本发明涉及中药废料回收
技术领域：
，更具体地说，涉及一种以中药药渣为原料制备的防甘薯黑斑病有机肥及其制备方法。
背景技术：
：近年来，我国的植物提取物产业发展迅速，提取物涵盖了中成药、食品、化妆品及植物源农药等多个领域。我国的植物提取物有数百种，其中具有一定代表性的是以中药材为原料的提取物产品，如人参提取物（人参皂苷）、绿茶提取物（茶多酚）、甘草提取物、大豆提取物（大豆异黄酮）、银杏提取物及金银花提取物等(曾建国2006)。植物提取物作为目标有效成分在植物体内含量相对较低，生产中往往需要大量的植物原料，同时也产生了大量植物提取残渣，仅中药提取一项，我国中药渣的年排放量就达3000万吨(周达彪和唐懋华2007)。实际生产中，生产企业往往对这些残渣采取露天堆放、挖坑填埋及焚烧等手段处理，既污染了环境，占用了大量土地资源，又造成了大量资源的浪费。随着社会发展，人们生活水平的提高，对植物提取物资源的利用成逐年扩大态势，而植物提取过程中产生的废渣处理问题逐渐成为产业发展中必须面对和解决的问题。现代药理研究表明，具有抗真菌作用的中药非常多，而且，现有的提取工艺并不能完全提取出这些中药的抗真菌有效成分，那么如何将中药废渣内剩余不多的具有抗真菌成分提取出来，并应用在其他抗真菌领域中是本研究的目的所在。另外，甘薯黑斑病是甘薯生产上的一种重要病害，发生普遍，我国各甘薯生产区均有发生。甘薯在幼苗期、生长期和贮藏期均能发病，主要为害块根及幼苗茎基部，不侵染地上的茎蔓。育苗期染病，多因种薯带菌引起，种薯变黑腐烂，造成烂床，严重时，幼苗呈黑脚状，枯死或未出土即烂于土中。病苗移栽大田后，生长弱，叶色淡，茎基部长出黑褐色椭圆形或菱形病斑、稍凹陷、初期病斑上有灰色霉层，后逐渐产生黑色刺毛状物和粉状物，茎基部叶片变黄脱落，地下部分变黑腐烂，严重时幼苗枯死，造成缺苗断垄。块根以收获前后发病为多，病斑为褐色至黑色，中央稍凹陷，上生有黑色霉状物或刺毛状物，病薯变苦，不能食用。该病严重影响了甘薯的经济价值。技术实现要素：本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种以中药药渣为原料制备的防甘薯黑斑病有机肥及其制备方法。本发明利用中药药渣变废为宝，制成的有机肥不仅可以有效改善土壤的理化结构、为土壤补充各种有机及矿物营养、优化土壤微生物群落结构，从而促进植物的生长，而且能够防治甘薯黑斑病。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种以中药药渣为原料制备的防甘薯黑斑病有机肥，由如下重量份的中药药渣经酶法提取后，进行堆肥处理而成：全蝎药渣2-4份、橘皮药渣3-6份、决明子药渣3-6份、丁香药渣5-7份、茵陈药渣2-4份、厚朴药渣1-5份。优选地，所述的以中药药渣为原料制备的防甘薯黑斑病有机肥，由如下重量份的中药药渣经酶法提取后，进行堆肥处理而成：全蝎药渣2-3份、橘皮药渣4-6份、决明子药渣4-5份、丁香药渣5-6份、茵陈药渣2-3份、厚朴药渣1-4份。优选地，所述的以中药药渣为原料制备的防甘薯黑斑病有机肥，由如下重量份的中药药渣经酶法提取后，进行堆肥处理而成：全蝎药渣2.5份、橘皮药渣4份、决明子药渣4.5份、丁香药渣5.5份、茵陈药渣2.8份、厚朴药渣2.6份。本发明还提供一种如上述的以中药药渣为原料制备的防甘薯黑斑病有机肥的制备方法，包括如下步骤：（1）酶法提取：称取配方量的橘皮药渣、决明子药渣、丁香药渣、茵陈药渣、厚朴药渣，分别进行粉碎，取各中药药渣粉末，加入pH值为5.5-5.8的70%乙醇溶液，液料比为1:18（w/v），在70℃下水浴加热至恒温，然后加入复合酶，搅拌0.5小时后，酶解0.5-1.5小时，过滤，分离中药滤渣和滤液，备用；（2）堆肥过程：取步骤（1）得到的中药滤渣以及全蝎药渣作为堆肥物料，接种复合菌系，所述复合菌系按照质量分数5.5%的接种量和堆肥物料混合；置于封闭式堆肥反应器中，采用高温好氧发酵，通过反应器底部的曝气池进行通风供氧，通过转子式气体流量计控制通气流速在9-10.5L/min;通过设置在封闭式堆肥反应器内的温度传感器进行温度的检测和记录，控制反应器内温度在40-45℃内，发酵15天；（3）混合：将步骤（1）得到的滤液加入至步骤（2）发酵后的中药滤渣内，即得防甘薯黑斑病有机肥。优选地，所述的以中药药渣为原料制备的防甘薯黑斑病有机肥的制备方法，步骤（1）中所述复合酶的用量为4.5-6.3mg/每克药渣；所述复合酶由纤维素酶与果胶酶组成，纤维素酶与果胶酶的质量比为1：2-3。优选地，所述的以中药药渣为原料制备的防甘薯黑斑病有机肥的制备方法，步骤（1）中所述复合酶的用量为5.5mg/每克药渣；所述复合酶由纤维素酶与果胶酶组成，纤维素酶与果胶酶的质量比为1:2.5。优选地，所述的以中药药渣为原料制备的防甘薯黑斑病有机肥的制备方法，步骤（2）中所述复合菌系为细菌、真菌和放线菌以体积比1:（1-2）:（2-3）的混合的生物防治菌。优选地，所述的以中药药渣为原料制备的防甘薯黑斑病有机肥的制备方法，所述细菌为菌株HS-2、菌株HSL、菌株LA-6、菌株LS-11、菌株LS-14、菌株WS-1、菌株WS-4、菌株XM-3、菌株XM-8中的一种。优选地，所述的以中药药渣为原料制备的防甘薯黑斑病有机肥的制备方法，所述真菌为菌株BB-1、菌株BB-2、菌株BB-3、菌株LM-1、菌株LS-7、菌株LS-12、菌株LX-12、菌株SLT-15、菌株TS-7、菌株WB-1、菌株WB-2、菌株WB-3中的一种。优选地，所述的以中药药渣为原料制备的防甘薯黑斑病有机肥的制备方法，所述放线菌为菌株LA-4、菌株LA-7、菌株LA-9、菌株LA-10、菌株LX-1、菌株MG-1、菌株SP-1中的一种。实施本发明的以中药药渣为原料制备的防甘薯黑斑病有机肥及其制备方法，具有以下有益效果：（1）本发明利用中药药渣变废为宝，制成的有机肥不仅可以有效改善土壤的理化结构、为土壤补充各种有机及矿物营养、优化土壤微生物群落结构，而且本发明的中药药渣配方能够防治甘薯黑斑病。（2）本发明的制备工艺通过采用酶法破除植物细胞壁，提取中药药渣中的抗真菌有效成分，然后再经过堆肥发酵，使经发酵后的中药药渣含有碳源、氮源及能源等大量的营养成分，最后抗真菌有效成分结合大量的营养成分，使该有机肥在防治甘薯黑斑病上有显著的疗效。（3）中药材大多为植物性的草药，细胞壁是由纤维素构成，而抗菌有效成分是被包裹在细胞壁内的。在中药药用活性成分提取的过程中，必须要克服由纤维素、半纤维素、果胶质构成的细胞壁和细胞间质所带来的传质阻力。本发明中药抗真菌活性成分的提取选取的是纤维素酶与果胶酶的混合酶，经过混合酶处理后的材料，植物细胞壁遭到破坏，对从中提取药用抗真菌活性成分是很有效的。研究发现，尤其在纤维素酶与果胶酶质量比为1:2.5时，对抗真菌活性成分的提取最为有效，纤维素酶与果胶酶能够有效的破坏植物的细胞壁，使细胞壁的结构发生变化，降低细胞壁和细胞间质对于提取溶剂的阻力，加快药用抗菌活性成分分离出细胞的速度，使得提取率得到了极高的提高，减少了提取时间。（4）另外，植物提取残渣往往木质纤维素含量高，直接堆肥化处理物料降解速度慢，腐熟周期长。而本发明通过在自然界中筛选高校木质纤维素降解菌，组建复合菌系用作堆肥接种剂，可以有效促进堆肥中木质纤维素的降解，缩短堆肥发酵周期，加速堆肥腐熟，提高堆肥品质。尤其是在本发明筛选的复合菌系（细菌、真菌和放线菌以体积比1:（1-2）:（2-3）的混合生物防治菌）作用下，木质纤维素的降解速度更快，发酵周期更短，有机肥品质更好。具体实施方式下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述：在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。一种以中药药渣为原料制备的防甘薯黑斑病有机肥，由如下重量份的中药药渣经酶法提取后，进行堆肥处理而成：全蝎药渣2-4份、橘皮药渣3-6份、决明子药渣3-6份、丁香药渣5-7份、茵陈药渣2-4份、厚朴药渣1-5份。本发明配方组分虽然已经经过提取利用，但是药物残渣中依然含有一定量的有效成分，本发明经过多种尝试，筛选出本发明的中药残渣配方以及回收利用方法，将其变废为宝，通过酶法提取出抗菌的有效成分，然后再将剩余的残渣进行堆肥发酵，降解成大量的营养成分。将营养成分与抗真菌有效成分相结合，不仅可以有效改善土壤的理化结构、为土壤补充各种有机及矿物营养、优化土壤微生物群落结构，对植物的生长发育起促进作用，并且能够防治甘薯黑斑病。本发明配方组分的药理作用如下：全蝎药渣为钳蝎科动物东亚钳蝎ButhusmartensiiKarsch的干燥体经乙醇提取后的剩余物。现代药理研究发现，全蝎乙醇提取物在体外对8种表浅致病真菌均有抑制作用，尤其对裴氏着色菌、中克氏孢子丝菌、石膏样毛癣菌、絮状表皮癣菌较为敏感，其抗真菌作用优于大蒜浸出液。同时发现，蝎毒素在此实验条件下无抗表皮皮肤真菌的作用。橘皮药渣为芸香科植物橘及其栽培变种的成熟果皮经乙醇提取后的剩余物。现代药理研究发现，试管内抑菌实验发现，25％和50％浓度的橘皮液对常见的浅部真菌有抑制作用，但对白色念珠菌无抑制作用；12.5％橘皮液对红色毛癣菌、单毛状小孢子菌、絮状表皮癣菌均有抑制作用。决明子药渣为豆科植物决明CassiaobtusifoliaL.或小决明CassiatoraL.的干燥成熟种子经乙醇提取后的剩余物。现代药理研究发现，决明子种子的醇提取物对葡萄球菌、白喉杆菌及伤寒、副伤寒、大肠杆菌等均有抑制作用，而水提取物则无效，水浸剂（1：4）在试管中对某些皮肤真菌有不同程度的抑制作用。含大黄酚，但量不多，可能与其轻度的抗菌，泻下作用有关。丁香药渣为桃金娘科蒲桃属丁香Syzygiumaromaticum的干燥花蕾经乙醇提取后的剩余物。现代药理研究发现，丁香的活性成分丁香酸具有抗真菌作用。研究者采用固体琼脂法，以水杨酸为对照测定丁香酸抗真菌活性，发现其对所试的10种皮肤癣菌，5种深部真菌，3种酵母样菌均有抑制和杀灭作用，明显强于对照药物。扫描及透射电镜也证实该药对石膏样毛癣菌、念珠菌有较强破坏作用，可见真菌外形改变。茵陈药渣为菊科植物茵陈蒿ArtemisiacapillarisThunb.的幼苗经乙醇提取后的剩余物。现代药理研究发现，茵陈蒿有较强的抗病原微生物作用，在体外对金黄色葡萄球菌有明显的抑制作用。对痢疾杆菌、溶血性链球菌、肺炎双球菌、白喉杆菌、牛型及人型结核杆菌、大肠杆菌、伤寒杆菌、绿脓杆菌、枯草杆菌、病原性丝状体，以及黄曲霉菌、杂色曲霉菌等皮肤真菌有一定的抑制作用。茵陈抗菌活性成分主要是茵陈炔酮、对羟基苯乙酮和其他挥发油成分。厚朴药渣为木兰科木兰属植物厚朴（原亚种）M.officinalissubsp.officinalis与凹叶厚朴（亚种）M.officinalissubsp.biloba两种，主产于四川、湖北等地。中药材中专指该植物的干燥干皮、根皮及枝皮经乙醇提取后的剩余物。现代药理研究发现，厚朴对肺炎球菌、白喉杆菌、溶血性链球菌、枯草杆菌、志贺氏及施氏痢疾杆菌、金黄色葡萄球菌等有抑菌作用，其效力较黄连粉低5～10倍，但也有报告在体外对金黄色葡萄球菌之效力大于黄连者；在豚鼠体内对炭疽杆菌有某些抗菌作用；对若干皮肤真菌在体外有抑制作用；对实验性病毒性肝炎也有改善肝脏实质病变的作用。其醇浸剂（1:3000～1:300）在体外对结核杆菌也有某些抑制作用。该防甘薯黑斑病有机肥的制备方法，包括如下步骤：（1）酶法提取：称取配方量的橘皮药渣、决明子药渣、丁香药渣、茵陈药渣、厚朴药渣，分别进行粉碎，取各中药药渣粉末，加入pH值为5.5-5.8的70%乙醇溶液，液料比为1:18（w/v），在70℃下水浴加热至恒温，然后加入复合酶，搅拌0.5小时后，酶解0.5-1.5小时，过滤，分离中药滤渣和滤液，备用；所述复合酶的用量为4.5-6.3mg/每克药渣；所述复合酶由纤维素酶与果胶酶组成，纤维素酶与果胶酶的质量比为1：2-3。（2）堆肥过程：取步骤（1）得到的中药滤渣以及全蝎药渣作为堆肥物料，接种复合菌系，所述复合菌系按照质量分数5.5%的接种量和堆肥物料混合；置于封闭式堆肥反应器中，采用高温好氧发酵，通过反应器底部的曝气池进行通风供氧，通过转子式气体流量计控制通气流速在9-10.5L/min;通过设置在封闭式堆肥反应器内的温度传感器进行温度的检测和记录，控制反应器内温度在40-45℃内，发酵15天；所述复合菌系为细菌、真菌和放线菌以体积比1:（1-2）:（2-3）的混合的生物防治菌。复合菌系处理可以显著提高堆体的温度和高温持续时间，有效促进堆肥物料中木质纤维素的降解，缩短堆肥发酵周期，提高堆肥腐熟度。所述细菌为菌株HS-2、菌株HSL、菌株LA-6、菌株LS-11、菌株LS-14、菌株WS-1、菌株WS-4、菌株XM-3、菌株XM-8中的一种。所述真菌为菌株BB-1、菌株BB-2、菌株BB-3、菌株LM-1、菌株LS-7、菌株LS-12、菌株LX-12、菌株SLT-15、菌株TS-7、菌株WB-1、菌株WB-2、菌株WB-3中的一种。所述放线菌为菌株LA-4、菌株LA-7、菌株LA-9、菌株LA-10、菌株LX-1、菌株MG-1、菌株SP-1中的一种。上述菌株从常温菌和耐高温菌中分离纯化而得：从杨凌、太白、天水等地采集的腐殖土、堆肥样品用于常温菌的分离筛选。从秸秆及牛粪堆肥的高温期采样用于耐高温菌的分离筛选。菌株的制备方法如下：取上样品加入蒸馏水稀释，吸取0.1ml涂布于纤维素刚果红选择性培养基上，在45℃的高温培养箱中培养，定期观察，挑取菌落周围出现清晰透明圈的菌株，通过划线法分离，纯化。（3）混合：将步骤（1）得到的滤液加入至步骤（2）发酵后的中药滤渣内，即得防甘薯黑斑病有机肥。实施例1一种防甘薯黑斑病有机肥由如下重量份的中药药渣经酶法提取后，进行堆肥处理而成：全蝎药渣2.5份、橘皮药渣4份、决明子药渣4.5份、丁香药渣5.5份、茵陈药渣2.8份、厚朴药渣2.6份。防甘薯黑斑病有机肥具体制备方法如下：（1）酶法提取：称取配方量的橘皮药渣、决明子药渣、丁香药渣、茵陈药渣、厚朴药渣，分别进行粉碎，取各中药药渣粉末，加入pH值为5.5-5.8的70%乙醇溶液，液料比为1:18（w/v），在70℃下水浴加热至恒温，然后加入复合酶，搅拌0.5小时后，酶解0.5-1.5小时，过滤，分离中药滤渣和滤液，备用；所述复合酶的用量为5.5mg/每克药渣；所述复合酶由纤维素酶与果胶酶组成，纤维素酶与果胶酶的质量比为1:2.5。（2）堆肥过程：取步骤（1）得到的中药滤渣以及全蝎药渣作为堆肥物料，接种复合菌系，所述复合菌系按照质量分数5.5%的接种量和堆肥物料混合；置于封闭式堆肥反应器中，采用高温好氧发酵，通过反应器底部的曝气池进行通风供氧，通过转子式气体流量计控制通气流速在9-10.5L/min;通过设置在封闭式堆肥反应器内的温度传感器进行温度的检测和记录，控制反应器内温度在40-45℃内，发酵15天；复合菌系的制备：菌株LA-6、菌株BB-3和菌株LA-9采用NB培养基培养。接种前按照1:1:2.5（V:V:V）的比例混合，通过平板计数法进行菌落计数，最终得到的复合菌系菌液密度为109CFU/mL。营养肉汤NB培养基（g/L）：蛋白胨10，牛肉膏3，氯化钠5，pH7.2-7.4。（3）混合：将步骤（1）得到的滤液加入至步骤（2）发酵后的中药滤渣内，即得防甘薯黑斑病有机肥。实施例2一种防甘薯黑斑病有机肥由如下重量份的中药药渣经酶法提取后，进行堆肥处理而成：全蝎药渣2份、橘皮药渣3份、决明子药渣3份、丁香药渣5份、茵陈药渣2份、厚朴药渣1份。该防甘薯黑斑病有机肥具体制备方法与实施例1相同。实施例3一种防甘薯黑斑病有机肥由如下重量份的中药药渣经酶法提取后，进行堆肥处理而成：全蝎药渣4份、橘皮药渣6份、决明子药渣6份、丁香药渣7份、茵陈药渣4份、厚朴药渣5份。该防甘薯黑斑病有机肥具体制备方法与实施例1相同。实施例4一种防甘薯黑斑病有机肥该防甘薯黑斑病有机肥的中药药渣配方组成与实施例1相同。其制备方法与实施例1的制备方法相比，步骤与条件基本一致，差异在于：（1）酶法提取中复合酶的用量为2mg/每克药渣；所述复合酶由纤维素酶与果胶酶组成，纤维素酶与果胶酶的质量比为1:1。实施例5一种防甘薯黑斑病有机肥该防甘薯黑斑病有机肥的中药药渣配方组成与实施例1相同。其制备方法与实施例1的制备方法相比，步骤与条件基本一致，差异在于：（2）堆肥过程中复合菌系的制备：接种前按照1:1:1（V:V:V）的比例混合，通过平板计数法进行菌落计数，最终得到的复合菌系菌液密度为109CFU/mL。下面，进行种植培育试验，观察实施例1-5制得的防甘薯黑斑病有机肥对防治甘薯黑斑病以及甘薯生长情况的效果。黑斑病主要靠带病种薯传病，其次为病苗，带病土壤、肥料也能传病。用病薯育苗，长出病苗。病菌可直接侵入苗根基，在薯块上主要从伤口侵入，也可通过根眼、皮孔、自然裂口、地下虫咬伤口等侵入。本试验地设在农田内，选取感病的病苗为试验材料，所有试验农田的栽培条件均匀一致。设立八组栽培区，每组栽培区种植有50株甘薯苗，其中五组为感病的病苗，三组为未感病的甘薯苗；设置空白对照1组、实施例1-4组共五组，空白对照1组以感病的病苗为试验材料，不施加本发明的有机肥；实施例1-4组以感病的病苗为试验材料，对应填埋各个实施例制备的有机肥，每个月施肥四次，每次施肥量3.5g/g土壤；观察实施例1-4制得的防甘薯黑斑病有机肥对防治甘薯黑斑病的效果。另外，设置空白对照2组、实施例1′组、实施例5组共三组，空白对照2组以未感病的甘薯苗为试验材料，不施加本发明的有机肥，实施例1′组和实施例5组以未感病的甘薯苗为试验材料，分别填埋实施例1和实施例5制备的有机肥，每个月施肥四次，每次施肥量3.5g/g土壤；种植一个月半后，观察记录各个栽培区内甘薯的发病情况以及甘薯的地上部分的鲜重、块根的鲜重。若叶色淡，茎基部长出黑褐色椭圆形或菱形病斑、稍凹陷，或者有灰色霉层，后逐渐产生黑色刺毛状物和粉状物，茎基部叶片变黄脱落，地下部分变黑腐烂，或者幼苗枯死的症状，则计作感染了甘薯黑斑病。统计结果见下表：病株率=病株数/调查总株数×100%；表1防甘薯黑斑病有机肥对甘薯黑斑病防治效果空白对照组1实施例1组实施例2组实施例3组实施例4组病株数505161928总株数5050505050病株率%100%10%32%38%56%表2防甘薯黑斑病有机肥对对甘薯生长的影响地上部分鲜重g块根鲜重g空白对照2组20565实施例1′组325103实施例5组24581表1-2的数据表明，与空白1组相比，本发明实施例1-3的防甘薯黑斑病有机肥能够显著降低甘薯黑斑病的发病率，显著防治甘薯黑斑病，对甘薯黑斑病的防治效果最好的是实施例1的防甘薯黑斑病有机肥；从表2的数据表明，与空白2组相比，本发明实施例1防甘薯黑斑病有机肥其地上部分与块根的鲜重均有显著地增重，说明经本发明制备得到的有机肥料具有很高的营养成分与抗真菌有效成分，两种成分相结合，不仅可以有效改善土壤的理化结构、为土壤补充各种有机及矿物营养、优化土壤微生物群落结构，对玉米的生长发育起显著的促进作用，并且能够防治甘薯黑斑病，实施例1的配方和制备工艺为本发明最优的实施方式，其防治黑斑病以及促进甘薯长势的效果最为理想。另外，从表1的数据看，实施例4组虽然也能够降低甘薯黑斑病的发病率，但是其效果并没有实施例1-3的效果好；实施例4与实施例1相对比的差异在于制备方法上，具体在于步骤（1）中的复合酶的用量以及质量比不同。实施例4中的复合酶的用量以及质量比不同均在本发明使用的限定范围之外，从表格的数据可以看出，实施例4的发病率明显高于实施例1-3，说明复合酶的用量以及质量比对本发明抗真菌有效成分的提取具有较大影响，本发明使用的由纤维素酶与果胶酶的质量比为1:2.5组合成的复合酶，其用量为5.5mg/每克药渣，该复合酶的选择对抗真菌活性成分的提取是很有效的。从表2的数据看，与空白对照2组相比，实施例5组虽然也能促进甘薯地上部分和地下块根的长势，呈现增长趋势，但是其效果并没有实施例1′组的效果好；实施例5与实施例1相对比的差异在于制备方法上，具体在于步骤（2）中的复合菌的细菌、真菌和放线菌的体积比在本发明使用的限定范围之外，从表格的数据可以看出，实施例5的甘薯的地上部分和地下块根的长势低于实施例1′，说明在本发明筛选的复合菌系（细菌、真菌和放线菌的体积比1:（1-2）:（2-3）的混合生物防治菌）作用下，有机肥品质更好，可以有效改善土壤的理化结构、为土壤补充各种有机及矿物营养、优化土壤微生物群落结构，显著促进甘薯的地上部分和块根长势，对甘薯的生长发育起促进作用。对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。当前第1页1 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