粉具有一定的杀虫作用。

表3洋葱粉提取物杀虫试验

“+”表示活力，活力最高表示为“++++”，“-”表示死亡

由上述图片和现象可得洋葱粉粗提物有一定的杀虫作用。

由以上实施例可知，在对可以引起多种农作物疾病的致病菌—互隔交链孢(Alternaria alternata)的抑制实验中，本发明中的植物源生物农药也可以明显抑制其生长，减少植物病害的发生，显著提高产量。在对马铃薯干腐病致病菌硫色镰刀菌(F.sulphureum)的抑制实验中得到结果是以洋葱提取物配制的植物源生物农药可以明显抑制镰刀菌属真菌的生长，高浓度下可以完全抑制硫色镰刀菌的生长。在对该发明安全性的验证中得出，即使是高浓度情况下对小麦等农作物的生长仍没有明显影响，并且在实验中发现，本发明的植物源抗菌剂具有一定的杀虫作用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。