CN114031650B

CN114031650B - 壳寡糖硒配位化合物及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN114031650B
Application number: CN202111435680.6A
Authority: CN
Inventors: 魏新林; 张梦柯; 张亚园
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2021-11-29
Filing date: 2021-11-29
Publication date: 2023-05-02
Anticipated expiration: 2041-11-29
Also published as: CN114031650A

Abstract

本发明提供了一种壳寡糖硒配位化合物及其制备方法和应用，制备方法包括：将壳寡糖溶于水中，搅拌溶解后，超滤，得到壳寡糖溶液；将壳寡糖溶液与氨基葡萄糖溶液混合，搅拌至溶解；滴入无机硒溶液，搅拌，直至反应液由无色变成红色且不再发生变化；将反应液经透析，浓缩，干燥即可；本发明利用叶面喷施的方式，将壳寡糖硒配位化合物用于茶叶的种植中，通过茶叶叶片吸收，作用后，茶叶含硒量显著升高，生产的富硒茶叶符合富硒茶的行业标准；同时茶叶中的可溶性糖含量提高，茶叶酚氨比降低，涩味下降，鲜爽回甘，有效改善了茶叶的滋味品质；将壳寡糖硒配位化合物应用于富硒茶叶的种植中，增强了茶树光合作用，提高了茶树对非生物胁迫的抗性调节能力。

Description

壳寡糖硒配位化合物及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于富硒茶种植技术领域，具体涉及一种壳寡糖硒配位化合物及其制备方法和应用。

背景技术

硒(Se)是人体必需的非金属微量元素，它能提高机体的免疫力并能预防多种疾病的发生。Se还作为植物的非生物胁迫(包括重金属、低温、淹水、干旱和营养缺乏)的保护剂，发挥着重要作用。主要体现在对重金属拮抗作用、有害有机化合物的解毒作用，例如脯氨酸、游离氨基酸、改善的抗氧化防御系统(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)、过氧化氢酶(CAT)等)。通过增强光合活性、叶绿素含量、调节蒸腾速率以及改变植物营养物质代谢，来解毒活性氧和氮物种，保护膜和重要生物分子免受生理胁迫损害，从而改善植物生长和生物量生产。

壳寡糖(Chitosan Oligosaccharide)，也称几丁寡糖，学名β-1,4-寡糖-葡萄糖胺，被称为“生命的第六要素”是目前按世界上唯一带有游离氨基碱性基团的阳离子自动动物纤维物质。由于其独特的物理化学性质，壳寡糖已广泛应用在农业生产中，作为一种有效的植物免疫刺激剂、植物生长调节剂、胁迫耐受诱导剂、产量和品质促进剂以及水果防腐剂。壳寡糖生产的原材料和方法都是环境友好的，加上强大的植物防御诱导效应，壳寡糖成为可持续农业的一个有希望的选择。

茶树是硒的理想载体，富硒能力很强，能把无机硒转化为对人体有益的有机硒。天然富硒茶主要产于土壤硒含量高的地区，而在低硒地区，可通过施用含硒肥料或在茶叶表面喷洒硒酸盐或亚硒酸盐来实现富硒。目前，在富硒茶种植领域中，专利CN 103798015 B中所述的富硒茶的种植方法主要体现在茶树施肥过程中施入经发酵的有机硒肥，该有机硒肥发酵条件复杂，且发酵时间较长，发酵的过程极易滋生对茶树生长不利的病原真菌，可能导致茶树染病，茶叶减产，茶叶品质降低等一系列后果。专利CN 105145264 B公开了一种富硒茶叶的种植方法，主要通过一种缓释施肥装置，施加发酵有机肥，硒元素来自硒矿石、硒酵母以及亚硒酸钠。通过施肥的方式不一定保证茶叶吸收硒和转化硒，相反，大量的硒元素与土壤直接接触，容易造成土壤硒污染。专利CN 105294251 A公开了壳聚糖功能化纳米硒复合菌酶体系的在茶叶种植方面的应用，硒以纳米硒的形式添加，特别是与菌酶复合物在一起时，容易与菌酶复合物发生反应，生物利用率低，也降低菌酶复合物的生物效价。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种壳寡糖硒配位化合物及其制备方法和应用。

为达到上述目的，本发明的解决方案是：

目的之一，本发明提供了一种壳寡糖硒配位化合物的制备方法，其包括如下步骤：

(1)、将一定量壳寡糖溶于水中，搅拌并溶解后，通过超滤膜处理，得到特定分子量的壳寡糖溶液；

(2)、将壳寡糖溶液与氨基葡萄糖溶液按体积比1：(1-2)混合，加入氨基葡萄糖溶液20-40倍体积的水，搅拌至溶解；

(3)、以恒定速率滴入无机硒溶液，保持温度90-100℃，持续搅拌，直至反应液由无色变成红色且不再发生变化；

(4)、将反应液经透析，得到透析液；

(5)、将透析液浓缩、干燥得到红褐色的壳寡糖硒配位化合物。

作为本发明的一种优选实施例，步骤(1)中，超滤膜的孔径为1000-3000Da分子量，壳寡糖溶液的浓度为0.1-0.6wt％。

作为本发明的一种优选实施例，步骤(2)中，氨基葡萄糖溶液的浓度为50-70mmol/L。

作为本发明的一种优选实施例，步骤(3)中，无机硒选自二氧化硒、亚硒酸和亚硒酸钠中的一种以上。

作为本发明的一种优选实施例，步骤(3)中，无机硒溶液的滴定时间为0.5-1h，添加的无机硒溶液与氨基葡萄糖溶液的体积比为1:(1-2)，无机硒溶液的浓度为10-30mmol/L。

目的之二，本发明提供了一种壳寡糖硒配位化合物，其由上述的制备方法得到。

目的之三，本发明提供了一种上述的壳寡糖硒配位化合物在提高富硒茶叶产量和品质中的应用。

作为本发明的一种优选实施例，壳寡糖硒配位化合物在提高富硒茶叶产量和品质中的应用包括如下步骤：

(1)、植株生长期管理：在茶树苗移栽后的一个月后，在茶苗根部开沟施加发酵有机肥料；在移栽后三个月后，对茶苗喷施叶面营养液；

(2)、茶叶采摘前管理：在茶叶采摘前2-5周内，对茶苗喷施叶面营养液；喷施时选择茶叶的背阳面作喷施对象，喷施至茶叶湿润但不滴水；施用1个月后采摘，制茶。

进一步地，步骤(1)和步骤(2)中，叶面营养液的具体配方为1L水中溶入5-7g壳寡糖硒配位化合物、30-40g水溶性壳聚糖、0.1-0.2g硫酸亚铁、0.5-1.0mg硫酸锌、1-2mg硫酸镁、0.2-0.3mg硫酸锰、2-3g硝酸铵、3-4g硝酸钾和0.5-1.5g磷酸二氢铵。

由于采用上述方案，本发明的有益效果是：

第一、本发明提供了一种绿色壳寡糖硒复配化合物的制备方法，成分明确，且制备原料简单，来源广泛，成本低廉，且制备得到的壳寡糖硒复配化合物中硒元素含量高，生物兼容性好，将壳寡糖硒配位化合物应用于高品质富硒茶叶的种植中，增强了茶树光合作用，提高了茶树对非生物胁迫的抗性调节能力，改善了茶树长势，主要用于提高茶叶的产量、主要营养物质含量水平及抗氧化性。

第二、本发明通过壳寡糖硒配位化合物用于富硒茶的种植中，得到的富硒茶叶硒含量稳定，达到国家规定的富硒茶硒含量标准(NY/T 600-2002)，且有机硒含量占80％以上，满足人体的补硒需求。

第三、本发明通过将壳寡糖硒配位化合物应用于富硒茶叶的种植中，可溶性糖含量提高，茶叶酚氨比降低，茶汤滋味鲜爽回甘，有效改善了茶叶的品质。

附图说明

图1为本发明的实施例中壳寡糖硒配位化合物的扫描电镜图。

图2为本发明的实施例中壳寡糖硒配位化合物的能谱图。

图3为本发明的实施例中种植的茶树生长情况。

具体实施方式

本发明提供了一种壳寡糖硒配位化合物及其制备方法和应用。

<壳寡糖硒配位化合物的制备方法>

本发明的壳寡糖硒配位化合物的制备方法包括如下步骤：

(1)、将一定量壳寡糖溶于水中，搅拌并充分溶解后，通过超滤膜处理，得到特定分子量的壳寡糖溶液；

(2)、将壳寡糖溶液与氨基葡萄糖溶液按体积比(v/v)1：(1-2)混合，加入氨基葡萄糖溶液20-40倍体积的水，搅拌至充分溶解；

(4)、将反应液在透析袋中透析除去未反应的小分子物质，收集透析液；

其中，在步骤(1)中，超滤膜的孔径可以为1000-3000Da分子量，优选为2000Da分子量；壳寡糖溶液的浓度可以为0.1-0.6wt％，优选为0.1wt％。

在步骤(2)中，氨基葡萄糖溶液的浓度可以为50-70mmol/L，优选为70mmol/L。

在步骤(3)中，无机硒选自二氧化硒、亚硒酸和亚硒酸钠中的一种或至少两种。

在步骤(3)中，无机硒溶液的滴定时间可以为0.5-1h，优选为0.5h；添加的无机硒溶液与氨基葡萄糖溶液的体积比为1:(1-2)，无机硒溶液的浓度可以为10-30mmol/L，优选为30mmol/L。

<壳寡糖硒配位化合物>

由上述的制备方法得到本发明的壳寡糖硒配位化合物。包含壳寡糖硒配位化合物的产品为生物有机硒肥或生物农药；更优选地，产品为叶面肥。

<壳寡糖硒配位化合物的应用>

本发明的壳寡糖硒配位化合物在提高富硒茶叶产量和品质中的应用。主要在制备促进植物吸收硒元素、提高植物产量、调节植物生长、防治植物病虫害、提高植物抗病性产品中的一种或多种应用。

其中，茶叶品质为茶叶的营养物质含量或茶叶的抗氧化性。

具体地，壳寡糖硒配位化合物在提高茶叶产量和品质中的应用包括如下步骤：

(2)、茶叶采摘前管理：在茶叶采摘前2-5周内，对茶苗喷施叶面营养液；喷施时，将1份叶面营养液与10-20份水配制成喷施营养液，选择茶叶的背阳面作喷施对象，喷施至茶叶湿润但不滴水，施用量为4kg/亩；施用1个月后采摘，制茶。

其中，在步骤(1)和步骤(2)中，叶面营养液的具体配方为1L水中溶入5-7g壳寡糖硒配位化合物、30-40g水溶性壳聚糖、0.1-0.2g硫酸亚铁、0.5-1.0mg硫酸锌、1-2mg硫酸镁、0.2-0.3mg硫酸锰、2-3g硝酸铵、3-4g硝酸钾和0.5-1.5g磷酸二氢铵。

实际上，叶面营养液的具体施用方式为，将1份叶面营养液与10-20份水配制成喷施营养液，喷施时选择茶叶的背阳面作喷施对象，喷施至茶叶湿润但不滴水，施用量为4kg/亩。

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出去的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。

以下结合具体的实施例对本发明作进一步说明。

实施例：

选择上海市金山区枫泾镇发展茶园，坡度≤20°的缓坡地，土壤pH值为4.5-5.5最适宜，雨水充沛。

本实施例的壳寡糖硒配位化合物的制备方法包括如下步骤：

(1)、将一定量壳寡糖溶于水中，搅拌并充分溶解后，通过2000Da分子量的超滤膜处理，得到特定分子量的0.1wt％壳寡糖溶液。

(2)、将壳寡糖溶液与70mmol/L氨基葡萄糖溶液按体积比(v/v)1：1混合，加入氨基葡萄糖溶液20倍体积的水，搅拌至充分溶解。

(3)、以恒定速率滴入30mmol/L的亚硒酸溶液，保持温度90℃，持续搅拌，直至反应液由无色变成红色且不再发生变化。

其中，在步骤(3)中，亚硒酸溶液的滴定时间为0.5h。

本实施例的壳寡糖硒配位化合物在提高富硒茶叶产量和品质中的应用包括如下步骤：

(1)、植株生长期管理：在茶树苗移栽后的一个月后，在茶苗根部开沟施加发酵有机肥料；在移栽后三个月后，对茶苗喷施叶面营养液。

(2)、茶叶采摘前管理：在茶叶采摘前5周内，对茶苗喷施叶面营养液；喷施时选择茶叶的背阳面作喷施对象，喷施至茶叶湿润但不滴水。施用1个月后采摘，制茶。

其中，步骤(1)和步骤(2)中，叶面营养液的具体配方为1L水中溶入5g壳寡糖硒配位化合物、30g水溶性壳聚糖、0.1g硫酸亚铁、0.5mg硫酸锌、1mg硫酸镁、0.2mg硫酸锰、2g硝酸铵、3g硝酸钾和0.5g磷酸二氢铵。

4月19日在试验区进行处理结果观察，其生长情况具体如图3所示。由图3可知，从对照组(将叶面营养液替换为等体积清水)和处理组(实验组实施例)对比发现，对照组茶树芽头稀疏，叶片枯瘦；处理组茶树芽头茂密，叶片肥厚，叶面宽大，生长较好，表现出提前发芽，叶片肥亮等显著优势。由表1可知，处理组比对照组，光合色素含量提高了26.93％，百芽重提高了12.28％，采用上述提供的种植方法可实现增产。

进一步的，由表1可知，处理组与对照组相比，膜脂过氧化标志性物质丙二醛(MDA)降低了10.66％，抗坏血酸(ASA)、谷胱甘肽(GSH)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)等抗氧化物质含量和抗氧化酶酶活的提高，体现了增强了茶树自身ASA-GSH循环的调节，增强了茶树非生物胁迫氧化应激的抗性。此外，谷胱甘肽过氧化物酶的活性中心是硒半胱氨酸，其活力大小可以反映机体硒水平，对比处理组结果显示谷胱甘肽过氧化物酶活性大幅度提升，表明茶叶中有机硒水平的大幅提升。

表1富硒春茶生长生理指标检测结果

将上述的茶叶萎凋、自然风干后，制成白茶。由表2可知，对比对照组和处理组的白茶样品品质指标，明显可以看出，处理组的可溶性糖、茶多酚、茶氨酸、酯型儿茶素、非酯型儿茶素的含量均高于对照组，且具有较强的苦涩味和收敛性的生物碱成分也明显提高。多酚氧化酶(PPO)作为白茶品质形成的一个重要内源酶，其酶活力的提高，对茶汤的色、香、味的改善起到促进作用。

表2富硒春茶品质检测结果

由表3可知，处理组样品硒含量显著高于对照组，铁、钙、镁和锌一类的微量元素含量也明显得到了提高，这些元素均与茶树光合作用相关，铜是植物体内许多氧化酶的组分，铜与锌共存的超氧化物歧化酶具有催化超氧自由基歧化的作用，可保护叶绿体免遭超氧自由基的伤害。

表3富硒春茶硒和微量元素检测结果

实验结果表明，使用本实施例种植的春茶，不仅提高了有机硒含量，而且有助于提高茶树光合作用能力，促进茶叶产量的提高。同时，采用本实施例种植的茶树抗氧化物质含量和抗氧化酶酶活显著提高，表明茶树对于非生物胁迫的耐受性增强。另外，茶叶茶氨酸的含量显著提高，降低了茶树的酚氨比，可溶性糖含量的提高，致使茶汤呈现鲜爽回甘的口感。

上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发明。熟悉本领域技术人员显然可以容易的对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中，而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例。本领域技术人员根据本发明的原理，不脱离本发明的范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种壳寡糖硒配位化合物的制备方法，其特征在于：其包括如下步骤：

（1）、将壳寡糖溶于水中，搅拌并溶解后，通过超滤膜处理，得到壳寡糖溶液；

（2）、将所述壳寡糖溶液与氨基葡萄糖溶液混合，加入氨基葡萄糖溶液20-40倍体积的水，搅拌至溶解；

（3）、滴入无机硒溶液，保持温度90-100℃，持续搅拌，直至反应液由无色变成红色且不再发生变化；

（4）、将所述反应液经透析，得到透析液；

（5）、将所述透析液浓缩、干燥得到红褐色的壳寡糖硒配位化合物；

步骤（1）中，所述超滤膜的孔径为1000-3000Da分子量，所述壳寡糖溶液的浓度为0.1-0.6wt%；

步骤（2）中，所述氨基葡萄糖溶液的浓度为50-70mmol/L，所述壳寡糖溶液与氨基葡萄糖溶液体积比为1:（1-2）；

步骤（3）中，所述无机硒选自二氧化硒、亚硒酸和亚硒酸钠中的一种以上；

步骤（3）中，所述无机硒溶液的滴定时间为0.5-1h，添加的无机硒溶液与氨基葡萄糖溶液的体积比为1:（1-2），所述无机硒溶液的浓度为10-30mmol/L。

2.一种壳寡糖硒配位化合物，其特征在于：其由权利要求1所述的制备方法得到。

3.一种如权利要求2所述的壳寡糖硒配位化合物在提高富硒茶叶产量和品质中的应用。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：壳寡糖硒配位化合物在提高富硒茶叶产量和品质中的应用包括如下步骤：

（1）、植株生长期管理：在茶树苗移栽后的一个月后，在茶苗根部开沟施加发酵有机肥料；在移栽后三个月后，对茶苗喷施叶面营养液；

（2）、茶叶采摘前管理：在茶叶采摘前2-5周内，对茶苗喷施叶面营养液；喷施时选择茶叶的背阳面作喷施对象，喷施至茶叶湿润但不滴水；施用1个月后采摘，制茶；

步骤（1）和步骤（2）中，所述叶面营养液的具体配方为1L水中溶入5-7g壳寡糖硒配位化合物、30-40g水溶性壳聚糖、0.1-0.2g硫酸亚铁、0.5-1.0mg硫酸锌、1-2mg硫酸镁、0.2-0.3mg硫酸锰、2-3g硝酸铵、3-4g硝酸钾和0.5-1.5g磷酸二氢铵。