CN111264524A

CN111264524A - 一种植物抗蒸腾剂及其制备方法

Info

Publication number: CN111264524A
Application number: CN202010096692.XA
Authority: CN
Inventors: 虞和军; 张国斌; 缪绮英
Original assignee: Zhejiang Dongjie Biotechnology Co ltd
Current assignee: Zhejiang Dongjie Biotechnology Co ltd
Priority date: 2020-02-17
Filing date: 2020-02-17
Publication date: 2020-06-12
Anticipated expiration: 2040-02-17
Also published as: CN111264524B

Abstract

本发明涉及农业种植领域，公开了一种植物抗蒸腾剂及其制备方法，该植物抗蒸腾剂包括鼠李糖脂和溶剂。本发明的植物抗蒸腾剂是通过植物吸收后增强植物自身的水分保持能力来实现抗蒸腾效果的，与现有的喷涂型植物抗蒸腾剂相比，无需喷涂于植物叶片表面，因此不会影响植物光合作用和呼吸作用，并且不易被雨淋落。

Description

一种植物抗蒸腾剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及农业种植领域，尤其涉及一种植物抗蒸腾剂及其制备方法。

背景技术

植物抗蒸腾剂一般是由高分子网状结构材料合成，能够封闭植物表面气孔，延缓代谢。在植物枝干及叶面表层可形成超薄透光的保护膜，能有效抑制植物体内水分过度蒸腾，最大程度降低因移植、干旱及风蚀所造成的枝叶损伤，提高植物成活率，降低人工养护成本。

例如中国专利CN201810927053.6公开了一种降低植物蒸腾作用的抗蒸腾剂及其制备方法，原料如下：明胶、蒸馏水、羧甲基纤维素钠、过硫酸铵、二乙烯基苯、苯乙烯、环已烷、戊醇、十六烷基三甲基溴化铵、纳米玻璃粉、高岭土、尿素、羟丙基纤维素、十二碳醇酯，步骤如下：1)明胶加热溶解；2)羧甲基纤维素钠加入到明胶溶液中，加入过硫酸铵、二乙烯基苯、苯乙烯制得溶液A；3)环已烷、戊醇、十六烷基三甲基溴化铵、纳米玻璃粉混合形成乳液B；4)加热后进行陈化；5)过滤后取滤液备用；6)高岭土、尿素、羟丙基纤维素、十二碳醇酯加入滤液中，搅拌后经离心即可。该发明制备的抗蒸腾剂，可以有效的抑制植物水分的蒸发，减少水分的流失，降低高温气候对植物的灼伤。

然而，现有的植物抗蒸腾剂的使用方式都是将植物抗蒸腾剂喷于植物叶片或枝干表面，通过物理作用来阻隔植物自身水分的蒸腾，该方法虽然能够有效降低植物水分的过度流失，但是同时也会影响植物必要的光合作用和呼吸作用，阻碍植物对氧气的吸收和二氧化碳的排放。另外，喷洒完毕后容易被雨淋落，从而失去效果。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种植物抗蒸腾剂及其制备方法，本发明的植物抗蒸腾剂是通过植物吸收后减弱植物自身的蒸腾作用来实现抗蒸腾效果的，与现有的喷涂型植物抗蒸腾剂相比，无需喷涂于植物叶片表面，因此不会影响植物光合作用和呼吸作用，并且不易被雨淋落。

本发明的具体技术方案为：一种植物抗蒸腾剂，包括鼠李糖脂和溶剂。

本发明的植物抗蒸腾剂的使用方式有两种，其中一种是将鼠李糖脂配为溶液后施加至植物种植的土壤环境内；另一种是也可以将鼠李糖脂配为溶液后进行叶面喷施。

由上可知，本发明的第一种施加方式是通过植物吸收后减弱植物自身的蒸腾作用来实现抗蒸腾效果的。具体地，鼠李糖脂施加至土壤后被植物根部吸收，从而增强了植物叶片的抗蒸腾能力。对于另一种方式，喷施叶片后也可以形成一层膜牢牢把持在叶片表面，使叶面水分蒸发变慢。本发明与现有的喷涂型植物抗蒸腾剂相比，第一种施加方式在抗蒸腾机理上完全不同，无需喷涂于植物叶片表面，因此不会影响植物光合作用和呼吸作用，并且不易被雨淋落。

作为优选，所述鼠李糖脂的浓度为0.1-2wt％。

作为优选，植物抗蒸腾剂还包括聚谷氨酸。

作为优选，所述聚谷氨酸的浓度为0.1-2wt％。

作为优选，所述溶剂为水。

一种植物抗蒸腾剂的制备方法，包括以下步骤：

A)通过产鼠李糖脂的菌株发酵制得鼠李糖脂发酵液；

B)从发酵液中分离鼠李糖脂：发酵完成后，经过双效真空浓缩，得到高浓度的鼠李糖脂样品。然后经过酸沉和乙酸乙酯提取，进一步浓缩，最后经过干燥得到鼠李糖脂。

C)将鼠李糖脂与其他组分复配，得到植物抗蒸腾剂。

作为优选，所述产鼠李糖脂的菌株为铜绿假单胞菌，其命名为zs1.1，已在2019年12 月09日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址中国北京，其保藏编号为CGMCC No.19110，微生物分类命名为铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa。

本发明从舟山海域油污泥中筛选出了一株高产鼠李糖脂的铜绿假单胞菌，该菌株具有异常出色的产表面活性剂鼠李糖脂能力，在经过发酵后鼠李糖脂的产量可达到127g/L，显著高于已发现的其他同类菌株，因此能够显著提高鼠李糖脂的量产能力。

作为优选，鼠李糖脂的发酵液的制备方法，包括以下步骤：

1)将产鼠李糖脂的菌株以1-3％的比例接入种子培养基中进行扩大培养，得到种子菌发酵液。

2)将种子菌发酵液以4-5％的接种量接种于灭菌后的发酵罐培养基中；所述发酵罐培养基中含有鱼油、樟树油和棕榈油中的至少一种。

3)对发酵过程中pH值的进行分段控制，同时补充加入碳源，经通气发酵得到含有鼠李糖脂的发酵液。

本发明采用鱼油、樟树油、棕榈油作为发酵培养基的主要成分，通过分段pH控制和分批补料发酵，可显著缩短发酵时间，提高产品得率，发酵结束发酵液中鼠李糖脂的浓度为120-127g/L，生产工艺简单且易于实现。能够解决传统鼠李糖脂发酵技术存在的生产成本高、发酵规模小、产品得率低等问题，实现了中试发酵水平上低成本制备鼠李糖脂的目标。

本发明采用鱼油、樟树油、棕榈油作为发酵培养基主要成分，其中，选用用鱼油的原因在于：1、浙江舟山或者沿海有大量的废弃物，可以产生大量鱼油，获取成本比较低，粗鱼油成本在5元1公斤以下，比玉米油等植物油价格都要低；2、鱼油发酵后清澈透明，呈橙红色，产品形态比较好。可以大规模的生产发酵。3、目前应用鱼油做鼠李糖脂的几乎没有。采用樟树油的原因在于：用樟树油做鼠李糖脂后产品透明易分离，并且目前还几乎没有用樟树油做鼠李糖脂的研究。采用棕榈油的原因在于：棕榈油饱和性脂肪酸含量高，导致在发酵时氧化较少，不会产生异味。同时目前应用棕榈油产鼠李糖脂的研究较少。

作为优选，步骤1)中，所述种子培养基为矿物盐培养基MSM，且含有质量体积比为1-3％的酵母粉。

作为优选，步骤1)中，扩大培养的条件为：在25-35℃环境下，摇床转速15-200r/min，培养7-8h。

作为优选，步骤2)中，所述发酵罐培养基中含有：鱼油和/或樟树油和/或棕榈油35-45g/L，NaNO₃ 5.0-5.5g/L，NH₄NO₃ 2.5-3.0g/L，Na₂PO₄ 8-12g/L，KH₂PO₄ 7-8g/L，MgSO₄·7H₂O 0.2-0.4g/L，CaCl₂ 9.5-10.5g/L，微量元素溶液2.5-2.5mL/L，酵母粉0.3-0.7g/L。

作为优选，步骤2)中，所述微量元素溶液中含有：FeSO₄·7H₂O 15-20g/L；ZnSO₄·7H₂O 2.5-3.5g/L；MnSO₄·2H₂O 2.5-3.5g/L。

作为优选，步骤2)中，发酵罐培养基的培养基初始pH值调节为6.5-7.5，转速 250-350rpm，溶氧量40-50％，罐压0.03-0.05mPa。

作为优选，步骤3)中：在发酵后的前24h内控制pH值为7.0-8.0，在发酵24h后将 pH控制在6.0-6.5之间。

作为优选，步骤3)中：在发酵24h后开始补加碳源，在20-30h、40-50h、70-80h时分别补加0.8-1.2wt％、1.5-2.5wt％、1.5-2.5wt％的碳源；所述碳源鱼油、樟树油和棕榈油中的至少一种。

本发明在前期将pH控制在7左右，能够使菌株快速生长，后期控制pH在6.0-6.5，可提高鼠李糖脂的产率。

作为优选，步骤3)中，发酵总时间为90h以上。

与现有技术对比，本发明的有益效果是：

(1)本发明的植物抗蒸腾剂是通过植物吸收后减弱植物自身的蒸腾作用来实现抗蒸腾效果的，与现有的喷涂型植物抗蒸腾剂相比，无需喷涂于植物叶片表面，因此不会影响植物光合作用和呼吸作用，并且不易被雨淋落。

(2)本发明从舟山海域油污泥中筛选出了一株高产鼠李糖脂的铜绿假单胞菌，该菌株具有异常出色的产表面活性剂鼠李糖脂能力，在经过发酵后鼠李糖脂的产量可达到127g/L，显著高于已发现的其他同类菌株。

(3)本发明通过优化发酵工艺以解决传统鼠李糖脂发酵技术存在的生产成本高、发酵规模小、产品得率低等问题，本发明具有产品得率高、生产成本低、工艺易于实现等特点。

附图说明

图1是实施例1中不同植物抗蒸腾剂的效果测试照片；

图2是实施例1中不同植物抗蒸腾剂的抗蒸腾数据对比图；

图3是实施例1中不同植物抗蒸腾剂的效果测试照片；

图4是实施例1中不同植物抗蒸腾剂的抗蒸腾数据对比图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

总实施例

一种植物抗蒸腾剂，包括鼠李糖脂和溶剂。

作为优选，所述鼠李糖脂的浓度为0.1-2wt％。

作为优选，植物抗蒸腾剂还包括聚谷氨酸。

作为优选，所述聚谷氨酸的浓度为0.1-2wt％。

作为优选，所述溶剂为水。

一种植物抗蒸腾剂的制备方法，包括以下步骤：

A)通过产鼠李糖脂的菌株发酵制得鼠李糖脂发酵液；

B)从发酵液中分离鼠李糖脂：发酵完成后，经过双效真空浓缩，得到高浓度的鼠李糖脂样品。然后经过酸沉和乙酸乙酯提取，进一步浓缩，最后经过干燥得到鼠李糖脂样品。

C)将鼠李糖脂与其他组分复配，得到植物抗蒸腾剂。

一种含有鼠李糖脂的发酵液的制备方法，包括以下步骤：

作为优选，一株高产鼠李糖脂的铜绿假单胞菌，所述铜绿假单胞菌命名为zs1.1，已在 2019年12月09日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，其保藏编号为 CGMCC 19110，微生物分类命名为铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa。

作为优选，步骤1)中，所述种子培养基为矿物盐培养基MSM，且含有质量体积比为1-3％的酵母粉。扩大培养的条件为：在25-35℃环境下，摇床转速150-200r/min，培养7-8h。

作为优选，步骤2)中，所述发酵罐培养基中含有：鱼油和/或樟树油和/或棕榈油35-45g/L，NaNO₃ 5.0-5.5g/L，NH₄NO₃ 2.5-3.0g/L，Na₂PO₄ 8-12g/L，KH₂PO₄ 7-8g/L，MgSO₄·7H₂O 0.2-0.4g/L，CaCl₂ 9.5-10.5g/L，微量元素溶液2.5-2.5mL/L，酵母粉0.3-0.7g/L。微量元素溶液中含有：FeSO₄·7H₂O 15-20g/L；ZnSO₄·7H₂O 2.5-3.5g/L；MnSO₄·2H₂O 2.5-3.5 g/L。

作为优选，步骤3)中：在发酵后的前24h内控制pH值为7.0-8.0，在发酵24h后将 pH控制在6.0-6.5之间；在发酵24h后开始补加碳源，在20-30h、40-50h、70-80h时分别补加0.8-1.2wt％、1.5-2.5wt％、1.5-2.5wt％的碳源；所述碳源鱼油、樟树油和棕榈油中的至少一种。发酵总时间为90h以上。

实施例1(抗蒸腾强度实验)

选择舟山本地石楠叶片，于清晨采回，洗去污物，轻轻擦干。叶片根部插入装有50毫升植物抗蒸腾剂溶液的100毫升烧杯中。以蒸馏水作对照。将装好叶片的烧杯置于26℃室温中，用5000米烛光荧光灯照光24小时，如图3所示。量出每杯失水量，用面积仪求出叶面积，计算出蒸腾强度，结果如表1和图1所示。

从图1和表1中可以看出，24h后添加了鼠李糖脂和聚谷氨酸溶液的叶片都体现出了较好的抗蒸腾的作用，其中0.5％的鼠李糖脂+0.5％的聚谷氨酸的蒸腾强度最小，也就是抗蒸腾效果最好，较溶液为水的一组抗蒸腾效果提高了33％。

倒掉溶液，用蒸馏水冲洗三次。再将所有叶片插入装有50毫升蒸馏水的100毫升烧杯中，置26℃室温中照光24小时，如图4所示。量出每杯失水量，用面积仪求出叶面积，计算出蒸腾强度。以对照失水量为基数，计算出各叶片的相对失水率，结果如表2和图2所示。

从图2和表2中可以看出，48h后添加了鼠李糖脂和聚谷氨酸溶液的叶片都体现出了较好的抗蒸腾的作用，其中0.5％的鼠李糖脂蒸腾强度最小，也就是抗蒸腾效果最好，较溶液为水的一组抗蒸腾效果提高了19％。

表1

表2

实施例2：鼠李糖脂的获取

配制种子培养基：矿物盐培养基(MSM)+2％酵母粉(质量体积比)，取甘油管中的铜绿假单胞菌zs1.1以2％的比例接入种子培养基，在30℃，摇床转速180r/min的条件下，培养7h。

配制发酵培养基：鱼油15g/L、樟树油15g/L、棕榈油10g/L，NaNO₃ 5.43g/L，NH₄NO₃2.56g/L，Na₂PO₄ 10g/L，KH₂PO₄ 7.7g/L，MgSO₄·7H₂O 0.3g/L，CaCl₂ 10.01g/L，微量元素溶液3mL/L(FeSO₄·7H₂O 18g/L；ZnSO₄·7H₂O 3.0g/L；MnSO₄·2H₂O 3.0g/L)，酵母粉0.5g/L。

在50L罐中装入30L发酵培养基，调节培养基初始pH值为7，采用立式原位灭菌。初始条件为：转速300rpm，溶氧量45％，罐压0.04mPa左右。

将扩培后的种子菌发酵液以4.5％的接种量接种于灭菌后的发酵罐培养基中，进行通气发酵。

在发酵前期(前24h)控制pH值为7.0-8.0之间，在发酵中后期(24h)将pH控制在6.0-6.5之间。

在发酵24h后开始补料，在24h、48h、72h时分别补加1％、2％、2％的碳源(鱼油、樟树油和棕榈油)。共发酵96h。

通过排油圈法测定发酵液中鼠李糖脂产量：鼠李糖脂作为表面活性剂具有亲水亲油两性基团可以用排油圈法进行检测，直接测定鼠李糖脂活性。经检测，发酵结束发酵液中鼠李糖脂的浓度为127g/L。

本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种植物抗蒸腾剂，其特征在于：包括鼠李糖脂和溶剂。

2.如权利要求1所述的植物抗蒸腾剂，其特征在于：所述鼠李糖脂的浓度为0.1-2wt%。

3.如权利要求1或2所述的植物抗蒸腾剂，其特征在于：还包括聚谷氨酸。

4.如权利要求3所述的植物抗蒸腾剂，其特征在于：所述聚谷氨酸的浓度为0.1-2wt%。

5.如权利要求1所述的植物抗蒸腾剂，其特征在于：所述溶剂为水。

6.一种如权利要求1-5之一所述植物抗蒸腾剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

A）通过产鼠李糖脂的菌株发酵制得鼠李糖脂发酵液；

B）从发酵液中分离鼠李糖脂；

C）将鼠李糖脂与其他组分复配，得到植物抗蒸腾剂。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述产鼠李糖脂的菌株为铜绿假单胞菌，其命名为zs1.1，已在2019年12月09日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，其保藏编号为CGMCC 19110，微生物分类命名为铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa。

8.如权利要求6或7所述植物抗蒸腾剂的制备方法，其特征在于，步骤A）具体包括以下步骤：

1）将产鼠李糖脂的菌株以1-3%的比例接入种子培养基中进行扩大培养，得到种子菌发酵液；

2）将种子菌发酵液以4-5%的接种量接种于灭菌后的发酵罐培养基中；所述发酵罐培养基中含有鱼油、樟树油和棕榈油中的至少一种；

3）对发酵过程中pH值的进行分段控制，同时补充加入碳源，经通气发酵得到鼠李糖脂发酵液。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于：

步骤1）中：

所述种子培养基为矿物盐培养基MSM，且含有质量体积比为1-3%的酵母粉；和/或

扩大培养的条件为：在25-35℃环境下，摇床转速15-200r/min，培养7-8h；和/或

步骤2）中：

所述发酵罐培养基中含有：鱼油和/或樟树油和/或棕榈油35-45g/L，NaNO₃ 5.0-5.5g/L，NH₄NO₃ 2.5-3.0g/L，Na₂PO₄ 8-12g/L，KH₂PO₄ 7-8g/L，MgSO₄•7H₂O 0.2-0.4g/L，CaCl₂9.5-10.5g/L，微量元素溶液2.5-2.5mL/L，酵母粉0.3-0.7g/L；所述微量元素溶液中含有：FeSO₄•7H₂O 15-20 g/L；ZnSO₄•7H₂O 2.5-3.5 g/L；MnSO₄•2H₂O 2.5-3.5 g/L；和/或

发酵罐培养基的培养基初始pH值调节为6.5-7.5，转速250-350rpm，溶氧量40-50%，罐压0.03-0.05mPa。

10.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于：步骤3）中：

在发酵后的前24h内控制pH值为7.0-8.0，在发酵24h后将pH控制在6.0-6.5之间；在发酵24h后开始补加碳源，在20-30h、40-50h、70-80h时分别补加0.8-1.2wt%、1.5-2.5wt%、1.5-2.5wt%的碳源；所述碳源鱼油、樟树油和棕榈油中的至少一种；和/或

发酵总时间为90h以上。