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你不知道的壳寡糖,原来如此神奇!

壳 寡糖又称低聚糖 素、农用氨基寡糖素、寡聚氨基葡糖、甲壳低聚糖。因其水溶性好、易吸收、功能独特,被广泛地应用农业、生物工程等诸多领域。

甲壳素、壳聚糖和壳寡糖(来源)

随着近年糖生物学的不断深入发展,甲壳素、壳聚糖以及壳寡糖已相继被发现,那么这三者之间的关系是什么?

●甲壳素 淡米黄色至白色,溶于///,不溶于碱及其它有机溶剂,也不溶于水。甲壳质的脱乙酰基衍生物(Chitosanderivatives)壳聚糖(chitosan)不溶于水,可溶于部分稀酸。

外观淡米黄色至白色,不溶于水、碱、一般的酸和有机溶剂,只溶于部分浓酸。对甲壳素进行化学处理,脱掉其中的乙酰基,就变成了壳聚糖。

●壳聚糖 壳聚糖是以甲壳质为原料,再经提炼而成,不溶于水,能溶于稀酸,能被人体吸收。壳聚糖是甲壳质的一级衍生物。其化学结构为带阳离子的高分子碱性多糖聚合物,并具有独特的理化性能和生物活化功能。

可溶于稀酸,但是甲壳素和壳聚糖都是大分子,分子量在几十万到几百万,都不溶于水。甲壳素经脱乙酰基处理得到壳聚糖,再经过进一步降解,就成为壳寡糖。

●壳寡糖 壳寡糖又叫壳聚寡糖、低聚壳聚糖,是将壳聚糖经特殊的生物酶技术(也有使用化学降解、微波降解技术的报道)降解得到的一种聚合度在2~20之间寡糖产品,分子量≤3200Da,是水溶性较好、功能作用大、生物活性高的低分子量产品。它具有壳聚糖所没有的较高溶解度,全溶于水,容易被生物体吸收利用等诸多独特的功能,其作用为壳聚糖的14倍。

本身是一种混合物,里面有单糖一直到壳十糖,每一种糖类都有其一定的功能性。直接溶于水,水溶性大于99%。

简单来说,壳寡糖是通过降解甲壳素或壳聚糖得到的低聚糖,是甲壳素、壳聚糖产品的升级产品!分子量低、水溶性好、功能作用大、更易被吸收。

壳寡糖的优良特性

壳寡糖改变土壤菌群,促进有益微生物的生长,壳寡糖还可诱导植物的抗病性,对多种真菌、细菌和病毒产生免疫和杀灭作用。

改良土壤环境

壳寡糖是土壤有益微生物的营养源和保健品,是土壤有益微生物的良好培养基,对土壤微生物区系有良好的识别作用。

微生物的大量繁殖可促进土壤团粒结构的形成,改善土壤的理化性质,增强透气性和保水保肥能力,从而为根系提供良好的土壤微生态环境,使土壤中的多种养分处于有效活化状态,可提高养分利用率,减少化学肥料用量。

壳寡糖分子结构中含有氨基,与微量元素铁、铜、锰、锌、钼等能产生螯合作用,使肥料中的微量元素有效态养分增加,同时使被土壤固定的微量元素养分释放出来,供作物吸收利用,从而提高了肥效。

诱导植物抗病

壳寡糖作为一种激发 因 子,可有效地诱导植物抗病性,增强植物对病害的防御能力。

●诱导植物抗性蛋白的产生 壳寡糖可诱导植株产生几丁质酶、壳聚糖酶和1,3-葡聚糖酶,这些酶的底物是真菌细胞壁的主要组分,几丁质酶特别是在与1,3-葡聚糖酶的共同作用下可在体外抑制真菌的生长。

●诱导木质素形成 木质素是植物维管组织次生细胞壁的主要组分,它本身抗微生物的降解。壳寡糖可诱使植物在其受病菌侵染点周围木质化,形成一个物理屏障,从而阻止或延迟病原菌的生长和向周围正常组织扩散,增强植物的抗病力。

●改变植物的酚类代谢 在植物的病菌侵染点处,酚类物质大量积累。酚类是杀菌性物质,又是木质素形成的前体,所以植物体内酚类增多,不但自身可以抗病,而且还可促使病原侵染处木质化,因而使植物抗病能力增强。

●诱导植物产生愈创葡聚糖 愈创葡聚糖是一种富含 1,3-葡萄糖的多聚糖,植物受到病原侵害时,常在细胞间沉积愈创葡聚糖,从而将受菌感染的部位与正常的细胞分割开,与木质化一样,形成物理屏障。

防治植物病害

壳寡糖对细胞壁为甲壳质的真菌病害有较好的诱导抗病作用,主要通过下面两种机制实现:

①由于壳寡糖为甲壳素的衍生物,所以它可与病原菌细胞表面的生物大分子带负电的侧链相互作用,形成聚合物,可影响病原菌进而抑制病原菌的生长。

②壳聚糖还可直接进入病原菌的细胞核,与DNA结合通过影响病原菌的mRNA和蛋白质的合成来抑制其生长。

调节植物生长

●促进根系生长 它能促使植物种子提前发芽。根系发达,根毛、须根、次生根数量大大增加,增强植物的吸肥吸水能力,增强抗旱、抗倒伏能力,增强免疫力,达到粗壮多结果之目的。

●活化根际状态 壳寡糖能充分活化根际状态,溶解养分分子,迅速形成土壤溶液,使氮、磷、钾等养分能得到植物充分有效地吸收。

●缩节粗壮 能发根促茎,使茎缩短,粗壮旺盛,有利于养分最大限度地供应果实,其中微量元素在壳寡糖的螫合下,容易被果实吸收,从而增加蛋白质、氨基酸的含量,从根本上改善品质。

●改善作物品质 壳寡糖能提高作物产量,改善作物品质,并使其恢复自然风味,耐贮、耐运,同时减少农药残留量。

壳寡糖在农业上的运用

根据壳寡糖的多种优良特性,可开发为生物农药、处理剂、生长调节剂和肥料等。

种子处理剂

可用作许多粮食、蔬菜作物种子的处理剂,用于种子处理可提高种子的发芽率,增强幼苗的抗病能力,促进作物的生长,提高作物的产量。

果蔬保鲜剂

壳寡糖具有很好的成膜性、一定的选择渗透作用,能够改变果实组织内部气体组成和降低蒸发损耗,从而抑制水果腐烂变质。加上其广谱的抑菌特性,因此可应用于果蔬的保鲜。

植物病害诱抗剂、生长促进剂

壳寡糖能调节植物基因的关闭和开放,诱导植物分泌抗性酶,这样不仅可以促进植物细胞的活化,刺激植物性生长,还可以增加对病虫害的自我防御能力,减少病原菌特别是致病真菌对植物的危害。

土壤改良剂

壳寡糖能改变土壤菌群,促进有益微生物的生长,改善土壤环境,释放土壤中被固定的中微量元素,从而达到增产的目的。

肥料

通过对作物进行叶面喷施和灌根、冲施等处理可有效促使根系发达,同时为根系创造良好的土壤环境,具有很好的生根、养根、保根效果。


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