一种紫茎泽兰资源化利用方法

1.本发明属于农业技术领域，具体涉及一种紫茎泽兰资源化利用方法。


背景技术：

2.紫茎泽兰(eupatorium adenophora spreng.)又名解放草、马鹿草、破坏草、飞机草、大泽兰，是一种世界性入侵杂草，为菊科多年丛生型半灌木草本植物。原产于南美洲墨西哥至哥斯达黎加一带，现已广泛分布于世界热带、亚热带30多个国家和地区。大约20世纪40年代紫茎泽兰由中缅边境传入中国云南南部，现已在西南地区的云南、贵州、四川、重庆、广西、西藏等省区广泛分布，其中云南80%面积的土地都有紫茎泽兰，并仍以每年大约30 km 速度随西南风向东和向北传播蔓延；由于紫茎泽兰的繁殖能力、对环境的适应能力极强，在干旱贫瘠的荒坡隙地、墙头、岩坎、石缝均能生长。然而紫茎泽兰具有较强的毒性，所到之处寸草不生，牛羊中毒，严重破坏植被群落结构，影响生态环境、园林景观及农林业生产，被称为植物界里的“杀手”、头号入侵植物。为此，国家投入大量的人力物力对紫茎泽兰进行防治和利用，诸如化学控制，生物控制和机械控制等方法被用于控制紫茎泽兰的繁殖；以及制备生物炭、有机肥，人造板，染料、香精、木糖醇、发酵制沼气，培养食用菌等；除此之外，许多研究表明紫茎泽兰中具有化感、抗虫、抑菌等各种活性物质，可在医药、农业等方面发挥其价值。
3.紫茎泽兰新鲜茎叶和干草粉均含有毒素，其中以新鲜时最高，其毒素主要是（9-羰基-10.11-去氢-泽兰酮）(euptox a)，其对牲畜有毒，它不仅能引起马过敏性支气管肺炎，在马患病初期表现为肺部急性水肿，随后溢血，最后死亡。它还能引起牛、羊等其它家畜患接触性皮炎及能导致老鼠的肝损伤。但紫茎泽兰茎叶中干物质中含有丰富的营养物质，其中粗蛋白质8.7～13.3%、、粗脂肪4.0～6.4%、无氮浸岀物51.0～62.7% 和粗纤维13.3～21.80% ，还含有抗氧化活性极高的绿原酸和大量的矿质元素；其粗蛋白含量与玉米、麦穗相当，是稻草等秸杆的2倍以上，而粗纤维含量仅为稻草 1/3～1/2，从其营养特性来看不仅可用于牛、羊等食草动物，而且也可以用于猪、鸡等单胃动物，颇具营养潜力，是节粮型草粉饲料。本项目组研究发现通过蒸汽汽爆技术处理紫茎泽兰，可大幅降低或消除紫茎泽兰中有毒成份，有利于动物健康生长、繁殖，有利于牧业的健康发展。
4.我国西南地区具有丰富的紫茎泽兰资源，原料充足。开展紫茎泽兰的饲料化利用，可在一定程度上控制其野生资源的肆意蔓延，减轻紫茎泽兰对生态环境的破坏程度，而且还可以实现变恶为宝，发挥较大的经济效益和生态效益。


技术实现要素：

5.本发明克服现有技术中的不能充分利用或长期利用紫茎泽兰的不足或缺陷，提供一种提供一种新的处理紫茎泽兰的方法,即紫茎泽兰资源化利用方法。
6.本发明所述的紫茎泽兰资源化利用方法，包括前处理、脱毒处理步骤，具体包括：a、前处理：将紫茎泽兰地上新鲜植株茎叶经干燥、粉碎过筛得到物料a；
b、脱毒处理：将物料a填入汽爆装置中经蒸汽汽爆处理得到毒性成分euptox a的含量低至0~0.002%，木质素低、生物利用度提升和发酵性能高的目标产品；所述的蒸汽汽爆条件为：在压力1.2~2.0mpa下维压20~200s后瞬间爆破。
7.具体操作步骤如下：s1、将采收的紫茎泽兰地上新鲜植株干燥；s2、将干燥的紫茎泽兰茎叶进行粉碎，均通过1cm分筛s3、将粉碎后的紫茎泽兰茎叶装填入汽爆装置中，进行汽爆处理，蒸汽爆破条件为压力1.2～2.0mpa下维压20～200秒后瞬间爆破；紫茎泽兰地上部分的新鲜植株干燥方法，包含自然风干，晒干，电热鼓风干燥（烘干），远红外加热干燥或微波隧道干燥等干燥方法。干燥后紫茎泽兰茎叶含水11～13%。
8.在进行进行汽爆处理时，蒸汽爆破条件为：在压力1.2～2.0mpa下维压20～200秒后瞬间爆破；紫茎泽兰经汽爆处理后，其毒性成分（9-羰基-10.11-去氢-泽兰酮）euptox a的含量，由原紫茎泽兰样品的0.2～1.1%降低至汽爆紫茎泽兰的0～0.002%，去除率根据汽爆压力及维压时间将达到95～100%。
9.本发明的有益效果在于：1采用蒸汽爆破技术进行处理紫茎泽兰，使得紫茎泽兰中的总纤维素、半纤维素和木质素含量显著下降，木质素含量下降，生物利用度大大提升，为饲料应用打下了基础。
10.2采用蒸汽爆破技术进行处理紫茎泽兰，具有明显的破壁作用，显著改善紫茎泽兰多孔性能，使纤维素、半纤维素等细胞壁成分水解和热降解为大量糖类物质，促进胞内成分的释放和降解，增加物料最大持水量，提高了紫茎泽兰的发酵性能，为后期应用打下基础。
11.3采用蒸汽爆破技术进行处理紫茎泽兰，脱毒时间短，功效高，能耗减低，易于工业化生产。
12.4采用蒸汽爆破技术进行处理紫茎泽兰，有较大的潜在生态效益和经济效益,为紫茎泽兰的资源化利用提供新的有效途径。
附图说明
13.图1为9-羰基-10,11-去氢泽兰酮(euptox a)标准品的系列浓度和标准曲线图。
具体实施方式
14.下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
15.本发明所述的紫茎泽兰资源化利用方法，包括前处理、脱毒处理步骤，具体包括：a、前处理：将紫茎泽兰地上新鲜植株茎叶经干燥、粉碎过筛得到物料a；b、脱毒处理：将物料a填入汽爆装置中经蒸汽汽爆处理得到毒性成分euptox a的含量低至0~0.002%，木质素低、生物利用度提升和发酵性能高的目标产品；所述的蒸汽汽爆条件为：在压力1.2~2.0mpa下维压20~200s后瞬间爆破。
16.a步骤中所述的干燥为自然风干、晒干、烘干、远红外加热干燥或微波隧道干燥。
17.所述的干燥是将紫茎泽兰茎叶干燥至含水11~13%。
18.a步骤中所述的粉碎过筛是粉碎过1cm分析筛。
19.下面以具体实施案例对本发明做进一步说明：实施例1将采收的紫茎泽兰地上部分的新鲜植株晒干，至含水率为13%，植物粉碎机粉碎，均通过1cm分析筛，将粉碎后的紫茎泽兰茎叶装填入汽爆装置中，进行汽爆处理，蒸汽爆破条件为压力1.8mpa下维压70秒后瞬间爆破；测定爆破产物中毒性成分（9-羰基-10.11-去氢-泽兰酮）euptox a的含量，计算euptox a去除率。euptox a去除率97.3%。
20.实施例2将采收的紫茎泽兰地上部分的新鲜植株远红外烘箱烘干，至含水率为12%，植物粉碎机粉碎，均通过1cm分析筛，将粉碎后的紫茎泽兰茎叶装填入汽爆装置中，进行汽爆处理，蒸汽爆破条件为压力1.4mpa下维压200秒后瞬间爆破；测定爆破产物中毒性成分（9-羰基-10.11-去氢-泽兰酮）euptox a的含量，计算euptox a去除率。euptox a去除率100%。
21.实施例3将采收的紫茎泽兰地上部分的新鲜植株室内自然风干，至含水率为12%，植物粉碎机粉碎，均通过1cm分析筛，将粉碎后的紫茎泽兰茎叶装填入汽爆装置中，进行汽爆处理，蒸汽爆破条件为压力2.0mpa下维压40秒后瞬间爆破；测定爆破产物中毒性成分（9-羰基-10.11-去氢-泽兰酮）euptox a的含量，计算euptox a去除率。euptox a去除率99.52%。
22.实施例4将采收的紫茎泽兰地上部分的新鲜植株微波隧道干燥，至含水率为13%，植物粉碎机粉碎，均通过1cm分析筛，将粉碎后的紫茎泽兰茎叶装填入汽爆装置中，进行汽爆处理，蒸汽爆破条件为压力1.8mpa下维压90秒后瞬间爆破；测定爆破产物中毒性成分（9-羰基-10.11-去氢-泽兰酮）euptox a的含量，计算euptox a去除率。euptox a去除率99.12%。
23.实施例5将采收的紫茎泽兰地上部分的新鲜植株微波隧道干燥，至含水率为111%，植物粉碎机粉碎，均通过1cm分析筛，将粉碎后的紫茎泽兰茎叶装填入汽爆装置中，进行汽爆处理，蒸汽爆破条件为压力1.8mpa下维压90秒后瞬间爆破；测定爆破产物中毒性成分（9-羰基-10.11-去氢-泽兰酮）euptox a的含量，计算euptox a去除率。euptox a去除率98.67%。
24.附录（9-羰基-10.11-去氢-泽兰酮）euptox a的去除和测定方法1. 实验方法1.1 紫茎泽兰植株的相关处理将紫茎泽兰地上植株（茎叶）自然阴干，粗碎均过1.0cm分析筛，均分2份，一份在60℃的电热恒温鼓风干燥箱中干燥至恒重，含水率12%，粉碎过60目分析筛，装袋备用。另一份进行汽爆处理，分别在压力1.2～2.0mpa下维压20～200秒后瞬间爆破，将汽爆处理后的紫茎泽兰放置在60℃的电热恒温鼓风干燥箱中干燥至恒重，粉碎过60目分析筛，装袋备用。
25.1.2 标准品溶液的相关制备精密称取9-羰基-10,11-去氢泽兰酮（euptox a）5.0mg于10ml容量瓶中，用分析纯甲醇溶解，然后继续稀释至10ml做为母液。分别用80％乙醇溶液稀释得到系列浓度做标准曲线，保存在4℃冰箱中备用。
26.1.3 样品溶液的制备
精密称取粉碎紫茎泽兰植物粉末置于烧杯中，按质量（g）和体积（ml）1:12的比例加入80%乙醇溶液，称重，常温下超声提取20min后，用80%乙醇溶液补充损失量，然后用高速冷冻离心机在10000r/min条件离心5min后，精密量取上清液1ml加入到10ml容量瓶中，加80%乙醇溶液定容到刻度线，摇匀后有机滤膜过滤即为样品溶液。
27.1.49-羰基-10,11-去氢泽兰酮（euptoxa）色谱条件hplc条件如下：色谱柱为cosmosilc
18
色谱柱(250mm
×
4.6mm，5μm)，检测波长为220nm，流速为1.0ml/min，进样量为20μl，检测器为可变波长紫外检测器，用外标法进行定量。以0.05%磷酸溶液为流动相a液，以乙腈为流动相b液，采用梯度洗脱方法，柱温35℃。
28.1.5euptoxa去除率的计算注：w1为未汽爆前样品euptoxa的相对含量；w2为不同压力标汽爆后的euptoxa的相对含量。
29.2结果2.1标准品的标准曲线9-羰基-10,11-去氢泽兰酮(euptoxa)标准品的系列浓度和标准曲线见图1。
30.2.2未汽爆紫茎泽兰的9-羰基-10,11-去氢泽兰酮(euptoxa)含量的测定通过标准曲线及样品测定峰面积，计算得到紫茎泽兰未汽爆样品（euptoxa）含量0.37%。
31.2.3不同压力，不同维压时间对紫茎泽兰euptoxa含量的影响在汽爆压力分别为1.2、1.4、1.6、1.8、2.0mpa，维压时间60秒，瞬间爆破后的紫茎泽兰样品，经高效液相进样测定后，通过标准曲线，由峰面积计算其含量。其含量变化见下表2-1。
32.表2-1不同压力处理后的euptoxa含量（%）与去除率(%)（维压60秒）在汽爆压力为1.6mpa，维压时间分别为30、60、90、120、150、200秒，瞬间爆破后的紫茎泽兰样品，经高效液相进样测定后，通过标准曲线，由峰面积计算其含量。其含量变化见表2-2。
33.表2-2不同维压时间处理后的euptoxa含量（%）与去除率(%)（压力1.4mpa）结合表2-1，表2-2可知，随着压力的升高和维压时间的延长，汽爆后紫茎泽兰样品中euptox a含量都得到了不同程度的下降，降低趋势明显，同时euptox a去除率逐渐生高，
去除效果较为理想。
34.当汽爆压力为2.0 mpa，维压时间60s时，或当汽爆压力为1.4 mpa，维压时间200s时,检测样品含量已低于高效液相色谱检出限，可认为在此条件下汽爆已全部清除紫茎泽兰中的有毒成分euptox a 。
35.以上实施例仅用来说明本发明的详细方法，本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明白，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。