一種寡聚酸鉀或寡聚酸銨的制備方法與用途的制作方法

專利名稱：一種寡聚酸鉀或寡聚酸銨的制備方法與用途的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種寡聚酸鉀或寡聚酸銨的制備方法，具體涉及一種由葡聚糖通過生物分解和氧化制備寡聚酸鉀或寡聚酸銨的方法。

背景技術：
自然界中存在著大量的以植物及微生物為基礎的葡聚糖資源，以此通過物理、化學或生物工程的方法，降解成具有強烈生物活性的低分子物質，尤其是可調節植物生長的調節因子，在農業生產中具有重大意義。
低聚糖是調控植物種子萌發、生根、生長開花、結實、衰老、脫落、休眠等生長發育，在植物體內含量很少，但卻起著很重要的生理作用，植物的一切生命活動者離不開它們的參與。植物生長調節劑的研究和應用是從20世紀30年代才開始，但它的潛在社會效益和經濟效益非常大，所以它的發展非常迅速，到20世紀60年代，即已形成了植物生長調節劑工業。隨著化工技術和生物技術的發展，植物生長調節劑對農業的產量提高、產品品質的改善、降低勞動強度、提高勞動生產率起著越來越重要的地位，正如人們的預言21世紀是生物工程世紀，生物工程的變革將是轉基因工程和化學調控技術的變革。
低聚糖羥甲基被氧化成羧酸所得的產物為糖醛酸。這種產物相對于低聚糖而言，由于分子機構發生了巨大的變化，在自然狀態下不易被分解，再自然界中存在的穩定性更強。因此，作為植物或動物的代謝類似物被吸收時，在體內存在的時間比低聚糖更長，對生長調節功能更強烈。目前國內外對低聚糖的研究報道較多，但尚未有用于調節植物或動物生命代謝活動的寡聚酸鹽的相關報道。
寡聚酸鉀或寡聚酸銨是由2-20個單體糖醛酸以糖苷鍵連結而構成的多羧基的成鹽物質。天然的寡聚物大部分為存在于高等植物的糖苷、動物的血漿糖蛋白和糖脂類等中，作為具有比較復雜構造的生物體成分的構成因子而起作用。參與這些生物體成分的分解過程的異化酶，不僅其本身在生理上具有重要意義，而且，還可利用其高度的特異性，將其進行部分的分解。因此，可根據其生成物的寡體的結構，以了解生物體成分的結構和機能的關系。通過生物工程技術及精細化工降解制備的寡聚酸鹽在生命代謝活動的研究中就有重要意義。


發明內容
本發明要解決的技術問題是提出一種有機物 本發明要解決的又一技術問題是提出一種合成寡聚酸鉀或寡聚酸銨的方法。
本發明要解決的再一技術問題是提出寡聚酸鉀或寡聚酸銨在制備植物生長調節劑的應用。
為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為 一種寡聚酸鉀或寡聚酸銨的制備方法，包括以下步驟 1.在β-1，4糖苷鍵、β-1，3糖苷鍵、α-1，4糖苷鍵，α-1，3糖苷鍵或α-1，6糖苷鍵連接的葡聚糖中加入葡聚糖苷酶，將葡聚糖分解為分子量為1000～5000的寡聚糖； 2.在步驟1中生成的寡聚糖中加入氧化劑生成寡聚酸； 3.在寡聚酸中加入氫氧化鉀或液氨，生成寡聚酸鉀或寡聚酸銨溶液，干燥，得寡聚酸鉀或寡聚酸銨固體。
本發明的寡聚酸鉀或寡聚酸銨的制備方法，具體為 1.在β-1，4糖苷鍵、β-1，3糖苷鍵、α-1，4糖苷鍵，α-1，3糖苷鍵或α-1，6糖苷鍵連接的葡聚糖溶液中加入葡聚糖苷酶，30～50℃反應3～20小時后升溫至90～100℃反應2～5分鐘終止反應，生成分子量為1000～5000的寡聚糖溶液； 2.在步驟1中生成的寡聚糖溶液中加入重量為寡聚糖1～20％的氧化劑，50～120℃反應2～10小時，反應結束后加入重量為寡聚糖0.2～1％的維生素C終止反應，除去雜質，生成寡聚酸溶液； 3.將寡聚酸溶液在1～10℃加入氫氧化鉀或液氨，40～90℃反應8～20小時，至pH值為5～7時停止反應，得寡聚酸鉀或寡聚酸銨溶液，干燥，得寡聚酸鉀或寡聚酸銨固體。
其中，葡聚糖通常來自于植物細胞壁，如纖維素、木質素、半纖維素等；微生物細胞壁，如啤酒酵母胞壁多糖；或體外代謝多糖，如綠膿桿菌胞外多糖。其中，葡聚糖的提取步驟為 (1)取葡聚糖原料，粉碎至50～100目； (2)酸浸在粉碎后的葡聚糖原料中加入的質量百分比濃度為0.5～10％酸，酸的重量為葡聚糖原料的2～5倍，25～50℃浸泡3～24小時；用水洗滌至PH值中性，烘干；酸選自鹽酸或硫酸； (3)堿浸將烘干后的葡聚糖加入質量百分比濃度為20～50％的堿，堿的重量為葡聚糖的5～10倍，40～90℃浸泡8～20小時，用水洗滌至PH值中性，烘干；堿選自氫氧化鈉或液氨； (4)200～300目粉碎得葡聚糖。
其中，在步驟1中，反應溫度優選為35～45℃、pH值優選為4～7，反應時間優選為5～15小時；加入的葡聚糖苷酶的重量為葡聚糖的1～5％。
其中，在步驟2中，氧化劑選自高錳酸鉀、次氯酸鹽或過氧化物；反應溫度優選為60～110℃，反應時間優選為4～8小時；除去雜質的方法選自納濾或離子交換。
其中，在步驟3中，加入氫氧化鉀或液氨的質量百分比濃度優選為20～50％，重量優選為寡聚酸重量的1～20％；加入氫氧化鈉或液氨50～85℃反應10～18小時；干燥方法選自冷凍干燥、真空干燥或噴霧干燥。
本發明的寡聚酸鉀，其結構式為 1)
2)
3)
本發明的寡聚酸鉀為黃色粉末，有吸濕性，易溶于水，微溶于乙醇，熔點為233℃，密度為1.90g/cm3，PH值6.0～7.5。
本發明的寡聚酸銨，其結構式為 1)
2)
3)
本發明的寡聚酸銨為黃色粉末，有吸濕性，易溶于水，微溶于乙醇，熔點為230℃，密度為1.85g/cm3，PH值為6.0～7.5。
寡聚酸鉀或寡聚酸銨在制備植物生長調節劑的應用，制備植物生長調節劑的應用時使用濃度為0.1～10ppm。
本發明所用試劑為市售工業級試劑，其中，葡聚糖苷酶選用上海西寶生物科技有限公司生產的葡聚糖苷酶。
本發明具有的技術優勢為 1.本發明的寡聚酸是寡聚糖生成的多羧基的酸性物質，結構發生了變化，由于有多羧基存在，寡聚酸可和堿性物質發生成鹽反應，合成了新物質寡聚酸鉀和寡聚酸銨。
2.由于發生了羧基化反應，新合成的物質寡聚酸鉀和寡聚酸銨在自然界并不是天然存在，在自然狀態下不易被分解，穩定性更強，存在時間比低聚糖更長，對生長調節功能更強。
3.本發明的方法結合了生物工程技術及精細化工技術，操作簡單，反應條件易于控制，對設備和材料的要求不高，適合大規模工業化生產。
4.本發明采用的原料價格低廉，使產品具有很強的價格優勢。



圖1寡聚酸鉀的紅外光譜 圖2寡聚酸鉀的1H NMR譜 圖3寡聚酸鉀的13C NMR譜 圖4寡聚酸銨的紅外光譜 圖5寡聚酸銨的1H NMR譜 圖6寡聚酸銨的13C NMR譜
具體實施例方式 下面的實施例用來進一步說明本發明，但這并不意味著對本發明的任何限制。
實施例1 取100公斤葡聚糖至于300升的反應釜中，加入150公斤水，攪拌均勻，加入葡聚糖苷酶2公斤，調節PH值至5.5，溫度控制在40℃，攪拌水解10小時，檢測分子量5000左右后終止反應，過濾除去雜質，濾液中加入1％的高錳酸鉀，80℃反應5小時，用1％維生素C終止反應，鈉濾和離子交換除去雜質，溫度控制在10℃以下，加入5％的氫氧化鉀，PH值至7.0時停止成鹽反應，噴霧干燥，即可形成固體黃色寡聚酸鉀粉劑。收率大于85％。
將制得的寡聚酸鉀進行紅外光譜和核磁共振分析。
1.紅外光譜分析 紅外光譜分析圖見附圖1。
如附圖1所示，在3416.80cm-1處有多糖分子的羥基伸縮吸收峰，在2925.22cm-1處有多糖分子飽和的C-H伸縮振動形成的吸收峰。在1774.10cm-1處有-C＝O伸縮振動形成的吸收峰。在1627.94cm-1處有由于吸附的水產生的吸收峰。在1602.92cm-1處有羧酸鹽羰基非對稱伸縮振動形成的吸收峰，在1349.45cm-1和1409.51cm-1處有羧酸鹽羰基對稱伸縮振動形成的吸收峰。在1034.58cm-1和1075.96cm-1處有R-O-R形成的吸收峰，在580.42cm-1處有由于水分子面外彎曲形成的振動譜帶。據以上吸收光譜可以推測出化合物內存在的基團有—OH，—CHR2，—CO—，羧酸鹽(對稱和不對稱的兩種都存在)，R-O-R，吸附水。
2.核磁共振氫譜分析 寡聚酸鉀的1H NMR譜見附圖2。
如附圖2所示在δ 8.28ppm出現一個強的質子的單峰，歸屬為RCOOH中的質子位移，由于寡聚酸中葡萄糖基團上的羥基與羰基形成氫鍵，因此化學位移偏向更低場。在圖譜中還可以看出在δ 3.76ppm處出現一個強的吸收單峰，根據葡萄糖基團的結構特點推測由寡聚葡萄糖集團H-5形成。除此之外在δ 3.72附近未找到其他的強吸收峰，說明寡聚葡萄糖集團H-6連接的碳已被氧化。寡聚酸中葡萄糖基團的H-1形成的吸收峰在δ 5.12ppm～δ 5.29ppm之間。H-2、H-3、H-4形成的吸收峰堆積在δ 3.30ppm～δ 4.70之間。由此可見由于葡萄糖基團上6位碳原子的氧化使得葡萄糖基團上的氫的化學位移偏向更高場。
3.核磁共振碳譜分析 寡聚酸鉀的13C NMR譜見附圖3。
如附圖3所示，在大約δ 92.15ppm～95.839ppm、δ 72.42ppm～δ 72.69ppm、δ 72.92ppm～δ 74.22ppm、δ 69.74ppm～71.13ppm、δ 71.82ppm～72.42ppm和δ 60.76ppm～δ 64.00ppm處分別出現葡萄糖基團的C-1、C-2、C-3、C-4、C-5和C-6的吸收峰。在大約δ 169.73出現1條強吸收峰，推測可能是由于羧基(羰基碳)形成的。
實施例2 1.選用纖維素、木質素和半纖維素為提取葡聚糖的原料，將原料粉粹至50目； 2.酸浸將粉碎后的葡聚糖原料用質量百分比濃度為0.5％硫酸，硫酸的重量為葡聚糖原料的5倍，溫度為25℃浸泡24小時，將酸浸后的葡聚糖用水洗滌至pH值中性，60℃烘干； 3.堿浸加入質量百分比濃度為20％氫氧化鈉，氫氧化鈉的重量為葡聚糖的8倍，40℃浸泡20小時；將堿浸后的葡聚糖用水洗滌至pH值中性，60℃烘干； 4.200目粉碎，得潔凈葡聚糖； 5.將預處理后的葡聚糖，加入重量與葡聚糖相同的水濕潤浸泡，調節pH值為4，加入重量為葡聚糖的1％的葡聚糖苷酶，30℃反應20小時，升溫至90℃保持5小時終止反應，過濾，濃縮寡聚糖濃度至30％，寡聚糖的分子量為1000～5000； 6.將步驟5制得的30％寡聚糖溶液，加入重量為寡聚糖1％的高錳酸鉀進行羧基化反應，50℃反應10小時后加入0.2％的維生素C終止反應；通過納濾除去雜質，得寡聚酸分子； 7.降溫至1℃，加入質量百分比濃度為20％、重量為寡聚酸1％的氫氧化鉀，40℃反應20小時，至pH值為5時停止反應，得寡聚酸鉀溶液； 8.將寡聚酸鉀溶液噴霧干燥，即可形成固體黃色寡聚酸鉀粉劑。收率大于85％。
實施例3 1.選用啤酒酵母胞壁多糖為提取葡聚糖的原料，將原料粉粹至100目； 2.酸浸將粉碎后的葡聚糖原料用質量百分比濃度為10％鹽酸，鹽酸的重量為葡聚糖原料的4倍，溫度為50℃浸泡3小時；用水洗滌至pH值中性，80℃烘干； 3.堿浸加入質量百分比濃度為50％、重量為葡聚糖的7倍氫氧化鈉，90℃浸泡8小時；用水洗滌至pH值為中性，80℃烘干； 4.300目粉碎，得潔凈葡聚糖； 5.將預處理后的葡聚糖，加入重量比為葡聚糖3倍的水濕潤浸泡，調節pH至7，加入重量為葡聚糖5％的葡聚糖苷酶，50℃反應3小時，升溫至100℃保持2小時終止反應，過濾，濃縮寡聚糖濃度至50％，寡聚糖的分子量為1000～5000； 6.將步驟5制得的50％寡聚糖溶液，加入重量為寡聚糖20％的次氯酸鈉進行羧基化反應，120℃反應2小時后加入0.1％的維生素C終止反應；通過離子交換除去雜質，得寡聚酸分子； 7.降溫至10℃，加入質量百分比濃度為50％、重量為寡聚酸20％的液氨，90℃反應8小時，至PH值為7時停止反應，得寡聚酸銨溶液； 8.將寡聚酸銨溶液噴霧干燥，即可形成固體黃色寡聚酸銨粉劑，收率大于85％。將制得的寡聚酸銨進行紅外光譜和核磁共振分析。
1.紅外光譜分析 紅外光譜分析圖見附圖4。
如附圖4所示，在3416.80cm-1處有多糖分子的羥基伸縮吸收峰，在2925.22cm-1處有多糖分子飽和的C-H伸縮振動形成的吸收峰。在1774.10cm-1處有-C＝O伸縮振動形成的吸收峰。在1627.94cm-1處有由于吸附的水產生的吸收峰。在1602.92cm-1處有羧酸鹽羰基非對稱伸縮振動形成的吸收峰，在1349.45cm-1和1409.51cm-1處有羧酸鹽羰基對稱伸縮振動形成的吸收峰。在1034.58cm-1和1075.96cm-1處有R-O-R形成的吸收峰，在580.42cm-1處有由于水分子面外彎曲形成的振動譜帶。據以上吸收光譜可以推測出化合物內存在的基團有—OH，—CHR2，—CO—，羧酸鹽(對稱和不對稱的兩種都存在)，R-O-R，吸附水。
2.核磁共振氫譜分析 寡聚酸銨的1H NMR譜見附圖5。
如附圖5所示在δ 8.28ppm出現一個強的質子的單峰，歸屬為RCOOH中的質子位移，由于寡聚酸中葡萄糖基團上的羥基與羰基形成氫鍵，因此化學位移偏向更低場。在圖譜中還可以看出在δ 3.76ppm處出現一個強的吸收單峰，根據葡萄糖基團的結構特點推測由寡聚葡萄糖集團H-5形成。除此之外在δ 3.72附近未找到其他的強吸收峰，說明寡聚葡萄糖集團H-6連接的碳已被氧化。寡聚酸中葡萄糖基團的H-1形成的吸收峰在δ 5.12ppm～δ 5.29ppm之間。H-2、H-3、H-4形成的吸收峰堆積在δ 3.30ppm～δ 4.70之間。由此可見由于葡萄糖基團上6位碳原子的氧化使得葡萄糖基團上的氫的化學位移偏向更高場。
3.核磁共振碳譜分析 寡聚酸銨的13C NMR譜見附圖6。
如附圖6所示，在大約δ 92.15ppm～95.839ppm、δ 72.42ppm～δ 72.69ppm、δ 72.92ppm～δ 74.22ppm、δ 69.74ppm～71.13ppm、δ 71.82ppm～72.42ppm和δ 60.76ppm～δ 64.00ppm處分別出現葡萄糖基團的C-1、C-2、C-3、C-4、C-5和C-6的吸收峰。在大約δ169.73出現1條強吸收峰，推測可能是由于羧基(羰基碳)形成的。
實施例4 1.選用綠膿桿菌胞外多糖為提取葡聚糖的原料，將原料粉粹至80目； 2.酸浸將粉碎后的葡聚糖原料用質量百分比濃度為5％鹽酸，鹽酸的重量為葡聚糖原料的3倍，溫度為40℃浸泡10小時；用水洗滌至PH值中性，70℃烘干； 3.堿浸加入質量百分比濃度為40％，重量為葡聚糖的6倍的氫氧化鈉，50℃浸泡10小時；用水洗滌至pH值中性，70℃烘干； 4.250目粉碎，得潔凈葡聚糖； 5.將葡聚糖加入重量比為葡聚糖2倍的水濕潤浸泡，調節pH值至5，加入重量為葡聚糖2％的葡聚糖苷酶，40℃反應10小時，升溫至95℃保持3小時終止反應，過濾，濃縮寡聚糖濃度至40％，寡聚糖的分子量為1000～5000； 6.將步驟5制得的40％寡聚糖溶液，加入重量為寡聚糖10％的過氧化氫進行羧基化反應，100℃反應8小時后加入0.5％的維生素C終止反應；通過納濾除去雜質，得寡聚酸分子； 7.降溫至5℃，加入質量百分比濃度為30％、重量為寡聚酸10％的氫氧化鉀，50℃反應10小時，至pH值為6時停止反應，得寡聚酸鉀溶液； 8.將寡聚酸鉀溶液噴霧真空干燥，即可形成固體黃色寡聚酸鉀粉劑，收率大于85％。
實施例5 1.選用啤酒酵母胞壁多糖為提取葡聚糖的原料，將原料粉粹至100目； 2.酸浸將粉碎后的葡聚糖原料用質量百分比濃度為8％硫酸，硫酸的重量為葡聚糖原料的2倍，溫度為50℃浸泡4小時；用水洗滌至pH值中性，75℃烘干； 3.堿浸加入質量百分比濃度為50％氫氧化鈉，氫氧化鈉的重量為葡聚糖的10倍，90℃浸泡8小時；用水洗滌至PH值中性，75℃烘干； 4.300目粉碎，得潔凈葡聚糖； 5.將預處理后的葡聚糖，加入重量比為葡聚糖3倍的水濕潤浸泡，調節pH值為7，加入重量為葡聚糖的5％的葡聚糖苷酶，35℃反應5小時，升溫至100℃保持2小時終止反應，過濾，濃縮寡聚糖濃度至50％，寡聚糖的分子量為1000～5000； 6.將步驟4制得的50％寡聚糖溶液，加入重量為寡聚糖20％的次氯酸鈉進行羧基化反應，60℃反應4小時后加入1％的維生素C終止反應；通過離子交換除去雜質，獲得寡聚酸分子； 7.降溫至10℃，加入質量百分比濃度為30％、重量為寡聚酸20％的液氨，50℃反應10小時，至PH值為7時停止反應，得寡聚酸銨溶液； 8.將寡聚酸銨溶液冷凍干燥，即可形成固體黃色寡聚酸銨粉劑，收率大于85％。
實施例6 1.選用啤酒酵母胞壁多糖為提取葡聚糖的原料，將原料粉粹至100目； 2.酸浸將粉碎后的葡聚糖原料用質量百分比濃度為8％鹽酸，鹽酸的重量為葡聚糖原料的5倍，溫度為50℃浸泡4小時；用水洗滌至PH值中性，74℃烘干； 3.堿浸加入質量百分比濃度為50％氫氧化鈉，氫氧化鈉的重量為葡聚糖的5倍，90℃浸泡8小時；用水洗滌至PH值中性，75℃烘干； 4.300目粉碎，得潔凈葡聚糖； 5.將預處理后的葡聚糖，加入重量比為葡聚糖3倍的水濕潤浸泡，調節pH值7，加入葡聚糖苷酶，加入的葡聚糖苷酶的重量為葡聚糖的5％，45℃反應15小時，升溫至100℃保持2小時終止反應，過濾，濃縮寡聚糖濃度至50％，寡聚糖的分子量為1000～5000； 6.將步驟5制得的50％寡聚糖溶液，加入重量為寡聚糖20％的次氯酸鈉進行羧基化反應，110℃反應8小時后加入1％的維生素C終止反應；通過離子交換除去雜質，獲得寡聚酸分子； 7.降溫至10℃，加入質量百分比濃度為50％、重量為寡聚酸20％的液氨，85℃反應18小時，至PH值為7時停止反應，得寡聚酸銨溶液； 8.將寡聚酸銨溶液冷凍干燥，即可形成固體黃色寡聚酸銨粉劑，收率大于85％。
實施例7 寡聚酸鉀對番茄生長的調節作用 稱取實施例1制備的寡聚酸鉀，配置成0.1ppm、1ppm、10ppm、100ppm、1000ppm的溶液，分別將供試種子在0ppm(CK)、0.1ppm(T1)、1ppm(T2)、10ppm(T3)、100ppm(T4)、1000ppm(T5)的寡聚酸鉀浸種24小時后，取出風干，將CK和各處理的番茄種子播于盛有經高溫消毒過的砂的培養皿中，在25℃條件下做發芽實驗，每個處理50粒種子，重復3次，每天統計發芽種子數，以14d內發芽數計算發芽率，以前7d的發芽率為發芽勢，并計算萌發系數。
表1 不同濃度寡聚酸鉀對番茄種子發芽的影響
由表1可以看出，各處理的發芽勢均高于CK；10ppm(T3)處理的種子的發芽勢最高，1ppm(T2)和0.1ppm(T1)寡聚酸鉀處理的番茄種子的發芽勢次之，均與CK在0.05水平上成顯著差異，100ppm(T4)和1000ppm(T5)寡聚酸鉀處理的番茄種子的發芽勢比CK的略高，但在0.05水平上尚未達到顯著差異水平。10ppm寡聚酸鉀處理的番茄種子的發芽率最高(達100％)，但是各處理之間的發芽率在0.05水平上未達到顯著差異水平。由表1還可以看出經處理寡聚酸鉀過的番茄種子的發芽系數均比CK高，但是在0.05水平上未達到顯著差異水平。這說明不同濃度的寡聚酸鉀處理對番茄種子的發芽有促進作用，經寡聚酸鉀處理后番茄種子的發芽勢高，發芽比較整齊。
由實驗結果可以看出經寡聚酸鉀浸種后的番茄種子與CK相比發芽勢和發芽系數高，說明寡聚酸鉀處理對番茄種子的發芽有促進作用。10ppm的寡聚酸鉀對番茄發芽的促進作用最為明顯。
實施例8 寡聚酸鉀處理對豌豆幼苗生長和生理影響 稱取實施例2制備的寡聚酸鉀，配置成0.1ppm、1ppm、10ppm、100ppm、1000ppm的溶液；每個育苗杯播5粒種子，出苗后，每個育苗杯留2棵大小一致的幼苗，然后每杯分別澆灌10ml清水(CK)、0.1ppm(T1)、1ppm(T2)、5ppm(T3)、10ppm(T4)，每個處理10個育苗杯。10天后澆灌清水和不同濃度的寡聚酸鉀一次。每組選取10株有代表性的幼苗，測定其株高、根長、葉片數、株重、根重。用TTC法測定根系活力，用分光光度法測定葉綠體色素，重復四次。
表2 不同濃度的寡聚酸鉀對豌豆幼苗生長的影響
表3 不同濃度的寡聚酸鉀對豌豆幼苗生理的影響
由表2可以看出，不同濃度的寡聚酸鉀處理與對照相比，各生長指標均有一定程度的提高，T1、T2、T3、T4的葉片數分別比對照增加4.49％、7.87％、4.49％、7.87％；株高分別比對照增加13.09％、16.31％、22.42％、23.62％；根長分別比對照增加26.07％、10.05％、33.74％、21.55％；株重分別比對照增加24.27％、17.48％、29.13％、21.36％；根重分別比對照增加33.33％、28.57％、47.62％、33.33％。由此可見，寡聚酸鉀對豌豆幼苗的生長有促進作用，具體表現在葉片數增多，株高增加，根增長，株重和根重增加，其中以T3的根長、株重、根重均最大，T4的株高最大，T2和T4的葉片數最多。
由表3可以看出，T1的根系活力和光合色素的含量最高，T3次之，CK居中，T2、T4的生理活性較低。但是除了T1的根系活力與對照相比在0.05水平上成顯著差異水平外，其它各處理的生理活性與對照相比均無顯著差異。T1的根系活力是CK的2倍，在0.01水平上達到顯著差異水平，T1的葉綠素a、葉綠素b、總葉綠素、類胡蘿卜素的含量分別比對照5.56％、14.50％、7.76％、10.00％。
豌豆幼苗經寡聚酸鉀處理后，生長明顯改善，0.1～10ppm寡聚酸鉀處理均對豌豆幼苗的生長有促進作用，具體表現在葉片數增多、株高、根長增加、株重和根重增大；根系活力的大小影響著植物對養分的吸收和植物體內的代謝作用，是一項客觀反映根系生命活動的生理指標。0.1～10ppm的寡聚酸鉀處理均對豌豆幼苗的根系活力有促進作用，其中0.1ppm的寡聚酸鉀對豌豆幼苗根系活力的促進作用最為明顯，與對照相比在0.05水平上達到顯著差異水平。說明0.1ppm的寡聚酸鉀處理明顯的提高豌豆幼苗吸收營養元素的能力。葉綠素作為植物的光合色素直接影響著植物光合作用的進行，且在一定范圍內葉綠素含量與光合速率呈正相關，而類胡蘿卜素含量的高低與植物耗散過量的激發光能有關。
T1和T3的光合色素含量比CK高，T2、T4的光合色素含量比CK低，但在0.05水平上無顯著差異。其中以T1處理的光合色素的含量最高T1的葉綠素a、葉綠素b、總葉綠素、類胡蘿卜素的含量分別比對照5.56％、14.50％、7.76％、10.00％。由此可以看出0.1ppm寡聚酸鉀處理可以提高豌豆幼苗的光合作用和抗強光破壞能力。
綜上所述，0.1ppm寡聚酸鉀處理對豌豆幼苗的促進作用最明顯。
實施例9 不同濃度寡聚酸鉀對辣椒幼苗生長影響 稱取實施例2制備的寡聚酸鉀，配置成0.1ppm(T1)、1ppm(T2)、5ppm(T3)、10ppm(T4)的溶液；每個營養杯播10粒種子，待辣椒幼苗長出2片真葉時進行間苗，每杯留4株大小一致的辣椒幼苗，每杯分別澆灌10ml的0ppm、0.1ppm、1ppm、5ppm、10ppm的寡聚酸鉀液，每個處理8個育苗杯。以后每隔10天澆灌不同濃度的寡聚酸鉀一次，連續3次，以澆灌0ppm(清水)為CK。待花蕾長出時取樣，每個處理選取10株有代表性的植株測定其根長、苗高、根重、苗重，統計葉片數和花蕾數。
表4 不同濃度寡聚酸鉀對辣椒幼苗生長的影響
由表4可以看出，不同濃度寡聚酸鉀處理的辣椒幼苗苗高、苗重均比CK高，除了T2的根長比CK略有提高外，其它各處理的根長均比CK降低。除了T3的根重、葉片數、花蕾數比CK的略低外，其它各處理的根重、葉片數、花蕾數均比CK提高。由此可見使用不同濃度的寡聚酸鉀灌根對辣椒幼苗的生長有促進作用。
實施例10 不同濃度寡聚酸鉀對菜心幼苗生長的影響 稱取實施例1制備的寡聚酸鉀，配置成0.1ppm(T1)、1ppm(T2)、5ppm(T3)、10ppm(T4)的溶液；每個育苗杯播10粒種子，出苗后進行間苗，每個育苗杯留2棵大小一致的幼苗，然后每杯分別澆灌10ml清水(CK)、0.1ppm(T1)、1ppm(T2)、5ppm(T3)、10ppm(T4)的寡聚酸鉀溶液，每個處理10杯個育苗杯。10天后再澆灌清水和不同濃度的寡聚酸鉀一次。7天后采樣，每組選取10株有代表性的幼苗，測定其株高、根長、葉片數、株重、根重。用TTC法測定根系活力，用分光光度法測定葉綠體色素，重復四次。
表5 不同濃度寡聚酸鉀對菜心幼苗生長的影響
由表5可以看出，低濃度的寡聚酸鉀處理可以促進菜心幼苗的生長，高濃度的寡聚酸鉀處理對菜心幼苗有抑制作用，T1處理的葉片數最低，與CK相比在0.05水平上成顯著差異水平，其它各處理的葉片數在0.05水平上無顯著差異，在一定范圍內，0.1～1ppm的寡聚酸鉀可提高菜心幼苗的株高，T1、T2的株高分別比CK提高了16.08％、23.66％。高濃度的寡聚酸鉀(5ppm、10ppm)處理對菜心幼苗的株高有抑制作用。不同濃度的寡聚酸鉀處理均可提高菜心幼苗的根長，T1、T2、T3、T4的根長分別比CK增加了64.54％、3.90％、21.98％、13.12％。其中T1的根長最大，與CK相比在0.05水平上達到顯著差異水平，其它各處理與CK相比在0.05水平上無顯著差異。隨著寡聚酸鉀濃度的升高，菜心幼苗的株重逐漸降低，除了T1的株重與CK相比無顯著差異外，其它各處理的株重與對照均有顯著差異(P<0.05)。除了T1的根重大于對照外，其它各處理的根重均比對照低，且隨著寡聚酸鉀濃度的升高，菜心根重逐漸降低。
由以上實驗結果可以看出，處理菜心幼苗最適寡聚酸鉀濃度為0.1ppm，可以促進菜心幼苗生長，尤其是對菜心幼苗的根部生長的促進作用最為明顯。大于5ppm的寡聚酸鉀處理對菜心幼苗生長有抑制作用。
實施例11 寡聚酸銨對花生生長發育的影響 選用品種為夏花4號的花生，供試土壤為河北省三河市的褐土，耕層有機質含量高，為1.0％，全氮含量在0.06％，堿解氮49ppm，全磷0.017％，速效磷8ppm，全鉀2.15％，速效鉀106ppm，PH值約為6.7。
稱取實施例5制備的寡聚酸銨，配置成0.1ppm(T1)、1ppm(T2)、10ppm(T3)的溶液；實驗設噴施寡聚酸銨CK(0ppm)、T1(0.1ppm)、T2(1ppm)、T3(10ppm)四個處理。每個處理設3個小區，每個小區面積為10m2。實驗期間為2008年5月16日播種，10月3日收獲。在花生苗期，開花下針期和花生果膨大期各噴施一次。花生成熟期取樣測主莖高、側枝長、單株總分枝數、單株結果數、單株飽果數和單株飽果重。實驗數據采用SPSS11.5統計分析。實驗結果見表6 表6.不同濃度的寡聚酸銨對花生生長發育的影響 同列不同字母表示在0.05水平上差異顯著。
由表6可以看出，在實驗濃度范圍內，花生主莖高、分枝長度、總分枝數、結果數、莢果產量均隨寡聚酸銨濃度的提高而增加。T1與CK相比，主莖高在0.05水平上有顯著差異。T2和T3處理與CK相比，主莖高、側枝長、單株總分枝數和產量均在0.05水平上有顯著差異。
權利要求
1.一種寡聚酸鉀或寡聚酸銨的制備方法，其特征在于
1)在葡聚糖中加入葡聚糖苷酶，將葡聚糖分解為分子量為1000～5000的寡聚糖；
2)在步驟1)中生成的寡聚糖中加入氧化劑生成寡聚酸；
3)在寡聚酸中加入氫氧化鉀或液氨，生成寡聚酸鉀或寡聚酸銨溶液，干燥，得寡聚酸鉀或寡聚酸銨固體。
2.一種如權利要求1所述的寡聚酸鉀或寡聚酸銨的制備方法，其特征在于，步驟1)中，在葡聚糖溶液中加入葡聚糖苷酶，30～50℃反應3～20小時后升溫至90～100℃反應2～5分鐘終止反應，生成分子量為1000～5000的寡聚糖溶液。
3.一種如權利要求2所述的寡聚酸鉀或寡聚酸銨的制備方法，其特征在于步驟1)的反應溫度為35～45℃，ph值為4～7，反應時間為5～15小時，加入的葡聚糖苷酶的重量為葡聚糖的1～5％。
4.一種如權利要求2所述的寡聚酸鉀或寡聚酸銨的制備方法，其特征在于，所述的葡聚糖是以β-1，4糖苷鍵、β-1，3糖苷鍵、α-1，4糖苷鍵，α-1，3糖苷鍵或α-1，6糖苷鍵連接的。
5.一種如權利要求1所述的寡聚酸鉀或寡聚酸銨的制備方法，其特征在于，步驟2)中，在步驟1)得到的寡聚糖溶液中加入重量為寡聚糖1～20％的氧化劑，50～120℃反應2～10小時，反應結束后加入重量為寡聚糖0.2～1％的維生素C終止反應，除去雜質，生成寡聚酸溶液。
6.一種如權利要求5所述的寡聚酸鉀或寡聚酸銨的制備方法，其特征在于在步驟2)中所述的氧化劑選自高錳酸鉀、次氯酸鹽或過氧化物。
7.一種如權利要求5所述的寡聚酸鉀或寡聚酸銨的制備方法，其特征在于步驟2)中反應溫度為60～110℃，反應時間為4～8小時；除去雜質的方法選自納濾或離子交換。
8.一種如權利要求1所述的寡聚酸鉀或寡聚酸銨的制備方法，其特征在于，步驟3)，將步驟2)得到的寡聚酸溶液在1～10℃加入氫氧化鉀或液氨，40～90℃反應8～20小時，至pH值為5～7時停止反應，得寡聚酸鉀或寡聚酸銨溶液，干燥，得寡聚酸鉀或寡聚酸銨固體。
9.一種如權利要求8所述的寡聚酸鉀或寡聚酸銨的制備方法，其特征在于步驟3)中加入氫氧化鉀或液氨的質量百分比濃度為20～50％，重量為寡聚酸的1～20％；加入氫氧化鈉或液氨在50～85℃反應0～18小時。
10.一種如權利要求8所述的寡聚酸鉀或寡聚酸銨的制備方法，其特征在于干燥方法選自冷凍干燥、真空干燥或噴霧干燥。
11.一種如權利要求1所述的寡聚酸鉀或寡聚酸銨的制備方法，其特征在于步驟1)中葡聚糖的提取步驟為
①取葡聚糖原料，粉碎至50～100目；
②酸浸在粉碎后的葡聚糖原料中加入的質量百分比濃度為0.5～10％酸，酸的重量為葡聚糖原料的2～5倍，25～50℃浸泡3～24小時；用水洗滌至PH值中性，烘干；
③堿浸將烘干后的葡聚糖加入質量百分比濃度為20～50％堿，堿的重量為葡聚糖的5～10倍，40～90℃浸泡8～20小時，用水洗滌至PH值中性，烘干；
④200～300目粉碎得葡聚糖。
12.一種如權利要求1所述的寡聚酸鉀或寡聚酸銨的制備方法，其特征在于步驟1)中葡聚糖來源于植物細胞壁、微生物細胞壁或體外代謝多糖。
13.一種寡聚酸鉀，其結構式為
1)
(2≤n≤20)
2)
(2≤n1+n2+n3≤20)
3)
(2≤n≤20)
14.一種寡聚酸銨，其結構式為
1)
(2≤n≤20)
2)
2≤n1+n2+n3≤20)
3)
(2≤n≤20)
15.寡聚酸鉀或寡聚酸銨在制備植物生長調節劑的應用。
16.如權利要求15所述的寡聚酸鉀或寡聚酸銨在制備植物生長調節劑的應用時使用濃度為0.1～10ppm。
全文摘要
本發明涉及一種寡聚酸鉀或寡聚酸銨的制備方法，具體涉及一種由葡聚糖通過生物分解和氧化制備寡聚酸鉀或寡聚酸銨的方法；本發明通過葡聚糖苷酶將葡聚糖分解為寡聚糖，再經氧化和成鹽反應生成寡聚酸鉀或寡聚酸銨。本發明生成的寡聚酸鉀或寡聚酸銨因其是新物質，在自然狀態下不易被分解，穩定性強，對生長調節功能很強。本發明的方法結合了生物工程技術及精細化工技術，操作簡單，適合大規模工業化生產。
文檔編號C12P19/00GK101532042SQ200810182569
公開日2009年9月16日 申請日期2008年12月5日 優先權日2008年12月5日
發明者王士奎 申請人:王士奎