生化黄腐酸的提取及其理化性质的研究.pdf

1、吉 林 农 业 大 学 学 报 2003 ,25 (1) :18 20 ,23Journal of Jilin Agricultural University生 化 黄 腐 酸 的 提 取 及 其 理 化 性 质 的 研 究 X杨 晓 玲 , 朱 京 涛 , 张 建 文(河 北 职 业 技 术 师 范 学 院 , 河 北 昌 黎 066600)摘 要 : 以 锯 木 屑 为 培 养 基 ,经 微 生 物 发 酵 生 产 黄 腐 酸 (生 化 黄 腐 酸 ) ,并 进 一 步 研 究 了 它 的 某 些 理 化 性 质 和生 理 活 性 。 结 果 表 明 :生 化 黄 腐 酸 的 钠 盐 具

2、有 与 天 然 黄 腐 酸 钠 盐 相 似 的 红 外 吸 收 光 谱 ;其 提 取 液 中 含 有 18 种氨 基 酸 ,氨 基 酸 含 量 高 于 天 然 黄 腐 酸 提 取 液 ,其 中 色 氨 酸 含 量 较 高 ;生 化 黄 腐 酸 比 天 然 黄 腐 酸 具 有 更 高 的 生 理活 性 。关 键 词 : 生 化 黄 腐 酸 ; 理 化 性 质 ; 生 理 活 性中 图 分 类 号 : S141 文 献 标 识 码 : A 文 章 编 号 : 100025684 (2003) 0120018203Study on Extraction of BcFA andIts Physical

3、 and Chemical CharactersYANG Xiao2ling , ZHU Jing2tao , ZHANGJan2wen( Hebei Vocation2Technical Teachers College , Changli , Hebei 066600 , China)Abstract : In this study , fulvic acid ( FA) was extracted through fermentation of sawdust , which wascalled biochemical fulvic acid (BcFA) . Some physical

4、 and chemical characters and physiological activityof BcFA were studied. The result showed that BcFA2Na has the similar infrared absorption spectrum asthat of natural FA2Na. The content of amino acid in the solution of BcFA is higher than that in the solu2tion of natural FA. 18 kinds of amino acid w

5、ere found in BcFA. Among them , Trp has comparativelyhigher content. The physiological activity of BcFA is higher than that of natural FA.Key words : BcFA ; physical and chemical character ; physiological activity黄 腐 酸 具 有 促 进 植 物 根 系 发 育 ,提 高 根 系 活力 ,缩 小 气 孔 开 度 ,减 少 水 分 蒸 腾 等 作 用 1 ,因 而作 为 抗 旱 剂 被

6、 广 泛 应 用 于 农 业 生 产 。 黄 腐 酸 还 能提 高 作 物 的 抗 冻 、 抗 病 性 2 ,提 高 多 种 酶 活 性 ,促进 光 合 作 用 ,促 进 糖 分 和 干 物 质 积 累 ,提 高 产 量 和品 质 1 。 但 从 泥 炭 、 褐 煤 和 风 化 煤 中 提 取 黄 腐 酸常 用 化 学 方 法 对 原 料 进 行 降 解 ,在 其 降 解 过 程 中需 消 耗 大 量 的 酸 、 碱 等 化 学 物 质 ,有 的 还 需 要 高温 、 高 压 等 剧 烈 条 件 及 严 格 的 工 艺 和 特 殊 设 备 ,消耗 大 量 的 能 量 ,同 时 产 生 废 水

7、、 废 气 ,对 环 境 造 成污 染 。 对 非 原 料 产 地 来 说 ,生 产 成 本 更 高 。 利 用农 作 物 废 弃 物 发 酵 生 产 生 化 黄 腐 酸 ,可 使 废 物 得到 利 用 ,对 环 境 不 会 造 成 污 染 ,原 料 易 得 ,成 本 低 。据 报 道 ,生 化 黄 腐 酸 能 促 进 种 子 萌 发 和 幼 苗 生长 3 ,促 进 生 根 ,提 高 根 P冠 值 4 ,促 进 果 实 发 育 ,提 高 果 实 品 质 5 ,提 高 植 物 的 抗 旱 能 力 6 ,还 能 提高 蛋 鸡 的 产 蛋 率 7 。 本 试 验 对 生 化 黄 腐 酸 的 提 取工

8、 艺 及 产 品 的 理 化 性 质 进 行 研 究 ,旨 在 为 进 一 步开 发 利 用 生 化 黄 腐 酸 提 供 理 论 依 据 。X 基 金 项 目 : 河 北 省 科 技 厅 资 助 项 目 (20011081)作 者 简 介 : 杨 晓 玲 (19622) ,女 ,硕 士 ,副 教 授 ,研 究 方 向 :植 物 生 理 生 化 。收 稿 日 期 : 20022042291 材 料 与 方 法1. 1 材 料锯 木 屑 、 自 然 菌 。1. 2 方 法11211 发 酵 条 件 将 锯 木 屑 等 原 料 加 水 使 物 料含 水 量 为 80 % 90 % ,用 深 层 发

9、酵 法 进 行 自 然 发酵 ,发 酵 温 度 为 70 75 ,时 间 为 15 18 d。1. 2. 2 生 化 黄 腐 酸 的 提 取 发 酵 料 加 水 比 例 为1 1 ,挤 滤 收 取 发 酵 液 ,用 氢 氧 化 钠 调 发 酵 液 至 pH8 10 ,发 酵 液 中 氢 氧 化 钠 质 量 分 数 为 0. 4 % ,静置 1 h 后 过 滤 或 以 4 000 rPmin 离 心 15 min ,得 到 粗提 液 ,其 中 含 有 腐 植 酸 ,包 括 棕 黑 腐 酸 和 黄 腐 酸 。用 浓 盐 酸 或 浓 硝 酸 调 节 粗 提 液 至 pH 1. 5 2. 5 ,静置

10、10 min 后 过 滤 或 以 4 000 r/ min 离 心 15 min ,使棕 黑 腐 酸 沉 淀 析 出 ,得 到 黄 腐 酸 精 制 液 。1. 2. 3 腐 植 酸 总 量 与 黄 腐 酸 含 量 的 测 定 采 用容 量 法 8 。1. 2. 4 红 外 光 谱 的 测 定 将 生 化 黄 腐 酸 钠 盐 用光 谱 纯 溴 化 钾 制 片 后 ,于 红 外 分 光 光 度 计 上 作4 000 600 cm- 1扫 描 。1. 2. 5 氨 基 态 氮 含 量 测 定 采 用 茚 三 酮 比 色 法 。1. 2. 6 氨 基 酸 含 量 测 定 采 用 日 立 835 50

11、高速 氨 基 酸 分 析 仪 测 定 。1. 2. 7 生 理 活 性 测 定 将 萌 动 露 白 的 小 麦 种 子分 别 置 于 0 ,10 ,50 ,100 ,200 ,500 ,1 000 mg/ kg 的 生化 黄 腐 酸 溶 液 培 养 ,以 清 水 培 养 作 对 照 ,于 室 温 下(15 20 )培 养 7 d 后 ,调 查 幼 苗 生 长 情 况 。2 结 果 与 分 析2. 1 产 品 的 性 质 及 含 量所 得 粗 提 液 为 棕 黄 色 混 浊 液 体 ,pH 8. 0 ,腐 植酸 总 量 为 1. 74 %。 用 4 000 r/ min 离 心 15 min 不

12、能 使 其 澄 清 ,过 定 量 滤 纸 可 得 清 液 ,不 能 过 滤 纸 者为 粘 稠 状 物 。 粗 提 液 固 体 物 总 含 量 为 3. 86 % ,过滤 后 固 体 物 含 量 为 3. 20 % ,水 不 溶 物 占 固 体 总 量的 20. 60 %。 精 制 液 为 黄 色 透 明 清 液 ,pH 2. 0 ,黄腐 酸 含 量 为 1. 51 % ,为 腐 植 酸 总 量 的 86. 78 %。2. 2 生 化 黄 腐 酸 钠 盐 的 红 外 吸 收 光 谱对 该 产 品 的 钠 盐 进 行 红 外 光 谱 扫 描 ,所 得 到的 红 外 吸 收 光 谱 与 天 然 黄

13、腐 酸 钠 盐 的 红 外 吸 收 光谱 相 似 (图 1) ,证 明 该 产 品 为 黄 腐 酸 类 物 质 。 各主 要 吸 收 带 的 涵 义 见 表 1。A :生 化 黄 腐 酸 钠 BcFA - Na ; B :桦 川 泥 炭 黄 腐 酸 钠 HuachuanPeat FA - Na图 1 生 化 黄 腐 酸 钠 盐 的 红 外 吸 收 光 谱Fig. 1. Infrared absorption spectrum of BcFA表 1 生 化 黄 腐 酸 钠 盐 的 主 要 红 外 吸 收 带Table 1. Infrared absorption spectrum of BcFA

14、频 率 / cm - 1Frequency说 明Specification3 200 O H伸 缩2 950 Ar O CH3 中 CH3 的 不 对 称 收 缩2 930 脂 族 C H伸 缩2 850 Ar O CH3 中 CH3 的 对 称 收 缩1 630 酰 胺 C O 的 伸 缩 (酰 胺 带 ) ,醌 C O 或 H 键合 共 轭 酮 C O 伸 缩1 620 苯 环 C C伸 缩1 590 COO- 不 对 称 收 缩 ,N H 变 形 加 C N 伸 缩 (酰胺 带 )1 400 酚 OH的 OH 变 形 和 C O 伸 缩 , CH2 和 CH3 的C H变 形 ,COO

15、- 对 称 收 缩1 070 Ar O CH3 中 C O C 对 称 伸 缩 ,游 离 OH 的C OH伸 缩 ,C H面 内 弯 曲 振 动由 表 1 可 知 :生 化 黄 腐 酸 为 芳 香 族 化 合 物 ,可能 带 有 羟 基 、 羧 基 、 酚 羟 基 、 甲 氧 基 等 功 能 基 团 ,与天 然 黄 腐 酸 相 似 9 。 但 生 化 黄 腐 酸 的 峰 值 较 大 ,峰 数 较 多 ,说 明 其 功 能 基 团 的 种 类 和 数 量 较 多 。2. 3 生 化 黄 腐 酸 提 取 液 中 的 氨 基 酸 含 量经 测 定 ,011 %生 化 黄 腐 酸 提 取 液 中 氨

16、基 态 氮含 量 为 180. 70 mg/ L ,而 同 浓 度 的 昌 黎 泥 炭 黄 腐 酸和 哈 密 风 化 煤 黄 腐 酸 溶 液 中 氨 基 态 氮 含 量 分 别 为5. 48 mg/ L 和 1. 82 mg/ L ,生 化 黄 腐 酸 精 制 液 中 氨基 态 氮 含 量 分 别 是 泥 炭 黄 腐 酸 和 风 化 煤 黄 腐 酸 提取 液 的 33 倍 和 99 倍 (表 2) 。91第 25 卷 第 1 期 杨 晓 玲 等 :生 化 黄 腐 酸 的 提 取 及 其 理 化 性 质 的 研 究表 2 生 化 黄 腐 酸 提 取 液 中 氨 基 酸 的 种 类 和 含 量Ta

17、ble 3. Type s and contents of amino acid in the solution ofBcFA氨 基 酸Amino acid含 量 P%Content氨 基 酸Amino acid含 量 P%ContentAsp 0. 070 Ile 0. 024Thr 0. 022 Leu 0. 041Ser 0. 021 Tyr 0. 009Glu 0. 165 Lys 0. 019Gly 0. 033 Phe 0. 028Ala 0. 046 Trp 0. 149Cys 0. 008 His 0. 007Val 0. 052 Arg 0. 026Met 0. 007 Pr

18、o 0. 062由 表 2 可 以 看 出 :生 化 黄 腐 酸 提 取 液 中 含 有18 种 氨 基 酸 ,其 中 谷 氨 酸 ( Glu) 和 色 氨 酸 ( Trp) 含量 较 高 。 说 明 生 化 黄 腐 酸 精 制 液 中 含 有 较 多 的 氨基 酸 ,这 与 微 生 物 的 作 用 有 关 。2. 4 生 化 黄 腐 酸 对 小 麦 种 子 萌 发 的 影 响生 化 黄 腐 酸 对 小 麦 种 子 萌 发 的 影 响 见 表 3。10 200 mgPL 生 化 黄 腐 酸 能 促 进 小 麦 种 子 萌 发 ;500 mg/ L 以 上 浓 度 则 抑 制 根 的 萌 发 ,

19、浓 度 越 高 ,抑 制 作 用 越 强 ;1 000 mg/ L 处 理 对 芽 的 萌 发 也 有抑 制 作 用 。 50 ,100 mg/ L 处 理 既 能 促 进 幼 苗 生 长 ,又 提 高 根 P冠 值 ,有 利 于 形 成 壮 苗 。 而 前 人 用 煤 炭黄 腐 酸 所 做 的 类 似 试 验 是 以 4 000 mg/ L 处 理 最 合适 10 ,二 者 相 比 可 见 ,生 化 黄 腐 酸 比 天 然 黄 腐 酸具 有 更 高 的 活 性 。表 3 生 化 黄 腐 酸 对 小 麦 幼 苗 发 育 的 影 响Table 3. Effect of BcFA on the g

20、rowth of wheat seeds处 理 浓 度 P(mg L - 1)Solution根 长 lPcmRoot length根 数Root number根 干 重 mPmgRoot dry weight芽 长 lPcmShoot length芽 干 重 mPmgShoot dry weight根 / 冠RootPcap0 9. 64 5. 21 6. 01 7. 17 9. 59 0. 6310 11. 48 5. 22 6. 55 7. 07 9. 19 0. 7150 12. 05 5. 35 6. 79 8. 08 10. 32 0. 66100 12. 71 5. 31 6.

21、95 9. 69 10. 56 0. 66200 13. 23 5. 31 6. 63 8. 35 12. 38 0. 54500 8. 39 5. 36 5. 02 8. 21 10. 26 0. 491 000 7. 26 5. 33 4. 42 6. 75 9. 35 0. 473 讨 论利 用 锯 木 屑 发 酵 生 产 黄 腐 酸 是 对 黄 腐 酸 生 产的 一 个 补 充 ,并 在 能 量 消 耗 、 生 产 工 艺 、 环 境 保 护等 方 面 优 于 从 泥 炭 和 风 化 煤 中 生 产 黄 腐 酸 。 在 本试 验 条 件 下 所 形 成 的 腐 植 酸 类 物 质 中

22、绝 大 多 数 是分 子 量 较 小 、 活 性 较 高 的 黄 腐 酸 ,比 一 般 泥 炭 、 煤腐 植 酸 中 的 比 率 高 11212 。除 锯 木 屑 外 ,还 可 用 植 物 秸 秆 等 废 弃 物 发 酵生 产 黄 腐 酸 。 此 法 生 产 黄 腐 酸 ,原 料 易 得 ,生 产 工艺 简 单 ,不 需 要 特 殊 设 备 ,成 本 低 廉 ,在 一 般 乡 镇可 就 地 取 材 进 行 生 产 ,面 向 当 地 市 场 ,减 少 运 输 成本 。 即 可 废 物 利 用 ,又 可 减 少 对 环 境 的 污 染 ,具 有较 高 的 社 会 效 益 和 经 济 效 益 。生

23、化 黄 腐 酸 是 利 用 微 生 物 发 酵 形 成 的 ,其 提取 液 中 含 有 多 种 营 养 成 分 ,对 植 物 生 长 兼 有 调 节和 营 养 作 用 ,其 中 色 氨 酸 含 量 较 高 。 色 氨 酸 是 植物 生 长 素 吲 哚 乙 酸 的 前 体 ,被 植 物 吸 收 后 ,可 转 化为 吲 哚 乙 酸 ,这 是 其 促 进 植 物 生 长 的 原 因 之 一 。用 锯 木 屑 发 酵 生 产 的 腐 植 酸 类 物 质 中 有 少 量的 棕 黑 腐 酸 ,它 们 也 有 一 定 的 生 理 活 性 。 因 此 ,生化 黄 腐 酸 粗 提 液 即 可 直 接 作 液 肥

24、 ,不 必 精 制 。 作为 固 体 肥 料 ,可 不 经 提 取 ,连 同 发 酵 料 一 同 施 入 农田 ,在 刺 激 植 物 生 长 的 同 时 ,对 改 良 土 壤 结 构 具 有积 极 的 意 义 。 生 化 黄 腐 酸 作 为 生 物 有 机 肥 料 ,无毒 无 害 ,具 有 广 泛 的 生 理 作 用 和 广 阔 的 应 用 前 景 。参 考 文 献 :1 杨 光 立 ,黄 风 球 ,黄 承 武 . 黄 腐 酸 旱 地 龙 在 水 稻 上 的 抗 旱 节水 机 理 及 应 用 效 果 研 究 J . 腐 植 酸 ,1996 (3) :27232.2 程 渡 ,彭 玉 梅 ,崔

25、鲜 一 ,等 . 黄 腐 酸 旱 地 龙 对 农 作 物 、 牧 草应 用 效 果 试 验 J . 腐 植 酸 ,1996 (3) :33234.3 黄 云 祥 ,朱 通 顺 . 用 BcFA 浸 种 对 油 菜 种 子 萌 发 、 幼 苗 生 长 及产 量 的 影 响 J . 腐 植 酸 ,1995 (3) :26229.4 杨 晓 玲 ,齐 永 顺 ,贺 贵 欣 ,等 . 生 化 黄 腐 酸 浸 根 对 葡 萄 幼 苗 生长 及 生 理 的 影 响 A . 见 :韩 振 海 ,黄 卫 东 ,许 雪 峰 中 国 科学 技 术 协 会 第 二 届 青 年 学 术 年 会 园 艺 学 论 文 集

26、 C . 北 京 :北 京 农 业 大 学 出 版 社 ,1995 :1842188.(下 转 第 23 页 )02 吉 林 农 业 大 学 学 报 2003 年3 讨 论1) 当 种 子 发 芽 时 ,贮 藏 的 蛋 白 质 分 解 为 酰 胺和 氨 基 酸 ,运 送 到 正 在 生 长 的 幼 芽 中 ,然 后 再 合 成这 些 组 织 的 蛋 白 质 3 。 大 豆 蛋 白 质 含 量 最 高 ,萌发 期 变 化 幅 度 也 最 大 ,作 为 开 发 植 物 蛋 白 功 能 食品 前 景 广 阔 。 黑 豆 在 萌 发 18 h 蛋 白 质 含 量 达 最低 值 ,可 能 这 阶 段 蛋

27、 白 质 以 分 解 已 贮 藏 的 蛋 白 质为 主 。2) 谷 氨 酸 是 3 种 豆 类 萌 发 期 含 量 最 高 的 一种 氨 基 酸 ,其 次 为 天 冬 氨 酸 。 在 豆 类 保 健 食 品 开发 过 程 中 如 果 开 发 谷 氨 酸 含 量 较 高 的 产 品 ,可 选用 绿 豆 萌 发 26 h ,大 豆 萌 发 40 h ,谷 氨 酸 含 量 高 时进 行 加 工 ,以 满 足 功 能 产 品 对 不 同 营 养 成 分 的 需求 ,为 开 发 更 多 的 高 含 量 特 种 营 养 成 分 产 品 提 供依 据 。3) 绿 豆 、 大 豆 、 黑 大 豆 的 蛋 白

28、质 含 量 和 氨 基酸 总 含 量 随 萌 发 时 间 变 化 规 律 基 本 一 致 。 绿 豆 萌发 期 蛋 白 质 和 氨 基 酸 含 量 变 化 波 动 较 大 ,处 于 不稳 定 状 态 ,可 能 是 由 于 种 子 发 芽 时 种 子 内 部 代 谢调 控 的 要 求 ,物 质 的 存 贮 和 运 输 变 化 活 跃 引 起 蛋白 质 和 氨 基 酸 分 解 和 合 成 迅 速 而 促 进 种 子 萌 发 所致 。 大 豆 萌 发 期 间 蛋 白 质 和 氨 基 酸 含 量 出 现 最 大值 ,表 明 存 在 最 佳 再 合 成 高 峰 期 。 黑 大 豆 萌 发 期蛋 白 质

29、和 氨 基 酸 含 量 出 现 较 低 值 ,表 明 再 合 成 处于 低 谷 。参 考 文 献 :1 蔚 荣 海 ,雷 耔 耘 ,李 羡 宏 ,等 1 吉 林 省 小 粒 大 豆 与 大 粒 大 豆某 些 品 质 性 状 的 比 较 研 究 J . 吉 林 农 业 大 学 学 报 ,1998 ,20(3) :12216.2 中 国 农 科 院 油 料 所 大 豆 品 质 鉴 定 组 1 我 国 部 分 大 豆 种 质 资源 主 要 品 质 性 状 鉴 定 J . 中 国 油 料 ,1990 (4) :46250.3 郝 永 德 ,吴 玉 林 ,陈 嘉 义 1 豆 制 品 生 产 工 艺 与

30、深 加 工 技 术M . 北 京 :农 业 出 版 社 ,1990 :1210 ,1712174.4 崔 洪 斌 ,刘 颖 ,陈 近 利 ,等 . 大 豆 具 生 理 活 性 物 质 的 研 究 与开 发 J . 大 豆 通 报 ,1998 (6) :19220.5 高 井 康 雄 . 植 物 营 养 与 技 术 M . 敖 光 明 ,梁 振 兴 译 1 北 京 :农 业 出 版 社 ,1988 :1612299.6 张 继 浪 ,骆 成 祥 1 大 豆 在 发 芽 过 程 中 的 化 学 成 分 和 营 养 价值 变 化 J . 中 国 乳 品 工 业 ,1994 (4) :6826917

31、Vanderstoep S. Effect of Germination on the Nutritive Value of Le2gumes J . Food Fech ,1981 (3) :83.8 Makinney L L1 Changes in the Composition of Soybeans on Sprout2ing J . J Am Oil Chem Soc ,1958 (35) :3642366.9 Roberts A H1 Detary Phytate as a Possible Cause of Magnesium De2ficiencyJ . Nature ,196

32、0 (185) :8231(上 接 第 20 页 )5 杨 晓 玲 ,齐 永 顺 ,李 晓 玲 ,等 . 生 化 黄 腐 酸 (BcFA) 及 BcFA K、 Ca 复 合 物 在 桃 树 上 的 应 用 效 果 J . 腐 植 酸 ,1995 (3) :34236.6 杨 晓 玲 ,齐 永 顺 ,高 文 清 ,等 . 干 旱 胁 迫 下 生 化 黄 腐 酸 (BcFA)对 苹 果 树 的 某 些 生 理 效 应 J . 华 北 农 学 报 ,1995 (3) :128.7 黄 玉 亭 ,谷 子 林 ,黄 仁 录 ,等 . 生 化 黄 腐 酸 (BCFA) 添 加 剂 对蛋 鸡 生 产 性 能

33、 影 响 的 研 究 初 报 J . 腐 植 酸 ,1986 (3) :22223.8 中 国 科 学 院 山 西 煤 炭 化 学 研 究 所 1 腐 植 酸 类 产 品 及 其 原 料的 分 析 方 法 J . 腐 植 酸 ,1995 (4) :19223.9 Sterenson F J1 腐 植 酸 化 学 M . 夏 荣 基 译 1 北 京 :北 京 农 业大 学 出 版 社 ,1994 :252158.10 马 瑞 昆 ,贾 秀 领 ,家 利 ,等 . 黄 腐 酸 对 小 麦 种 子 吸 水 、 根 芽生 长 及 产 量 的 作 用 J . 河 北 农 作 物 研 究 ,1992 (1) :29232.11 祝 亚 勤 ,郭 立 山 ,王 洪 杰 ,等 . 桦 川 药 用 泥 炭 腐 植 酸 的 性 质特 征 J . 腐 植 酸 ,1988 (2) :12216.12 傅 子 鼎 . 腐 植 酸 开 发 利 用 的 形 式 和 现 状 J . 腐 植 酸 ,1998(2) :124.32第 25 卷 第 1 期 王 莘 等 :豆 类 萌 发 期 蛋 白 质 和 氨 基 酸 含 量 的 比 较 分 析