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玉米茎腐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菌有效成分，那么如何将中药废渣内剩余不多的具有抗菌成分提取出来，并应用在其他抗菌领域中是本研究的目的所在。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玉米茎腐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，而且能够防治土壤土传病害，尤其是玉米茎腐病。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玉米茎腐病有机肥，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：大黄药渣8-12份、鱼腥草药渣8-12份、穿心莲药渣3-6份、四季青药渣3-6份、金银花药渣5-10份、黄柏药渣5-10份。本发明所述的以中药药渣为原料制备的防玉米茎腐病有机肥，其中，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：大黄药渣8-10份、鱼腥草药渣9-12份、穿心莲药渣3-4份、四季青药渣5-6份、金银花药渣8-10份、黄柏药渣5-7份。本发明所述的以中药药渣为原料制备的防玉米茎腐病有机肥，其中，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：大黄药渣9份、鱼腥草药渣10.5份、穿心莲药渣3.5份、四季青药渣5份、金银花药渣6.5份、黄柏药渣5份。本发明还提供一种如上所述的以中药药渣为原料制备的防玉米茎腐病有机肥的制备方法，包括如下步骤：（1）酶法提取：称取配方量的大黄药渣、鱼腥草药渣、穿心莲药渣、四季青药渣、金银花药渣、黄柏药渣，分别进行粉碎，取各中药药渣粉末，加入pH值为7.5-8.3的70%乙醇溶液，液料比为1:20（w/v），在65℃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，接种复合菌系，所述复合菌系按照质量分数2%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3-4.5L/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，即得防玉米茎腐病有机肥。本发明所述的以中药药渣为原料制备的防玉米茎腐病有机肥的制备方法，其中，步骤（1）中所述复合酶的用量为1.8-2.8mg/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3-5:1。本发明所述的以中药药渣为原料制备的防玉米茎腐病有机肥的制备方法，其中，步骤（1）中所述复合酶的用量为2.5mg/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4:1。本发明所述的以中药药渣为原料制备的防玉米茎腐病有机肥的制备方法，其中，步骤（2）中所述复合菌系为细菌、真菌和放线菌以体积比1:（2-3）:（1-2）的混合的生物防治菌。本发明所述的以中药药渣为原料制备的防玉米茎腐病有机肥的制备方法，其中，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。本发明所述的以中药药渣为原料制备的防玉米茎腐病有机肥的制备方法，其中，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。本发明所述的以中药药渣为原料制备的防玉米茎腐病有机肥的制备方法，其中，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玉米茎腐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偶防治土壤土传病害，尤其是玉米茎腐病。（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，最后抗菌有效成分结合大量的营养成分，使该有机肥在防治玉米茎腐病上有显著的疗效。（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，对从中提取药用抗菌活性成分是很有效的。尤其在纤维素酶与果胶酶质量比为4:1时，对抗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:（2-3）:（1-2）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玉米茎腐病有机肥，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：大黄药渣8-12份、鱼腥草药渣8-12份、穿心莲药渣3-6份、四季青药渣3-6份、金银花药渣5-10份、黄柏药渣5-10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，显著提高了植物的发芽率，对植物的生长发育起促进作用，并且能够防治土壤土传病害，尤其是玉米茎腐病。本发明配方组分的药理作用如下：大黄药渣为掌叶大黄（RheumpalmatumL.）、药用大黄（RheumoffcinaleBaill.）、唐古特大黄（RheumtanguticumMaxim.exBalf.）的干燥根和根茎经乙醇提取后的剩余物。现代药理研究发现，大黄具有抗菌作用,且抗菌谱广、作用强,有效成份主要为大黄酸、大黄素、大黄素甲醚和芦荟大黄素,其中以芦荟大黄素作用最强,其抗菌机理是对细菌细胞核酸和蛋白质合成的阻碍作用,还能抑制二十碳稀酸类异常代谢,增加细胞保护机制,抗凝抗栓。改善微循环,有抗厌氧菌作用,特别是对常见的脆弱杆菌的抑制作用尤为显著。鱼腥草药渣为三白草科植物蕺菜（拉丁学名：HouttuyniacordataThunb.）的干燥地上部分经乙醇提取后的剩余物。现代药理研究发现，鱼腥草对各种微生物（尤其是酵母菌和霉菌）均有抑制作用，对溶血性的链球菌、金黄色葡萄球菌、流感杆菌、卡他球菌、肺炎球菌有明显的抑制作用。对大肠杆菌、痢疾杆菌、伤寒杆菌也有作用。穿心莲药渣为爵床科植物穿心莲（圆锥须药草）Andrographispaniculata（Burm.f.）Nees的干燥地上部分经乙醇提取后的剩余物。现代药理研究发现，穿心莲中所含新穿心莲内酯在临床上对细菌性痢疾的疗效较氯霉素与痢特灵为优，且无副作用和毒性。体外试验，穿心莲水煎剂及从其中分离出之粗结晶，均对钩端螺旋体的某些型别有抑制或杀灭作用，煎剂对肺炎球菌、甲链球菌及卡他球菌有一定抑制作用。四季青药渣为冬青科冬青属植物冬青IlexchinensisSims.的根皮、叶及种子经乙醇提取后的剩余物。现代药理研究发现，四季青相当于生药0.0125g/ml的稀释水溶液对绿脓杆菌、大肠杆菌、伤寒杆菌、福氏痢疾杆菌、产碱杆菌、枯草杆菌、金黄色葡萄球菌均有抑制作用。当水溶液稀释至相当于生药0.0031g/ml时，对金葡球菌仍有抑制作用。其抗菌成分主要为原儿茶酸，对大肠杆菌、绿脓杆菌、变形杆菌和金葡球菌4个菌种全部抑制的最低浓度为1.5mg/ml，可能还含其他抗菌有效成分。金银花药渣为忍冬科植物山银花LonicaraconfusaDC.的花蕾或带初开的花经乙醇提取后的剩余物。现代药理研究发现，金银花主要成分有绿原酸类化合物如绿原酸和异绿原酸。此外，还含有黄酮类化合物木犀草酸、木犀草素-葡萄糖苷、忍冬苷、皂苷、挥发油、肌醇、鞣质等。体外试验表明，金银花抗菌范围广，对金黄色葡萄球菌、链球菌、大肠埃希菌、痢疾杆菌、肺炎球菌、铜绿假单细胞菌、脑膜炎链球菌、结核杆菌等均有较好的抑制作用，金银花中抗菌消炎的主要成分是绿原酸及异绿原酸。黄柏药渣为芸香科植物黄皮树PhellodendronchinenseSchneid.的干燥树皮经乙醇提取后的剩余物。现代药理研究发现，黄柏抗菌有效成分为小檗碱，故其药理作用与黄连大体相似，但含量较黄连低。体外试验对金黄色葡萄球菌、肺炎球菌、白喉杆菌、草绿色链球菌、痢疾杆菌（宋内氏除外）、溶血性链球菌、脑膜炎球菌、霍乱弧菌、炭疽杆菌均有效或有较强的抑制作用；对枯草杆菌、百日咳杆菌、破伤风杆菌亦有抑制作用。该防玉米茎腐病有机肥的制备方法，包括如下步骤：（1）酶法提取：称取配方量的大黄药渣、鱼腥草药渣、穿心莲药渣、四季青药渣、金银花药渣、黄柏药渣，分别进行粉碎，取各中药药渣粉末，加入pH值为7.5-8.3的70%乙醇溶液，液料比为1:20（w/v），在65℃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；步骤（1）中所述复合酶的用量为1.8-2.8mg/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3-5:1。（2）堆肥过程：取步骤（1）得到的中药滤渣，接种复合菌系，所述复合菌系按照质量分数2%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3-4.5L/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；步骤（2）中所述复合菌系为细菌、真菌和放线菌以体积比1:（2-3）:（1-2）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，即得防玉米茎腐病有机肥。实施例1一种防玉米茎腐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：大黄药渣9份、鱼腥草药渣10.5份、穿心莲药渣3.5份、四季青药渣5份、金银花药渣6.5份、黄柏药渣5份。防玉米茎腐病有机肥具体制备方法如下：（1）酶法提取：称取配方量的大黄药渣、鱼腥草药渣、穿心莲药渣、四季青药渣、金银花药渣、黄柏药渣，分别进行粉碎，取各中药药渣粉末，加入pH值为7.5-8.3的70%乙醇溶液，液料比为1:20（w/v），在65℃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2.5mg/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4:1。（2）堆肥过程：取步骤（1）得到的中药滤渣，接种复合菌系，所述复合菌系按照质量分数2%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3-4.5L/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HS-2、菌株BB-1和菌株LA-4采用NB培养基培养。接种前按照1:2.5:1（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。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，即得防玉米茎腐病有机肥。实施例2一种防玉米茎腐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：大黄药渣8份、鱼腥草药渣9份、穿心莲药渣3份、四季青药渣5份、金银花药渣8份、黄柏药渣5份。该防玉米茎腐病有机肥具体制备方法与实施例1相同。实施例3一种防玉米茎腐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：大黄药渣10份、鱼腥草药渣12份、穿心莲药渣4份、四季青药渣6份、金银花药渣10份、黄柏药渣7份。该防玉米茎腐病有机肥具体制备方法与实施例1相同。实施例4一种防玉米茎腐病有机肥该防玉米茎腐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1mg/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5一种防玉米茎腐病有机肥该防玉米茎腐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。玉米是我国主要的粮食作物，玉米茎腐病是严重威胁玉米生产的土传病害，造成严重倒伏和产量损失，分布广，危害重。目前对于该病害的防治主要采取化学制剂和增施钾肥，但防效普遍欠佳。下面，进行盆栽试验，观察实施例1-5制得的防玉米茎腐病有机肥对苗期玉米发芽率、生长情况以及苗期的防效效果。准备六组盆栽，每组5盆，每盆5颗玉米种子，分别设置应空白对照组、实施例1-5组共六组，空白对照组不添加本发明的有机肥，实施例1-5组分别在种植前对应填埋各个实施例制备的有机肥，每个月施肥两次，每次施肥量0.5g/g土壤；待平均出苗达50%时开始统计出苗率；待玉米叶期测量玉米苗株高、鲜重；所有盆栽用伤根法填埋接种镰孢菌玉米粒培养物10g，7d后记录茎腐病发病情况。地上地下部生长极不正常，地上部可见青枯、黄枯状，侧根极小，病斑占根表总面积1/2～3/4，根群颜色褐中带白，即认定为感染了茎腐病。统计结果见下表：出苗率=出芽株数/总种子数×100%；病株率=病株数/调查总株数×100%；表防玉米茎腐病有机肥对玉米苗期茎腐病防治效果及对幼苗生长的影响出苗率%株高cm鲜重g发病率%空白对照组7213.84.661实施例1组9816.96.521实施例2组8415.26.042实施例3组8615.05.945实施例4组7014.85.658实施例5组7114.04.751上述结果表明，与空白组相比，本发明实施例1-3的防玉米茎腐病有机肥对苗期玉米盆栽的出苗率、株高、苗重均有促进作用，能够降低苗期玉米茎腐病的发病率；对苗期玉米盆栽的出苗率、株高、苗重促进最明显以及对苗期玉米茎腐病的防治效果最好的是实施例1的防玉米茎腐病有机肥；说明本发明制备得到的有机肥料具有很高的营养成分与抗菌有效成分，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，显著提高了玉米的发芽率，对玉米的生长发育起促进作用，并且能够防治土壤土传病害，尤其是苗期玉米茎腐病。另外，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并几乎与对照组相近，说明复合酶的用量以及质量比对本发明抗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3-5:1组合成的复合酶，其用量为1.8-2.8mg/每克药渣，该复合酶的选择对抗菌活性成分的提取是很有效的。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的发芽率、株高、鲜重，明显低于实施例1并几乎与对照组相近，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:（2-3）:（1-2）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，显著提高了玉米的发芽率，对玉米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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