海藻生物肥料

姜进举

第五节 海藻肥的生产工艺

海藻活性物质对海藻肥的肥效发挥至关重要的作用，生产工艺的不同会直接影响有效成份的提取率、稳定性和作用功效，通过不同方法得到的海藻提取物其内含物和应用效果是不一样的。如何最大程度保持和利用海藻天然活性成分，是海藻肥生产的核心工艺之一，也是需要不断突破提升的重要课题。

海藻肥生产中，通过细胞破碎或增溶等技术手段提取海藻细胞内含物，以及使海藻大分子化合物降解为可溶、易被吸收的小分子物质的过程，叫做藻体消解。目前，国际上消解海藻藻体的方法主要有三大类：物理方法、化学方法、生物方法。

物理方法又称机械破碎法，是通过高压研磨、冻融、冷冻粉碎、渗透破碎、超声波等物理手段将海藻破碎成细小颗粒，为减少活性成分损失，整个过程尽量避免高温和化学药品；物理法主要包括均质过滤法、渗透休克法、超声波破碎法、研磨法、高压匀浆法和冷冻粉碎法等；其中均质过滤法的费用相对较低；渗透休克法的提取物纯度高，但细胞破碎率低、操作复杂、费用较高；超声破碎法所需设备简单、操作方便、破壁效率较高，但易局部过热致使活性物质变性失活，且成本较高，不适于工业化批量处理；研磨法的整个过程需高效冷却；高压匀浆法的破碎率较低，需要反复破壁以提高破碎率⁶。

化学方法主要包括直接提取法、有机溶剂法和碱解提取法等，易放大用于批量处理，工艺相对成熟¹¹。直接提取法，是将海藻粉末加水加热后提取滤液，此法操作简单、应用较早，但受海藻种类和收获季节等因素影响，提取效率偏低，通常只有30%-40%的干物质能顺利被水溶出¹²。有机溶剂法，是一种用洗涤剂溶液增溶，或用有机溶剂溶解细胞壁/细胞膜上的脂类物质以破坏细胞壁/细胞膜，从而释放海藻细胞内含物的方法，整个过程中原料的粉碎度、溶剂用量、提取温度、提取时间及设备条件等因素都会影响提取效率，需摸索出合适的工艺参数。碱解提取法，该法是国外生产海藻肥的常用方法，也是褐藻胶加工的关键步骤，即利用脂的皂化作用使细胞膜增溶而将藻体消解；碱解提取法主要是在碱性溶液中（碳酸钠或氢氧化钠溶液）对藻体进行水解，使藻体中结合态的元素被释放出来，此方法简单易行，能提高有效成分的释放率，但对设备要求较高^{6, 12}。

生物方法主要是微生物发酵降解法、酶解法，工艺条件较温和。微生物发酵降解法是通过微生物的生命活动，主要借助微生物分泌的胞外酶、有机酸等对海藻藻体进行生物降解，裂解细胞壁、细胞膜，释放海藻细胞内的活性物质，并对释放出来的活性物质进行生物加工，产生种类更多的活性物质，从而增强海藻肥的肥效。酶解法是通过酶分子的生物催化作用，作用于海藻藻体的生物大分子，使致密的海藻组织变松散，使海藻细胞裂解，将“束缚”在海藻组织和海藻细胞中的天然活性物质“解放”出来，不会影响到天然物质的生物活性，从而很好地贡献于海藻肥的肥效。

综合比较消解海藻的几种方法，最好的方法是采用酶水解或物理消解，这两种方法能最大程度保留海藻天然物质的活性，但技术难度高、对设备要求高，掌握的企业屈指可数。其次，是采用微生物将海藻酵解，工艺条件较温和，可以较大程度地保留海藻活性成分，且在保留海藻活性成分的同时，将其大分子转化为能被作物直接吸收的小分子，还能代谢产生海藻原料中不含有的、对作物有益的其他活性成；微生物酵解法的技术要求高，产品稳定性较难控制，需优化操作和控制工艺过程。目前很多生产企业采用化学提取法，使用酸碱和氧化剂来消解海藻，易于批量工业化处理，能提高藻体加工提取的效率，但也对海藻活性物质造成一定程度的破坏⁸。在生产实践中，通过系统工程学设计，将多种破壁提取方法进行有机组合，充分发挥各种方法的优势、弥补其缺点，是切实可行的方案。从海藻肥更加绿色、天然、高效的发展趋势来看，微生物酵解法、酶解法和物理法是海藻肥加工制造工艺的重要突破方向，以先进的科技、工艺和设备，生产出高品质海藻肥。

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