CN102603396B

CN102603396B - 甲壳胺-硒纳米微量元素营养调节剂的制备

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Publication number: CN102603396B
Application number: CN201110445576.5A
Authority: CN
Inventors: 吕建洲; 晏艳; 李华
Original assignee: Liaoning Normal University
Current assignee: Liaoning Normal University
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2014-12-03
Anticipated expiration: 2031-12-27
Also published as: CN102603396A

Abstract

纳米甲壳胺-硒制剂的制备方法，将亚硒酸钠溶于质量分数为75％的乙醇溶液中配置质量分数为12.5％的亚硒酸钠溶液；称取甲壳胺溶于蒸馏水中配置质量份数8％的甲壳胺溶液；取上述配置的甲壳胺溶液50ml和亚硒酸钠溶液40ml，将二者混合，加入表面活性剂10mg，磁力拌30min；室温条件下脉冲超声15min，得到经交联并分散均匀的甲壳胺-硒纳米微球悬浊液。本发明提供的植物生长调节剂甲壳胺-硒纳米微量元素营养调节剂的制备方法操作简单，成本低廉，反应易控，无污染，产品质量高，制备的纳米制剂可用于农业植物生长的调节。

Description

甲壳胺-硒纳米微量元素营养调节剂的制备

技术领域

本发明涉及一种甲壳胺-硒纳米微量元素营养调节剂及其制备。

背景技术

甲壳胺被科学家称之为继蛋白质、脂肪、糖、矿物质、维生素之后的第六生命要素。它是增强人体健康必须的一种重要营养。

甲壳胺(CHITOSAN)，学名(1.4)-2-胺基-2-脱氧-β-D-葡聚糖，是由氨基葡糖和乙酰氨基葡糖聚合物组成的多糖，甲壳胺的单元分子式为C₆H₁₁NO₄，单元分子量为161。甲壳胺可由甲壳中的甲壳素部分脱乙酰化而得到，也在某些微生物和酵母菌中天然存在。甲壳胺一词系指一系列具有不同分子量(50kDa～2000kDa)、粘度和脱乙酰度(40％～98％)的甲壳胺聚合物。甲壳胺不溶于中性和碱性溶液，但可与无机酸和有机酸如谷氨酸、盐酸、乳酸和醋酸形成盐。聚合物的氨基被质子化，产生的可溶性多糖带有正电荷。最常用的甲壳胺盐是谷氨酸盐和盐酸盐。

甲壳胺对植物的影响归结有三方面影响：抗病、活化细胞、土壤调理。

一、抗病。有效抵抗细菌，真菌，病毒类病害。甲壳胺低聚糖能激发植物细胞的几丁酶与抗菌素的合成与活化，诱导各类植物产生抗性因子，有效地防治真菌及细菌性病害和病毒，可有效地防治枯萎病、黄萎病、轮纹病、霜霉病、炭疽病、角斑病和软腐病等系列真菌及细菌性病害。

二、活化细胞。有效促进作物生长、生根，提高果实品质。以甲壳胺低聚糖作为高效细胞活化因子，可取代其它植物激素调节植物生长，对营养生长的作用为提高出芽率、出苗率，致幼苗整齐粗壮，促生根而增加植物对土壤中肥料的吸收和利用，增厚和扩大叶面积而增强植物光合作用，并增强植物的抗逆性。对生殖生长的作用为增加营养物质的转化和积累，促早熟，提高产品质量和产量。

三、土壤调理。甲壳胺低聚糖含有丰富的碳、氮，还强化了钾，可被微生物分解利用并作为植物生长的养分；同时可改变土壤微生物区系，促进有益微生物的生长并抑制一些植物病原菌，有效调理土壤生态结构，防治土传病害的发生。专家们都说，甲壳胺低聚糖能够提高作物的免疫力，预防多种病害，而且还能促进生长，改善品质，它是“不是农药的农药”，“不是肥料的肥料”。甲壳胺低聚糖这种药肥双效的作用将会在农业生产中得到更广泛的应用

硒是人体必需的微量元素之一，是谷胱甘肽过氧化物酶的重要组成成分。谷胱甘肽过氧化物酶能清楚脂质过氧化自由基，实验表明，在一定范围内，硒能促进植物种子萌发，幼芽的生根施硒促进植物对各种生命必须元素的吸收，增加株高，促进分蘖，还能改善果实品质。因此在人们食用的中添加微量元素硒对人体有益，在果树生长周期中喷施适量的含纳米硒的试剂有助于提高果实品质，有利于食用人群的身体健康。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备方法，将甲壳胺和硒进行复合制成纳米微量元素营养调节剂，克服现有技术中普通剂型吸收效果差的不足，使甲壳胺和硒更易被植物和人体吸收。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

甲壳胺-硒纳米微量元素营养调节剂的制备方法，包括以下步骤：

①配置溶液：将亚硒酸钠溶于质量分数为75％的醇溶液中配置质量分数为12.5％的亚硒酸钠溶液；称取甲壳胺溶于蒸馏水中配置质量份数8％的甲壳胺溶液；

②取步骤①配置的甲壳胺溶液50ml和亚硒酸钠溶液40ml，将二者混合，加入表面活性剂10mg，磁力拌30min；

③室温条件下脉冲超声15min，得到经交联并分散均匀的甲壳胺-硒纳米微球悬浊液。

优选的方案中，步骤①所述醇为乙醇。

优选的方案中，步骤②所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠。

采用上述方法制备的甲壳胺-硒纳米微量元素营养调节剂，其粒子直径在10-100nm范围内。

本发明运用纳米技术制备甲壳胺-硒纳米微量元素营养调节剂，可提高甲壳胺-硒的使用效率，大大提高应用效果，使其更好地被植物和人体吸收。本发明制备的甲壳胺-硒纳米微量元素营养调节剂能够促进植物的生长和品质；能够提高食用人群对各种人体所需的物质的吸收效果，同时提高机体免疫力，补充人体微量元素，提高机体机能。本发明制备的甲壳胺-硒纳米微量元素营养调节剂物相纯净，无杂质存在，纳米粒子直径为10～100nm之间；所制备的甲壳胺-硒纳米生物制剂直接使用即可。

本发明提供的甲壳胺-硒纳米微量元素营养调节剂可以提高植物含硒量4-6倍，果实质量增加12.47％～21.05％，物质抗氧化力提高30％-60％。人体内的硒只能靠食物的摄入。本发明通过硒通过研究甲壳胺-硒纳米微量元素营养调节剂对梨树的作用，发现硒与甲壳胺交联后通过梨树自身的生物转化到梨中，形成人体极易吸收的有机态硒。综上，甲壳胺-硒纳米微量元素营养调节剂能够促进植物的生长和品质，食用人群能够在补充各种人体所需的物质的同时提高机体免疫力，补充人体微量元素，提高机体机能。

由图1可见，经本发明方法制备的甲壳胺-硒分子量减小，交联后甲壳胺成球明显，分散均匀，粒径小。由图2可见，本发明方法制备的甲壳胺-硒纳米微量元素营养调节剂，分散性较好，无团聚情况，粒径分布均匀。由图4可以看出本发明提供的调节剂浓度2(甲壳胺-硒母液稀释200倍)为最佳浓度，果实高度、直径及重量都为最优。图5可见，五月中旬与五月底至六月上旬分别是花后和花芽分化、幼果膨大肥的时期，这两段时间喷施试剂能使果树充分吸收甲壳胺-硒纳米微量元素营养调节剂，此时受甲壳胺-硒纳米微量元素营养调节剂的影响也最大。

本发明方法制备的甲壳胺-硒纳米微量元素营养调节剂相比原料甲壳胺，其分子量减小，交联后壳聚糖成球明显，分散均匀，纳米粒子粒径小。从图2可以看出，本发明制备的甲壳胺-硒纳米微量元素营养调节剂纳米粒子为球形，分散性好，无团聚现象，粒径分布均匀，为10～100nm。

本发明提供的植物生长调节剂甲壳胺-硒纳米微量元素营养调节剂的制备方法，其操作简单，成本低廉，反应易控，无污染，产品质量高，制备的纳米制剂可用于农业植物生长的调节、保健食品等方面，并可进一步开展其他生物学功效的生物材料的研究。

附图说明

图1a是原料甲壳胺的光镜图片；图1b是经本发明方法制备的甲壳胺-硒纳米微量元素营养调节剂的光镜图片。

图2a是本发明制备的甲壳胺-硒纳米微量元素营养调节剂的光镜图片；图2b是其纳米粒子放大400倍的光镜图片。

图3a为本发明制备的甲壳胺-硒纳米微量元素营养调节剂透射电镜下1000X的TEM图片；图3b为透射电镜下2000X的TEM照片。

图4为本发明制备的甲壳胺-硒纳米微量元素营养调节剂不同浓度对果实生长的调节。

图5为本发明制备的甲壳胺-硒纳米微量元素营养调节剂不同时间喷施试剂对果实的生长调节。

具体实施方式

下面的实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

本发明所用仪器：

磁力搅拌器为85-2型(巩义市予华仪器有限责任公司)。

超声震荡清洗器为SK7200LH型(上海科导超声仪器公司)。

脱乙酰度和分子量是影响甲壳胺性质的重要参数，是评价甲壳胺性质的重要参数，是鉴定甲壳胺产品质量不可缺少的数据。本发明所用甲壳胺的分子量和脱乙酰度经如下实验测定。

1.甲壳胺分子量的测定

甲壳胺分子量测定的方法步骤如下：

①还原性端基标准曲线的制作：分别吸取氨基葡萄糖标准液(1mg/ml)0，0.2ml，0.4ml，0.6ml，0.8ml放入5支比色管中，分别用蒸馏水稀释1ml，再分别加入1mlDNS试剂，在沸水浴中加热5min，取出冷却，再各加8ml蒸馏水混匀，在520nm的波长下以1cm比色皿测定各管溶液的吸光度，以氨基葡萄糖含量为横坐标，以吸光度为纵坐标，绘制出标准曲线。并确定线性范围。

②甲壳胺的相对分子质量测定方法：取1ml低壳聚糖溶液(约含1mg低壳聚糖)按上述方法测定其吸光度(A°)；另取相同试液1ml，加入6mol/L盐酸溶液3ml，置于沸水浴水解2h，用适量6mol/L氢氧化钠溶液小心中和，并用蒸馏水稀释至10ml，取此稀释液1ml，按上述方法测定其吸光度(A′)。如果A°与A′处于标准曲线的线性范围内，则

甲壳胺的平均聚合度：n＝10A′/A°

甲壳胺的分子量：

M＝10A′/A°×179-(10A′/A°-1)×18

式中，179为氨基葡萄糖残基的相对分子质量，18为水的相对分子质量。

经过计算得到本发明所用甲壳胺的分子量为161。

2.甲壳胺脱乙酰度的测定

甲壳胺脱乙酰度测定的实验步骤如下：

①称取0.4-0.5g甲壳胺至于烘箱上，105℃干燥120min后快速取出，在电子天平上称重为G，溶解在30ml标准0.1mol/L盐酸溶液中，待甲壳胺溶解后以甲基橙为指示剂，用0.1mol/L NaOH标准溶液滴定剩余的HCL溶液。

②公式1

氨基含量/％＝(C₁V₁-C₂V₂)×0.016/W×100

式中：C₁和C₂分别为盐酸和氢氧化钠标准溶液的浓度，单位mol/L；V₁为加入的盐酸标准液的体积，单位ml；V₂为消耗的氢氧化钠标准溶液的体积，单位ml；W为甲壳胺样品的绝对干重，单位g；0.016为与1ml 0.1mol/L盐酸溶液相当的氨基量，单位g。

③公式2

脱乙酰度/％＝氨基含量/9.94％×100

经过公式1和公式2计算得本发明所用甲壳胺的脱乙酰度为70.54％。

实施例1

①配置溶液：将亚硒酸钠溶于质量分数为75％的乙醇溶液中配置质量分数为12.5％的亚硒酸钠溶液；称取甲壳胺溶于蒸馏水中配置质量份数8％的甲壳胺溶液；

②取步骤①配置的甲壳胺溶液50ml和亚硒酸钠溶液40ml，将二者混合，加入表面活性剂十二烷基磺酸钠10mg，磁力拌30min；

实施例2叶喷、根施试剂的实验效果

叶喷：叶面施肥是果实施肥中的一个必不可少的辅助措施，在优质果品生产中已作为常规措施来运用。叶面喷施养分吸收比土壤施肥快，可以较快地克服果树养分症状，用量少而养分吸收利用率高，不受养分吸收中心的影响，能满足或调节树需肥关键时期的急需，克服根系吸收营养较慢的缺陷，增加产量和品质。同土壤施肥相比不存在土壤对养分的固定作用而导致有效性降低和土壤淋溶的损失。

根施：根部施肥时应以树冠投影边缘和稍远的地方为主，这样才能最大限度的发挥试剂的作用。一般梨的根系分布较深，可达70-80厘米，但80％以上的根系集中于60厘米左右的土层中，要根据这一点来施加试剂，适合的深度有利于试剂被吸收和利用。

①分别用不同的方法对梨树进行试剂的施加，最终成熟后对果实进行观察，比较哪种方法更适于果实对试剂的吸收。

②把每周对果实的直径的测量记录如下：

表一用不同的方法对梨树进行试剂的施加，最终成熟后对果实进行比较

喷施方法	高(h)cm	直径	重量	级别
					叶片喷施	9.872cm	6.542cm	208.3g	I
根部施加	9.548cm	6.439cm	185.2g	II

表二每周对果实的直径的测量

喷施方法	8月27日	9月11日	9月25日	10月9日
					叶片喷施	6.58cm	6.78cm	7.06cm	7.07cm
根部施加	6.29cm	6.37cm	6.52cm	6.59cm

实验结论：由表一和表二可知，叶面喷施试剂效果显著，秋天收获的梨的品质提高，1.5-2.0倍。

实施例3不同浓度试剂对果实生长的调节

①用叶片喷施的方法以不同浓度的试剂与空白为对照，最终成熟进行观察并记录如下；

②用叶片喷施的方法以不同浓度的试剂与空白为对照，每周进行观察并记录如下；

表三用叶片喷施的方法以不同浓度的试剂与空白为对照成熟后比较

表四用叶片喷施的方法以不同浓度的试剂与空白为对照比较

实验结论：同一课果树，不同浓度试剂的喷施对果实的生长调节效果不同，由表三、表四可知，浓度二效果更加。

实施例4不同时间喷施试剂对果实的生长调节

一般情况下，全年分四次施肥为宜。

1、花肥前或萌芽肥(四月上旬)。

2、花后肥(五月中旬)。这两次肥能有效地促进萌芽、开花并及时防止因开花消耗大量养分而产生脱肥，提高坐果率，促进新枝生长。

3、花芽分化和幼果膨大肥(五月底至六月上旬)。此次追肥时为了满足果实膨大、枝叶生长和花芽分化的需要。

4、果实成熟后.

果实成熟后，对不同时间施加试剂的果实进行记录如下：

表五不同时间施加试剂的果实比较

时间	高(h)cm	大小(直径)	重量	级别
					四月中旬	8.297cm	6.32cm	186.4g	II
五月中旬	9.875cm	7.04cm	213.8	I
					五月底至六月上旬	9.734cm	7.11cm	227.8g	I
成熟后	8.634cm	6.45cm	187.9g	II

实验结论：同一课果树，不同时间喷施对果实的生长调节效果也不同，五月中旬与五月底至六月上分别是花后和花芽分化、幼果膨大肥的时期，这两段时间喷施试剂能使果树充分吸收甲壳胺--硒纳米微量元素营养调节剂，此时受甲壳胺--硒纳米微量元素营养调节剂的影响也最大。

上述所举实施例仅供本发明说明所用，甲壳胺-硒纳米微量元素营养调节剂对果树的生长具有调节作用，通过叶面喷施法在合适的时间段使用适合浓度的调节剂，果树结实质量明显提高，另外附加其他果实保护措施，果实品质更加。本试剂并不局限于本发明所举实施例限制，其他不脱离不脱离本发明的精神和范围的情况，也属于本发明的范畴。

Claims

1.甲壳胺-硒纳米微量元素营养调节剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

2.如权利要求1所述方法制备的甲壳胺-硒纳米微量元素营养调节剂，其特征在于，所述甲壳胺-硒纳米微球悬浊液中，甲壳胺-硒纳米微球的粒子直径在10-100nm。