殼寡糖又稱寡聚氨基葡糖、甲殼低聚糖。因其水溶性好、易吸收、功能獨特,被廣泛地應用于廢水處理、食品工業、紡織、化工、日用化學品、農業、生物工程和醫藥等方面。
甲殼素、殼聚糖和殼寡糖
甲殼素原料
随着近年糖生物學的不斷深入發展,甲殼素、殼聚糖以及殼寡糖已相繼被發現,那麼這三者之間的關系是什麼?
● 甲殼素
外觀淡米黃色至白色,不溶于水、堿、一般的酸和有機溶劑,隻溶于部分濃酸。對甲殼素進行化學處理,脫掉其中的乙酰基,就變成了殼聚糖。
● 殼聚糖
可溶于稀酸,但是甲殼素和殼聚糖都是大分子,分子量在幾十萬到幾百萬,都不溶于水。甲殼素經脫乙酰基處理得到殼聚糖,再經過進一步降解,就成為殼寡糖。
● 殼寡糖
本身是一種混合物,裡面有單糖一直到殼十糖,每一種糖類都有其一定的功能性。直接溶于水,水溶性大于99%。
簡單來說,殼寡糖是通過降解甲殼素或殼聚糖得到的低聚糖,是甲殼素、殼聚糖産品的升級産品!分子量低、水溶性好、功能作用大、更易被吸收。
殼寡糖的優良特性殼寡糖改變土壤菌群,促進有益微生物的生長,殼寡糖還可誘導植物的抗病性,對多種真菌、細菌和病毒産生免疫和殺滅作用。
1、改良土壤環境
殼寡糖是土壤有益微生物的營養源和保健品,是土壤有益微生物的良好培養基,對土壤微生物區系有良好的識别作用。
微生物的大量繁殖可促進土壤團粒結構的形成,改善土壤的理化性質,增強透氣性和保水保肥能力,從而為根系提供良好的土壤微生态環境,使土壤中的多種養分處于有效活化狀态,可提高養分利用率,減少化學肥料用量。
殼寡糖分子結構中含有氨基,與微量元素鐵、銅、錳、鋅、钼等能産生螯合作用,使肥料中的微量元素有效态養分增加,同時使被土壤固定的微量元素養分釋放出來,供作物吸收利用,從而提高了肥效。
2、誘導植物抗病
殼寡糖作為一種激發子,可有效地誘導植物抗病性,增強植物對病害的防禦能力。
● 誘導植物抗性蛋白的産生
殼寡糖可誘導植株産生幾丁質酶、殼聚糖酶和1,3-葡聚糖酶,這些酶的底物是真菌細胞壁的主要組分,幾丁質酶特别是在與1,3-葡聚糖酶的共同作用下可在體外抑制真菌的生長。
● 誘導木質素形成
木質素是植物維管組織次生細胞壁的主要組分,它本身抗微生物的降解。殼寡糖可誘使植物在其受病菌侵染點周圍木質化,形成一個物理屏障,從而阻止或延遲病原菌的生長和向周圍正常組織擴散,增強植物的抗病力。
● 改變植物的酚類代謝
在植物的病菌侵染點處,酚類物質大量積累。酚類是殺菌性物質,又是木質素形成的前體,所以植物體内酚類增多,不但自身可以抗病,而且還可促使病原侵染處木質化,因而使植物抗病能力增強。
● 誘導植物産生愈創葡聚糖
愈創葡聚糖是一種富含 1,3-葡萄糖的多聚糖,植物受到病原侵害時,常在細胞間沉積愈創葡聚糖,從而将受菌感染的部位與正常的細胞分割開,與木質化一樣,形成物理屏障。
3、防治植物病害
殼寡糖對細胞壁為甲殼質的真菌病害有較好的誘導抗病作用,主要通過下面兩種機制實現:
①由于殼寡糖為甲殼素的衍生物,所以它可與病原菌細胞表面的生物大分子帶負電的側鍊相互作用,形成聚合物,可影響病原菌進而抑制病原菌的生長。
②殼聚糖還可直接進入病原菌的細胞核,與DNA結合通過影響病原菌的mRNA和蛋白質的合成來抑制其生長。
4、調節植物生長
● 促進根系生長
它能促使植物種子提前發芽。根系發達,根毛、須根、次生根數量大大增加,增強植物的吸肥吸水能力,增強抗旱、抗倒伏能力,增強免疫力,達到粗壯多結果之目的。
● 活化根際狀态
殼寡糖能充分活化根際狀态,溶解養分分子,迅速形成土壤溶液,使氮、磷、鉀等養分能得到植物充分有效地吸收。
● 縮節粗壯
能發根促莖,使莖縮短,粗壯旺盛,有利于養分最大限度地供應果實,其中微量元素在殼寡糖的螫合下,容易被果實吸收,從而增加蛋白質、氨基酸的含量,從根本上改善品質。
● 改善作物品質
殼寡糖能提高作物産量,改善作物品質,并使其恢複自然風味,耐貯、耐運,同時減少農藥殘留量。
殼寡糖在農業上的運用
根據殼寡糖的多種優良特性,可開發為生物農藥、處理劑、生長調節劑和肥料等。
1、種子處理劑
可用作許多糧食、蔬菜作物種子的處理劑,用于種子處理可提高種子的發芽率,增強幼苗的抗病能力,促進作物的生長,提高作物的産量。
2、果蔬保鮮劑
殼寡糖具有很好的成膜性、一定的選擇滲透作用,能夠改變果實組織内部氣體組成和降低蒸發損耗,從而抑制水果腐爛變質。加上其廣譜的抑菌特性,因此可應用于果蔬的保鮮。
3、植物病害誘抗劑、生長促進劑
殼寡糖能調節植物基因的關閉和開放,誘導植物分泌抗性酶,這樣不僅可以促進植物細胞的活化,刺激植物性生長,還可以增加對病蟲害的自我防禦能力,減少病原菌特别是緻病真菌對植物的危害。
4、土壤改良劑
殼寡糖能改變土壤菌群,促進有益微生物的生長,改善土壤環境,釋放土壤中被固定的中微量元素,從而達到增産的目的。
5、肥料
通過對作物進行葉面噴施和灌根、沖施等處理可有效促使根系發達,同時為根系創造良好的土壤環境,具有很好的生根、養根、保根效果。
怎樣辨别優質的殼寡糖?
一聞
殼寡糖生産過程中,采用稀酸溶解殼聚糖,然後在生物酶最适溫度下降解成殼寡糖,所以殼寡糖都帶有些許酸味。如果酸腐味撲鼻,則可能品質低劣。
二看
殼寡糖顔色越淺活性則越高,以優化的工藝制備的殼寡糖看上去色澤均一,顔色淡黃色,無肉眼可見黑色的細小的顆粒。
三溶解
如果殼寡糖含有雜質灰分太多,會影響它的溶解速度,加入水中後有的成球狀很久不散開溶解。高品質殼寡糖倒入水中,均勻且快速的溶于水中。
肥料湘軍原創文章,轉載須注明!段洪濤,湖南農大植保學院客座教授,湖南省新型職業農民培訓專家師資咨詢庫成員,長沙孟葆隆、湖南華墾創始人,精通水溶肥料生産技術,尤其專注礦質腐植酸、海藻肥料的研究與應用,并頗有建樹,同時也是農資互聯網社區營銷理論與實踐的先鋒人物。
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