Способ получения биостимулятора из торфа и биостимулятор из торфа

Изобретение относится к технологии переработки торфа. Биостимулятор из торфа получают измельчением торфа в механоактиваторе виброцентробежного типа с одновременной обработкой целловиридином в твердой фазе в кислой среде при рН 5,5-6. Способ позволяет получить биостимулятор с высоким выходом полисахаридов в одну стадию. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к технологии переработки торфа с целью получения полисахаридов, обладающих биостимулирующим действием.

Углеводы являются важнейшими веществами, необходимыми для жизни человека и животных, не только как источник энергии, но и вследствие осуществления разнообразных специфических функций. Так, фотосинтетический цикл, обеспечивающий синтез органических веществ, представляет собой химические превращения фосфатов сахаров. Специфическая химия иммунитета, биостимулирующие функции связаны с углеводами и смешанными биополимерами, содержащими углеводы.

Известны способы получения вещества с противоопухолевой активностью из морских водорослей путем обработки их горячей водой в течение 4 часов и фракционированием этанолом (Патент 60-44286, Япония, 1986 г. Патент 60-44287, Япония, 1986 г.).

Известен также способ получения средства, обладающего фунгицидной активностью, из торфа вымороженного при температуре - 20°С в течение 48-72 часов и обработанного горячей водой 98°С с последующим фракционированием этиловым спиртом (Патент № 2036647, БИ № 16, 1995).

Известен способ получения средства, обладающего фунгицидной активностью, из сфагнового мха путем обработки его паром в течение 1 часа и давлением 1-1,5 атм и дальнейшей экстракции водорастворимых веществ и фракционировании этиловым спиртом (Патент № 2063241, БИ № 19, 1996 г.)

Однако эти методы имеют свои недостатки. Самым большим недостатком является низкий выход полисахаридов из торфа и длительность обработки сырья и экстракции. Выход водорастворимых веществ и полисахаридов из сфагнового мха повышается, но усложняется технологический процесс за счет применения водяного пара под давлением 1-1,5 атм. При этом удлиняется время обработки экстракции.

По технической сущности к предлагаемому биостимулятору и способу его получения наиболее близок способ получения водорастворимых веществ, в том числе полисахаридов, включающий механообработку торфа в течение 2 мин с целлюлозолитическим ферментом и последующей экстракцией горячей водой 98°С в течении 1 часа (журнал ХТТ. 2002. № 5. С.3-10). Недостатком этого способа получения биологически активного средства является недостаточно высокий выход полисахаридов и длительная экстракция горячей водой.

Задача изобретения - получение углеводного биостимулятора роста растений из торфа и увеличение выхода полисахаридов.

Технический результат достигается тем, что механообработку торфа проводят в присутствии целлюлозолитического фермента целловиридина при рН 5-6 в проточной виброцентробежной мельнице, осуществляя механохимические превращения легкогидролизуемых компонентов в твердой фазе. Используют виброцентробежные мельницы-активаторы проточного типа со следующими характеристиками: обрабатывающие тела - стальные шары диаметром 8-12 мм, ускорение шаров 80-120 м/с², время пребывания обрабатываемой смеси в реакторе - 2-5 минут. Производительность установки 15-100 кг продукта в час. В виброцентробежную мельницу подают торф влажностью 20-30% мас. при рН 5,5-6 и целлюлозолитическийо фермент целловиридин, содержание которого составляет 0,2-1% мас. к торфу. Выход водорастворимых компонентов возрастает в 15-20 раз по сравнению с необработанным торфом.

Действие фермента заключается в биохимическом превращении нерастворимых углеводов в растворимые продукты. Процесс ферментативного гидролиза сводится к расщеплению полиглюкановых цепей. Для целлюлозолитического фермента оптимальным условием является слабокислая среда с рН 5,5-6.

Применение механической обработки торфа в более мягких слабокислых условиях имеет качественное преимущество перед способами с использованием процессов в нейтральной или щелочной среде, так как увеличивается выход полисахаридов при снижении времени водной экстракции с 2 часов до 0,5 часа.

В изобретении использованы верховой сфагновый торф со следующими характеристиками: степень разложения 5-10%, зольность 3-5%, рН водной вытяжки - 6.

Пример. Торф предварительно сушат до влажности 20-30% мас. В виброцентробежную мельницу подают 1 кг торфа с добавлением 5 г (0,5%) фермента и 50 г (5%) ортофосфорной кислоты. Время механообработки составляет 2 мин.

Содержание водорастворимых соединений в конечном продукте определяется следующим образом. Измельченный и обработанный в кислой среде с ферментом в вибромельнице торф заливают горячей водой (температура 98°С) в соотношении торф: вода 1:10-12, выдерживают 0,5 часа, водный раствор отфильтровывают. Фильтрат упаривают до 1/5 объема. В концентрированный экстракт добавляют этиловый спирт в соотношении 1:2 при интенсивном перемешивании. Выпавший осадок отделяют центрифугированием в течение 10 минут при 3000 об/мин. Осадок высушивают в вакуумном шкафу при температуре 40-50°С. Высушенный остаток взвешивают и рассчитывают выход на органическое вещество торфа. Данные приведены в таблице.

Для оценки биостимулирующего действия водорастворимых веществ верхового торфа после обработки в ВЦМ-10 с ферментом и ортофосфорной кислотой были проведены опыты in vitro с культурой тканей рапса. В экспериментальных вариантах в состав питательных сред вводили изучаемое вещество в разных концентрациях, контрольные варианты сред готовили по базовым методикам. Установлен стимулирующий эффект по облиственности (20%) и высоте побегов (15%).

В таблице приведены экспериментальные данные по механохимической обработке торфа с целью получения биологически активных полисахаридов. Как видно из примеров 1-8, проведение ферментативного гидролиза торфа при рН 5-6 в виброцентробежной мельнице в твердой фазе позволяет совместить процессы измельчения торфа, разрыва гликозидных связей. При этом повышается выход водорастворимых биологически активных компонентов.

Таблица
№ опыта	Время обработки, мин	Концентрация фермента % мас. на торф	Концентрация ортофосфорной кислоты, %	рН водной вытяжки из торфа	Выход ВР веществ % на ОВ торфа
1	2	0,3	0	7	7,5
2	2	0,3	5	6	11,2
3	2	0,3	10	5	10,4
4	2	0,5	5	5,5	13,8
5	2	0,5	10	5	12,8
6	2	1,0	5	6	13,0
7	2	1,0	10	5	10,7
8(пр)	2	0,5	0	7	9,1

Таким образом, предложенный способ позволяет получать биостимулятор из торфа с высоким выходом, при этом готовый товарный продукт получают в одну стадию.

1. Способ получения биостимулятора из торфа измельчением в механоактиваторе виброцентробежного типа и обработкой ферментом целловиридином в твердой фазе, отличающийся тем, что взаимодействие торфа и фермента проводят одновременно в кислой среде при рН 5,5-6.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что фермент берут в количестве 0,2-1%.

3. Биостимулятор из торфа, полученный способом по п.1.