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14375-45-2 / 脫落酸的制備

背景及概述[1][2]

脫落酸是植物五大天然生長調節劑之一。它在植物的生長發育中起多方面的作用,在農業上有廣闊的應用前景,可以提高植物的抗旱和耐鹽力,對開發利用低產田以及植樹造林、綠化沙漠等有極高的價值;脫落酸還是抑制種子萌發的有效抑制劑,因此可以用于種子貯藏,保證種子、果實的貯藏質量;此外,脫落酸還能引起葉片氣孔的迅速關閉,可用于花的保鮮,調節花期,促進生根等,在花卉園藝上有較大的應用價值。

然而由于植物體中脫落酸含量極低,從中提取不可行;人工合成的外消旋型脫落酸是天然型和非天然型脫落酸的混合物,需拆分,不僅價格昂貴,而且生理活性低,極大地限制了它的研究應用。

理化性質及結構[1]

脫落酸(AbscisicAcid,縮寫為ABA)是植物五大天然生長調節劑之一。脫落酸可以刺激乙烯的產生,催促果實成熟,并抑制脫氧核糖核酸和蛋白質的合成。天然脫落酸(ABA)又名S?誘抗素,是一種具有倍半萜羧酸結構的植物天然生長調節物質,是植物體的“抗逆免疫因子”。

國內外大量的研究證明,S?誘抗素能夠啟動植物本身的抗逆基因,誘導激活植物體內的抗逆免疫系統,提高植物自身對干旱、寒冷、病蟲害、鹽堿的抗性,是植物體的“抗逆免疫因子”。脫落酸作為一種新型的生物農藥,它的使用可減少化學農藥的施用量,提高農產品的產量和質量,保護生態資源,維護人類健康。

脫落酸的制備
脫落酸

應用[3]

脫落酸是植物重要生長調節劑,是平衡植物內源激素和有關生長活性物質代謝的關鍵因子,具有促進植物平衡吸收水、肥和協調體內代謝的能力,可有效調控植物的根/冠和營養生長與生殖生長,對提高農作物的品質、產量具有重要作用。脫落酸是一個市場前景非常好的產品,在農業生產上有廣闊的應用前景,能產生巨大的經濟效益和社會效益。目前脫落酸在市場上的價格依然很高,無論是在國內還是國際市場,脫落酸產品都將會長期處于供不應求的局面。

制備[2]

為了解決和滿足脫落酸應用于農業生產的需要,近年來,利用微生物發酵生產脫落酸受到關注,目前微生物發酵所用菌種以灰葡萄孢霉菌居多,例如,1982年,日本MarumoS等找到一種脫落酸產生菌-灰葡萄孢,該菌發酵7天可以積累52μg/g的脫落酸;1993年,吳少伯等報道用灰葡萄孢固體發酵方法產生脫落酸產量僅為29ng/mL;1995年,莫才清等報道從土壤中篩選出產脫落酸的真菌-灰葡萄孢霉菌,產量為18μg/mL。為了提高灰葡萄孢霉菌發酵生產脫落酸的產量,人們對發酵培養基及發酵工藝進行了不同方面的優化及改進。

例如,2007年,張卉等利用正交試驗對脫落酸產生菌的發酵條件進行優化,確定出了使脫落酸產量提高的最佳組合,但其產量提升的幅度不是最高;2002年,鄭珩等報道在發酵培養基中添加營養物質玉米粉、前體物質檸檬酸三鈉以及改變葡萄糖與蔗糖的比例等可以提高灰葡萄孢霉菌發酵產脫落酸的產量,但所加入前體物質的濃度較高,使用量大,造成資源的浪費。

公開號為CN101041837B的專利申請公開了一種在發酵過程中流加肌醇解除葡萄糖阻遏的工藝來制備天然脫落酸的方法,可使脫落酸的產量提高;公開號為CN1067724C的專利通過改造現有脫落酸產生菌,改變培養基配方,改液體批次發酵工藝為連續流加補料出料,添加關鍵底物的方法來提高脫落酸的產量;在發酵過程中流加乙酰輔酶A作為菌株合成脫落酸的前體物質,同時,添加生物表面活性劑吐溫-20改善發酵液的溶氧狀況來制備天然脫落酸的方法來提高脫落酸的產量,但肌醇和乙酰輔酶A價格相對昂貴,不利于節約成本。

真菌固態發酵生產脫落酸的方法,與液體發酵相比,脫落酸產量明顯提高。雖然以上現有技術在一定程度上提高了脫落酸的發酵產量,但發酵工藝繁瑣,發酵產生的副產物較多,對氧的利用不充分;另外,添加的促進物質成本較高,不利于企業的后續推廣;同時,脫落酸固態發酵操作復雜,不適于企業大規模的生產。

脫落酸發酵液經板框過濾得到板框濾液,pH調至4.9,用截留分子量為3000的超濾膜處理,得到超濾透析液,超濾透析液通過截留分子量為100的納濾膜進行濃縮,得到濃縮液,濃縮液經酸化后加乙酯萃取,將萃取液濃縮至60mg/ml,然后添加二氯甲烷,經硅膠柱層析吸附雜質,得到的層析液減壓濃縮,真空度為-0.084Mpa,夾套循環水溫度為60℃,料溫為40℃,冷卻結晶、過濾、干燥得到含量為96%的脫落酸產品。

主要參考資料

[1]孫宏順, 李玉龍, 徐宏, 許寧, & 張繼東. 一種天然脫落酸的提純方法.

[2]鄭珩,余永柱,&張彥. 一種分離純化天然型脫落酸的方法.

[3]蘇振峰, 王慶國, 李艷華, 賈夢奇, 王龍龍, & 張興榮. 一種提高天然脫落酸發酵產量的方法.

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