一種洋蔥皮植物源生物農藥及其製備方法和應用與流程

2023-12-01 06:45:16 1

本發明涉及生物農藥領域，具體涉及植物源生物農藥，更具體涉及洋蔥皮植物源生物農藥及其製備方法和應用。

背景技術：

洋蔥，別名：球蔥、圓蔥、玉蔥、蔥頭、荷蘭蔥，拉丁文名：Allium cepa。百合科，蔥屬二年生草本植物，因其具有豐富的營養成分以及獨特的辛香風味而廣受歡迎，同時也因為其所具有的抗癌、抗氧化、抗血栓、抗血小板凝集、抗糖尿病等藥用和保健價值而有著「蔬菜皇后」的美譽。

洋蔥作為傳統藥食兩用植物，其在全球範圍內被大量消費。但是其深加工大多停留在實驗室階段，對於其研究成果在工業的轉化還是不夠。針對洋蔥進行深加工，研究開發高附加值產品是洋蔥產業發展的主要趨勢之一。而大量消費的同時就產生了大量的農業廢棄物，這部分低價值的廢棄物的處理也成了制約企業發展的一個重要因素，在影響企業效益的同時也對環境也造成巨大壓力。

農藥是基本的生產資料，在防治農業病害中起著重要作用。而我國農藥的應用現狀不容樂觀，簡單地可以總結為農藥品種多，品質低，使用方法簡單，用量大、效率低，農產品中殘留量高。尤其是以人工合成的有機化合物為主要成分的化學農藥的大範圍使用，不可避免地造成農作物和環境不同程度汙染。農藥只有很少一部分作用於靶點，其餘絕大部分或吸附在植物體表面，或進入土壤，或進入植物體累積，最終絕大部分進入環境中，部分化學農藥分解緩慢，逐漸通過食物鏈而被富集。人工合成的化學農藥不僅危害環境，還會對食物造成汙染，威脅人類的健康。農副產品中殘留的農藥通過人體長期的吸收、積累而造成慢性中毒，其次是農藥對食品的汙染，農藥通過食品進入人體，在人體脂肪、人乳和血液中都普遍能檢出有機氯農藥，有機氯農藥脂溶性高，易於在人體脂肪、肝臟內積累，對人體的分泌系統、免疫功能、生殖機能等造成影響。有機磷農藥具有神經毒性，可以影響ATP酶的活性，還可以影響免疫系統。慢性中毒時會引起疲倦、頭痛、食欲不振和肝腎損害，嚴重時導致神經紊亂。

生物農藥主要是指以植物、動物、微生物等產生的具有農用生物活性的 次生代謝產物開發的農藥，包括微生物農藥、農用抗生素、植物源農藥、生物化學農藥、轉基因生物農藥和天敵生物農藥。與傳統的化學農藥相比，生物農藥具有對人畜和非靶標生物安全，環境兼容性好，不易產生抗性，易於保護生物多樣性，來源廣泛等優點生物農藥具有選擇性強、對人畜環境安全、原料來源廣泛且不易產生耐藥性等優點，生物農藥將成為今後農藥發展的一個重要方向。但是現有技術中生物農藥只能單一的在抗菌或抗病蟲害方面有應用，但是不能在抗菌或抗病蟲害方面同時兼治。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明的目的在於提供一種洋蔥皮植物源生物農藥及其製備方法和應用，本發明提供的植物源生物農藥可在抗菌或抗病蟲害方面同時兼治，綠色環保，對人類健康無害。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種洋蔥皮抗菌活性物質的製備方法，包括以下步驟：

將洋蔥皮研磨，按照料液比1：5～1：10的比例與提取溶劑混合，得到洋蔥粉懸浮液，所述提取溶劑為水或體積濃度為75～95％的乙醇溶液；

對所述洋蔥粉懸浮液進行超聲波處理；

將所述超聲波處理後的物料進行固液分離，收集上清液，濃縮，得到洋蔥皮抗菌活性物質。

優選的，所述洋蔥皮為不能食用的洋蔥外皮。

優選的，所述研磨得到的物料粒度為50～80目。

優選的，所述的超聲波處理的溫度為40～60℃，所述的超聲處理時間為10～30min。

優選的，所述固液分離為離心；所述離心的轉速為4000～5000rpm；所述離心的時間為10～30min。

優選的，得到上清液後還包括：將所述上清液濃縮；所述濃縮的溫度為40～60℃。

本發明提供的所述方法製備的洋蔥皮抗菌活性物質，主要物質為含硫化合物。

優選的，所述含硫化合物主要包括二硫化物和三硫化物。

優選的，所述二硫化物主要為二硫化丙烷。

優選的，所述二硫化丙烷含硫量佔洋蔥總含硫量的80％～90％。

本發明提供了所述方法製備的洋蔥皮抗菌活性物質在植物源生物農藥組合物中的應用，所述植物源生物農藥組合物的劑型為溼性粉劑。

優選的，所述植物源生物農藥組合物的劑型為溼性粉劑，所述的溼性粉劑包括下列質量百分含量的組分：洋蔥皮抗菌活性物質65～75％，分散劑4～10％，陰離子表面活性劑1～5％，潤溼劑1～4％，白炭黑3～10％，高嶺土10～18％；

本發明所述方法製備的洋蔥皮抗菌活性物質或植物源生物農藥組合物在抗菌和病蟲害防治方面中的應用。

本發明提供的一種洋蔥皮抗菌活性物質的製備方法，是以廢棄的洋蔥皮為原料，經過水提或醇提、超聲波處理、分離得到洋蔥皮抗菌活性物質。本發明提供的方法有效地提高了洋蔥副產物的綜合利用率、減少企業廢棄物處理壓力、減少環境汙染，同時本發明製備方法簡單，成本低廉，提高企業效益。

本發明還提供了洋蔥皮活性物質在抗菌和病蟲害防治方面的應用，洋蔥皮抑菌活性物質和某些胺基酸(如半胱氨酸)中的巰基反應，阻止相應蛋白質的形成，從而抑制了微生物的生長，本發明中的植物源生物農藥也可以明顯抑制微生物生長，減少植物病害的發生和化學農藥的施用量，顯著提高作物產量。本發明採用互隔交鏈孢和硫色鐮刀菌兩種致病菌進行的抑菌實驗，結果表明，洋蔥水提物濃度在0.0625mg/mL以上時對互隔交鏈孢的抑制效果極顯著；同樣的結果在95％乙醇提取物中也有發現。洋蔥的水提物在濃度大於0.0156mg/mL時對硫色鐮刀菌有極顯著的抑制效果，洋蔥皮的95％乙醇抗菌活性物質在濃度為0.0039mg/mL時具有極顯著的抑制效果。本發明安全性的實驗得出，即使是高濃度情況下對小麥等農作物的生長仍沒有明顯影響，並且實驗結果表明，植物源抗菌劑具有一定的殺蟲作用。

附圖說明

圖1為本發明實施例1～4提供的洋蔥活性物質提取工藝流程圖；

圖2為本發明實施例5提供的洋蔥皮活性物質對真菌形態的影響示意圖；

圖3為本發明實施例6提供的洋蔥皮活性物質殺蟲實驗第一天的情況；

圖4為本發明實施例6提供的洋蔥皮活性物質殺蟲實驗第二天的情況；

圖5本發明實施例6提供的洋蔥皮活性物質殺蟲實驗第三天的情況。

具體實施方式

本發明提供了一種洋蔥皮抗菌活性物質的製備方法，包括以下步驟：

將洋蔥皮研磨，按照料液比1：5～1：10的比例加入水或體積濃度為75～95％的乙醇溶液，得到洋蔥粉懸浮液；

對所述洋蔥粉懸浮液進行超聲波處理；

將所述超聲波處理後的物料進行固液分離，收集上清液，得到洋蔥皮抗菌活性物質。

本發明提供了一種洋蔥皮抗菌活性物質的製備方法，有效提高洋蔥副產物綜合利用率、減少企業廢棄物處理壓力、減少環境汙染，同時還提供了一種新型植物源的抗菌活性物質的製備方法。

在本發明中，所述洋蔥皮優選為不能食用的洋蔥外皮。本發明對所述洋蔥的種類沒有特殊的限制，採用本領域技術人員熟知的洋蔥品種即可；在本發明的實施例中，所述洋蔥優選為白洋蔥或紅洋蔥。

本發明對所述研磨的方法和用到的設備沒有特殊限制，採用本領域技術人員所熟知的研磨的技術方案即可。

所述研磨後，本發明優選對研磨後的洋蔥皮進行過篩處理，得到洋蔥皮粉。在本發明中，所述過篩的篩孔徑優選為50～80目，更優選60目～70目，得到粒徑均勻的洋蔥皮粉。

得到洋蔥皮粉後，本發明將所述洋蔥皮粉按照料液比為1：5～1：10[w(g)/v(mL)]的比例與提取溶劑混合，得到洋蔥粉懸浮液，所述提取溶劑為水或體積濃度為75～95％的乙醇溶液。在本發明中，所述洋蔥皮粉與提取溶劑的料液比更優選為1：8。在本發明中，所述乙醇溶液的體積濃度優選為85％～90％。

得到洋蔥粉懸浮液後，本發明對所述洋蔥粉懸浮液進行超聲波處理。在本發明中，所述超聲波處理的溫度優選為40～60℃，更優選為50℃；所述的超聲處理的時間優選為10～30min，更優選為20min；超聲波的頻率優選為450w～500w，間隔時間為5min。

所述超聲波處理後，本發明將得到超聲波處理後的物料進行固液分離，收集上清液，得到洋蔥皮抗菌活性物質。本發明中，所述固液分離的方法優 選為離心，在本發明中，所述離心的時間優選為10～30min，更優選為20min；所述離心的溫度優選為20～30℃，更優選為25℃；所述離心的轉速優選為4000～5000rpm，更優選為4500rpm。

本發明優選對上述離心得到的殘渣與提取溶劑混合後進行二次離心處理，合併上清液。所述殘渣與提取溶劑的料液比優選為1：5～1：10[w(g)/v(mL)]，更優選為1：8。

在本發明中，所述二次離心的速率優選為4000～5000rpm，更優選為4500rpm；所述離心的時間優選為10～30min，更優選為20min；所述離心的溫度優選為20～30℃，更優選為25℃。

本發明優選重複所述二次離心的過程，合併上清液，得到洋蔥皮抗菌活性物質。所述重複的次數優選為2～3次。

得到上清液後，本發明優選將所述上清液濃縮，得到洋蔥皮抗菌活性物質。在本發明中，所述濃縮優選為旋轉蒸發濃縮。在本發明中，所述旋轉蒸發濃縮的溫度優選為40～60℃，更優選為45～55℃，最優選為50℃。

本發明對所述旋轉蒸發濃縮的時間優選為2～10h，更優選為3～8h。

在本發明中，所述濃縮後的洋蔥皮抗菌活性物質的質量濃度優選為38～60％，更優選為45％。

在本發明中，所述洋蔥皮抑菌活性物質含有含硫化合物，所述含硫化合物主要包括二硫化物和三硫化物，所述二硫化物主要為二硫化丙烷，所述二硫化丙烷含硫量佔洋蔥總含硫量的80％～90％。

本發明提供了所述方法製備的洋蔥皮抗菌活性物質在植物源生物農藥組合物中的應用，所述植物源生物農藥組合物的劑型優選為溼性粉劑和乳液劑。

在本發明中，當所述植物源生物農藥組合物的劑型為溼性粉劑時，所述的溼性粉劑優選包括下列質量百分含量的組分：洋蔥皮抗菌活性物質65～75％，分散劑4～10％，陰離子表面活性劑1～5％，潤溼劑1～4％，白炭黑3～10％，高嶺土10～18％；更優選為洋蔥皮抗菌活性物質70％，分散劑6％，木質素磺酸鈣3％，潤溼劑2％，白炭黑5％，高嶺土14％。

本發明對所述分散劑的來源沒有特殊限制，採用本領域技術人員所熟知的分散劑的來源即可。本發明對所述分散劑的種類沒有特殊限制，採用本領域技術人員所熟知的分散劑的種類即可。在本發明實施例中，所述分散劑的種類為分散劑D425。本發明實施例中，所述分散劑D425的來源為市售商品。

本發明對所述木質素磺酸鈣的來源沒有特殊限制，採用本領域技術人員所熟知的木質素磺酸鈣的來源即可。本發明對所述木質素磺酸鈣的種類沒有特殊限制，採用本領域技術人員所熟知的木質素磺酸鈣的種類即可。本發明實施例中，所述木質素磺酸鈣的來源市售商品。

本發明對所述潤溼劑的來源沒有特殊限制，採用本領域技術人員所熟知的潤溼劑的來源即可。在本發明實施例中，所述潤溼劑的種類為EFW。本發明實施例中，所述EFW為烷基萘磺酸鹽和陰離子潤溼劑的混合物，購自阿克蘇諾貝爾公司。

本發明對所述白炭黑的來源沒有特殊限制，採用本領域技術人員所熟知的白炭黑的來源即可。

本發明對所述高嶺土的來源沒有特殊限制，採用本領域技術人員所熟知的高嶺土的來源即可。

在本發明中，所述的溼性粉劑的製備方法優選包括以下步驟：

將洋蔥皮抗菌活性物質、分散劑、木質素磺酸鈣、潤溼劑、白炭黑和高嶺土按照上述技術方案所述質量比例進行混合，使用粉碎成粒徑為20～1000目,更優選為40～80，最優選為60目的粉末，得到溼性粉劑生物農藥組合物。

在本發明中，所述粉碎的方法沒有特殊限制，採用本領域技術人員所熟知的粉碎方法即可。在本發明實施例中，所述粉碎的方案是採用氣流粉碎機進行粉碎。

在本發明中，所述農藥組合物中的洋蔥皮抗菌活性物質優選為經濃縮後的洋蔥皮抗菌活性物質。所述農藥組合物中抗菌活性物質的質量濃度0.0039mg/mL～0.125g/mL，優選為0.0625g/mL。

本發明還提供了所述製備方法製備的抗菌活性物質或所述生物農藥組合物在抗菌和病蟲害防治方面的應用。

在本發明中，所述溼性粉劑生物農藥組合物在抗菌和病蟲害防治方面的應用時優選每畝使用藥劑量為200～500g，更優選為300～400g；從初發病開始噴灑所述溼性粉劑的稀釋液，所述稀釋液的稀釋倍數優選為500到700倍更優選為600倍；所述噴灑的噴率優選為每7～10天噴施一次，連續噴灑2～3次。

在本發明中，所述抗菌的種類優選為對可以引起多種農作物疾病的致病菌互隔交鏈孢(Alternaria alternata)和對馬鈴薯幹腐病致病菌硫色鐮刀菌 (F.sulphureum)。

在本發明中，抗菌種類的方法優選為抑菌實驗。本發明對所述抑菌實驗的方法沒有特殊限制，採用本領域技術人員所述熟知的抑菌實驗的方法即可。

在本發明中，所述病蟲害中蟲的種類優選為紅蜘蛛、蚜蟲和水稻螟蟲。

下面結合實施例對本發明提供的一種洋蔥皮植物源生物農藥及其製備方法和應用進行詳細的說明，但是不能把它們理解為對本發明保護範圍的限定。

實施例1

將白洋蔥皮磨粉過60目篩，按照白洋蔥皮與乙醇溶液的質量體積比為1：5的比例混合併攪拌均勻，40℃超聲波輔助提取20min後離心，重複3次，合併上清液，使用旋轉蒸發儀在55℃條件下濃縮至暗紅色且粘稠，得白洋蔥皮抗菌活性物質原藥。

取白洋蔥皮抗菌活性物質原藥70份，分散劑D4256份，木質素磺酸鈣3份，潤溼劑EFW2份，白炭黑5份，高嶺土補足100份，將上述配比的物質進行混合，粉碎後過80目篩，製得溼性粉劑生物農藥組合物。

實施例2

將紅洋蔥皮磨粉過50目篩，按照物料比1：8的比例加入體積濃度為95％乙醇並攪拌均勻，55℃超聲波輔助提取25min後離心，重複4次，合併上清液，使用旋轉蒸發儀在40℃條件下進行濃縮，至暗紅色且粘稠結束濃縮，得紅洋蔥皮抗菌活性物質原藥。

取紅洋蔥皮抗菌活性物質原藥75份，分散劑D42510份，木質素磺酸鈣1份，潤溼劑EFW 3份，白炭黑8份，高嶺土補足100份，將上述配比的物質進行混合，粉碎後過80目篩，製得溼性粉劑生物農藥組合物。

實施例3

將實施例1、實施例2所得白洋蔥和紅洋蔥抗菌活性物質4種原藥，分別配製成濃度為0.1250g/mL、0.0625g/mL、0.0313g/mL、0.0156g/mL、0.0078g/mL、0.0039g/mL的溶液作為實驗組，分別設置一組對照實驗對照組是什麼，將配製的一系列濃度的抗菌活性物質對互隔交鏈孢進行抑菌實驗，測定實驗組和對照組的抑菌圈直徑大小。

測定實驗組和對照組的抑菌圈直徑結果如表1所示。

表1不同洋蔥皮抗菌活性物質對互隔交鏈孢的抑菌圈直徑結果

註：1、表中不同字母代表不同顯著性水平；2、醇提物使用95％乙醇

由表1數據可知，白洋蔥和紅洋蔥水提物濃度在0.0625mg/mL以上時對互隔交鏈孢的抑制效果極顯著；在95％乙醇提取物中有同樣的結果。

實施例4

將實施例1、實施例2分別所得水提和醇提的白洋蔥和紅洋蔥抗菌活性物質4種原藥，分別配製成濃度為0.1250g/mL、0.0625g/mL、0.0313g/mL、0.0156g/mL、0.0078g/mL、0.0039g/mL的溶液作為實驗組，分別設置一組對照實驗，將配製的一系列濃度的抗菌活性物質對硫色鐮刀菌進行抑菌實驗，測定實驗組和對照組的抑菌圈直徑大小。

實驗結果，測定實驗組和對照組的抑菌圈直徑結果如表2所示，由表2數據可知，兩種洋蔥的水提物在濃度大於0.0156mg/mL時對硫色鐮刀菌有極顯著的抑制效果；兩種洋蔥的95％乙醇提取物在實驗的最低濃度0.0039mg/mL時就具有極顯著的抑制效果。

表2：不同洋蔥皮抗菌活性物質對硫色鐮刀菌的抑菌圈直徑結果

註：1、表中不同字母代表不同顯著性水平；2、醇提物使用95％乙醇

實施例5

將白洋蔥皮磨粉過70目篩，按照物料比1：7的比例加入體積濃度為75％乙醇並攪拌均勻，60℃超聲波輔助提取40min後離心，重複3次，合併上清液，使用旋轉蒸發儀在60℃條件下濃縮至暗紅色且粘稠，得積濃度為75％乙醇提取物白洋蔥皮抗菌活性物質原藥。

採用上述相同的方法用水替換體積濃度為75％的乙醇，製備得到水提取物白洋蔥皮抗菌活性物質原藥。

用製備得到的75％乙醇提取物和水提取物白洋蔥皮抗菌活性物質原藥稀釋成質量濃度為0.0625g/mL，分別處理互隔交鏈孢和硫色鐮刀菌的菌絲，使用量為1mL，用無菌水代替提取物作為對照組。自處理後的第一天起每天在光學顯微鏡下觀察並記錄菌絲的生長及變化情況。

光學顯微鏡觀察結果如圖2所示，A、B和C是互隔交鏈孢的光學顯微圖，D、E和F是硫色鐮刀菌的光學顯微圖。其中A和D是未使用原藥的對照組，B和E是水提取物處理組，C和F是75％乙醇提取抗菌活性物質實驗組。圖中A和D的實驗組兩種致病菌形態較為規則，細胞質基質較為緻密，有染色較深的細胞器可見，另外，互隔交鏈孢的紡錘形有隔孢子(A，箭頭)及硫色鐮刀菌的鐮刀形分生孢子(D，箭頭)都清晰可見；而其他使用原藥的處理組中都沒有觀察到孢子，在其他原藥處理組中都可觀察到菌絲內部出現較多、較大的空泡，細胞內容物流失嚴重，不能觀察到清晰可見的細胞器，並且很容易觀察到實驗組的真菌細胞壁發生明顯腫脹變形。可以看出，洋蔥皮抗菌活性物質能夠有效的抑制互隔交鏈孢和硫色鐮刀菌的菌絲生長與孢子的產生，從而抑制兩種致病菌的大量繁殖。

實施例6

將實施例1和2製備的洋蔥提取物進行稀釋，分別配製成濃度為0.1250g/mL、0.0313g/mL、0.0039g/mL的溶液，同時分別放入培養皿中，以空白為對照。把馬陸蟲幼蟲剛放進培養皿中時，馬陸蟲幼蟲都試圖逃離培養皿，或者一直在培養皿周圍繞圈爬行，活動區域不區分放有洋蔥粉區或者是空白區域；第二天馬陸蟲幼蟲的活力明顯下降，都只呆在固定的地方，有一部分的馬陸蟲幼蟲都呆在空白區域；第三天有一部分馬陸蟲蜷縮起來了，基本上都呆在空白區域，馬陸蟲殺蟲情況見表3。由上述圖片和現象可得洋蔥粉具有一定的殺蟲作用。

表3洋蔥粉提取物殺蟲試驗

「+」表示活力，活力最高表示為「++++」，「-」表示死亡

由上述圖片和現象可得洋蔥粉粗提物有一定的殺蟲作用。

由以上實施例可知，在對可以引起多種農作物疾病的致病菌—互隔交鏈孢(Alternaria alternata)的抑制實驗中，本發明中的植物源生物農藥也可以明顯抑制其生長，減少植物病害的發生，顯著提高產量。在對馬鈴薯幹腐病致病菌硫色鐮刀菌(F.sulphureum)的抑制實驗中得到結果是以洋蔥提取物配製的植物源生物農藥可以明顯抑制鐮刀菌屬真菌的生長，高濃度下可以完全抑制硫色鐮刀菌的生長。在對該發明安全性的驗證中得出，即使是高濃度情況下對小麥等農作物的生長仍沒有明顯影響，並且在實驗中發現，本發明的植物源抗菌劑具有一定的殺蟲作用。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。