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脱落酸的制备

发布日期:2019/2/18 10:41:40

背景及概述[1][2]

脱落酸是植物五大天然生长调节剂之一。它在植物的生长发育中起多方面的作用,在农业上有广阔的应用前景,可以提高植物的抗旱和耐盐力,对开发利用低产田以及植树造林、绿化沙漠等有极高的价值;脱落酸还是抑制种子萌发的有效抑制剂,因此可以用于种子贮藏,保证种子、果实的贮藏质量;此外,脱落酸还能引起叶片气孔的迅速关闭,可用于花的保鲜,调节花期,促进生根等,在花卉园艺上有较大的应用价值。

然而由于植物体中脱落酸含量极低,从中提取不可行;人工合成的外消旋型脱落酸是天然型和非天然型脱落酸的混合物,需拆分,不仅价格昂贵,而且生理活性低,极大地限制了它的研究应用。

理化性质及结构[1]

脱落酸(Abscisic Acid,缩写为ABA)是植物五大天然生长调节剂之一。脱落酸可以刺激乙烯的产生,催促果实成熟,并抑制脱氧核糖核酸和蛋白质的合成。天然脱落酸(ABA)又名S‑诱抗素,是一种具有倍半萜羧酸结构的植物天然生长调节物质,是植物体的“抗逆免疫因子”。

国内外大量的研究证明,S‑诱抗素能够启动植物本身的抗逆基因,诱导激活植物体内的抗逆免疫系统,提高植物自身对干旱、寒冷、病虫害、盐碱的抗性,是植物体的“抗逆免疫因子”。脱落酸作为一种新型的生物农药,它的使用可减少化学农药的施用量,提高农产品的产量和质量,保护生态资源,维护人类健康。


脱落酸

应用[3]

脱落酸是植物重要生长调节剂,是平衡植物内源激素和有关生长活性物质代谢的关键因子,具有促进植物平衡吸收水、肥和协调体内代谢的能力,可有效调控植物的根/冠和营养生长与生殖生长,对提高农作物的品质、产量具有重要作用。脱落酸是一个市场前景非常好的产品,在农业生产上有广阔的应用前景,能产生巨大的经济效益和社会效益。目前脱落酸在市场上的价格依然很高,无论是在国内还是国际市场,脱落酸产品都将会长期处于供不应求的局面。

制备[2]

为了解决和满足脱落酸应用于农业生产的需要,近年来,利用微生物发酵生产脱落酸受到关注,目前微生物发酵所用菌种以灰葡萄孢霉菌居多,例如,1982年,日本MarumoS等找到一种脱落酸产生菌-灰葡萄孢,该菌发酵7天可以积累52μg/g的脱落酸;1993年,吴少伯等报道用灰葡萄孢固体发酵方法产生脱落酸产量仅为29ng/mL;1995年,莫才清等报道从土壤中筛选出产脱落酸的真菌-灰葡萄孢霉菌,产量为18μg/mL。为了提高灰葡萄孢霉菌发酵生产脱落酸的产量,人们对发酵培养基及发酵工艺进行了不同方面的优化及改进。

例如,2007年,张卉等利用正交试验对脱落酸产生菌的发酵条件进行优化,确定出了使脱落酸产量提高的最佳组合,但其产量提升的幅度不是最高;2002年,郑珩等报道在发酵培养基中添加营养物质玉米粉、前体物质柠檬酸三钠以及改变葡萄糖与蔗糖的比例等可以提高灰葡萄孢霉菌发酵产脱落酸的产量,但所加入前体物质的浓度较高,使用量大,造成资源的浪费。

公开号为CN101041837B的专利申请公开了一种在发酵过程中流加肌醇解除葡萄糖阻遏的工艺来制备天然脱落酸的方法,可使脱落酸的产量提高;公开号为CN1067724C的专利通过改造现有脱落酸产生菌,改变培养基配方,改液体批次发酵工艺为连续流加补料出料,添加关键底物的方法来提高脱落酸的产量;在发酵过程中流加乙酰辅酶A作为菌株合成脱落酸的前体物质,同时,添加生物表面活性剂吐温-20改善发酵液的溶氧状况来制备天然脱落酸的方法来提高脱落酸的产量,但肌醇和乙酰辅酶A价格相对昂贵,不利于节约成本。

真菌固态发酵生产脱落酸的方法,与液体发酵相比,脱落酸产量明显提高。虽然以上现有技术在一定程度上提高了脱落酸的发酵产量,但发酵工艺繁琐,发酵产生的副产物较多,对氧的利用不充分;另外,添加的促进物质成本较高,不利于企业的后续推广;同时,脱落酸固态发酵操作复杂,不适于企业大规模的生产。

脱落酸发酵液经板框过滤得到板框滤液,pH调至4.9,用截留分子量为3000的超滤膜处理,得到超滤透析液,超滤透析液通过截留分子量为100的纳滤膜进行浓缩,得到浓缩液,浓缩液经酸化后加乙酯萃取,将萃取液浓缩至60mg/ml,然后添加二氯甲烷,经硅胶柱层析吸附杂质,得到的层析液减压浓缩,真空度为-0.084Mpa,夹套循环水温度为60℃,料温为40℃,冷却结晶、过滤、干燥得到含量为96%的脱落酸产品。

主要参考资料

[1]孙宏顺, 李玉龙, 徐宏, 许宁, & 张继东. 一种天然脱落酸的提纯方法.

[2]郑珩,余永柱,& 张彦. 一种分离纯化天然型脱落酸的方法.

[3]苏振峰, 王庆国, 李艳华, 贾梦奇, 王龙龙, & 张兴荣. 一种提高天然脱落酸发酵产量的方法.

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