1、第44卷农业科学研究不同工艺提取的海藻液成分含量比较周平，赵建亮，尹春艳，刘超，赵新巍，陶然，马若囡（青岛苏贝尔作物营养有限公司，山东 青岛266100）摘要：为了对比不同工艺提取的海藻液中成分含量，通过不同提取工艺，测定海藻液中成分含量。结果表明，化学法提取的海藻液中海藻酸、岩藻多糖、甘露醇含量最高，分别为4.03%、3.63%、1.18%，物理法提取的海藻液中海藻酸、岩藻多糖含量最低，分别为0.30%、1.52%，生物法提取的海藻液中甘露醇含量最低，为0.81%；物理法提取的海藻液中褐藻多酚的含量最高，为2 136.27mg/L，化学法提取的海藻液中褐藻多酚含量最低，为310.83 mg/
2、L。海藻酸、岩藻多糖、甘露醇含量最高的提取方法为化学法，褐藻多酚含量最高的提取方法为物理法。关键词：海藻提取液；不同工艺；海藻酸；岩藻多糖；甘露醇；褐藻多酚中图分类号：S986.5文献标志码：B收稿日期：2022-09-15作者简介：周平（1986），硕士，主要从事海藻活性成分提取及海藻功能性肥料研究。文章编号：1673-0747（2023）02-0086-04农 业 科 学 研 究Journal of Agricultural Sciences2023年6月Jun.2023第44卷 第2期Vol.44 No.2以天然海藻为原料经过特殊工艺处理制成的海藻液除保留了海藻中大量的钾、钙、镁、铁、锌
3、、锰、碘等矿物质及维生素外，还保留了海藻中的天然活性成分，如海藻酸、岩藻多糖、甘露醇、褐藻多酚、甜菜碱、植物生长调节剂类物质等1-4。海藻酸是由甘露糖醛酸和古罗糖醛酸2种单体组成的线型聚合物，能在叶片表面形成保护膜，可以降低表面张力，减少叶片蒸腾，同时促进植物根系生长，使根系加强对水分的吸收传导，从而提高植物抗旱、抗逆性能。岩藻多糖主要由含硫酸基的岩藻糖构成，并掺杂有少量甘露糖、半乳糖、木糖、葡萄糖醛酸等成分，可用于土壤重金属污染的治理。甘露醇是带有6个羟基的多元醇，是一种渗透调节物质，可调节植物细胞的渗透压5，提高植物吸水、保水能力，从而提高抗旱性。褐藻多酚是广泛存在于褐藻中以间苯三酚为结构
4、单元的一类植物多酚，具有抗菌和抗氧化作用6，还有一定的毒性，可杀死害虫幼卵，表现出一定的化学防御活性7-8。因此，海藻提取液集营养、抗病、增产等功能于一体，是一种比较理想的生物有机肥料，可以有效提高肥料利用率，增强作物免疫力，减少化学肥料和化学农药施用量，从而提高农产品产量和品质。由不同提取工艺制备的海藻液成分含量不同，每种成分的含量对成分活性及应用效果有很大影响。本试验对青岛苏贝尔作物营养有限公司采用化学法、生物法、物理法提取的海藻液中海藻酸、岩藻多糖、甘露醇、褐藻多酚的含量进行测定，分析不同提取工艺对海藻液各种成分含量的影响，以期为海藻液的活性及应用提供可靠的判断依据及理论基础。1材料与方
5、法1.1材料与试剂1.1.1材料干泡叶藻（Ascophyllum nodosum，水分10%，无沙粒及其他杂质），2019年购于智利。1.1.2试剂海藻酸钠（国药，化学纯）、甘露醇（国药，分析纯）、福林酚试剂（国药，1 mol/L）、没食子酸（沃凯，纯度99%）、氢氧化钠（国药，分析纯，纯度96%）、硫酸（国药，优级纯，纯度95%98%）、十水四硼酸钠（国药，分析纯，纯度99.5%）、苯酚（国药，分析纯，纯度99%）、高碘酸（国药，分析纯，纯度99%）、五水硫代硫酸钠（国药，分析纯，纯度99%）、碘化钾（国药，分析纯，纯度99%）、可溶性淀粉（国药，分析纯）、无水碳酸钠（国药，分析纯，纯度99
6、.8%），3-苯基酚（沃凯，纯度97%）、L-岩藻糖（沃凯，纯度99%）。1.2主要仪器高速剪切机，高速离心机，紫外分光光度计，旋第2期涡混合器，电子天平。1.3方法1.3.1泡叶藻提取工艺预处理：使用粉碎机将干泡叶藻粉碎至100目。化学提取：准确称取30 g泡叶藻粉，放入烧杯中，加入270mLw（磷酸）=2.4%溶液，90 提取3 h，然后加入6.5 g氢氧化钾，搅拌30 min，用高速离心机10 000 r/min离心10 min，上清液即为海藻液。生物提取：准确称取30 g泡叶藻粉，放入烧杯中，加入 264 g 水和 6 g 褐藻胶裂解酶，50 提取4 h，然后90 灭酶5 min，最后
7、用高速离心机10 000 r/min离心10 min，上清液即为海藻液。物理提取：准确称取30 g泡叶藻粉，放入烧杯中，加入268.65 g 水和 1.35 g抗坏血酸，使用高速剪切机剪切，剪切机转速为16 000 r/min，剪切时间为10 min，然后用高速离心机10 000 r/min离心10 min，上清液即为海藻液。1.3.2海藻酸的测定方法海藻酸的测定方法参照NY/T 31742017。1.3.3岩藻多糖的测定方法岩藻多糖的测定方法参照SC/T 34042012。1.3.4甘露醇的测定方法采用高碘酸氧化法测定甘露醇：准确称取试样 1.0 g（精确至 0.001 g）于250 mL碘
8、量瓶中，准确加入5 mL高碘酸溶液，反应60 s后立即沿瓶壁加入20 mL硫酸溶液和5 mL碘化钾溶液，混匀。用硫代硫酸钠标准溶液滴定至浅黄色，加入1 mL淀粉溶液，继续滴至蓝色消失，持续30 s不变色即为终点。同时进行试剂空白试验。试样中甘露醇质量比按下式计算：X=（V0-V）c0.018 2/m100。式中：X为试样中甘露醇质量比（g/100 g）；V0为滴定试剂空白消耗的硫代硫酸钠标准溶液体积（mL）；V 为滴定样品消耗硫代硫酸钠标准溶液 体 积（mL）；c 为硫代硫酸钠标准溶液浓度（mol/L）；0.018 2 为 与 1.00 mL 硫 代 硫 酸 钠 标 准 溶 液 c（Na2S2
9、O3）=0.100 mol/L相当的甘露醇质量（g）；m为样品质量（g）。1.3.5褐藻多酚的测定方法褐藻多酚的测定方法（Folin-Ciocalteu9）参照GB/T 83132018。2结果与分析2.1不同工艺提取的海藻液中海藻酸质量分数表1为不同工艺提取的海藻液中海藻酸质量分数。化学法提取的海藻液中海藻酸质量分数最高，为4.03%，其次为生物法提取的海藻液，其海藻酸质量分数为1.49%，物理法提取的海藻液中海藻酸质量分数最低，为0.30%。其原因可能是物理方法虽然可以破坏海藻的细胞壁，加速海藻酸等物质溶出，但是物理方法未使用任何化学试剂，也没有经过高温，大分子海藻酸没有降解为小分子海藻酸
10、，离心时容易黏附在海藻渣中，使得海藻液中海藻酸的质量分数降低。表1不同工艺提取的海藻液中海藻酸质量分数方法化学法生物法物理法海藻酸质量分数/%4.031.490.302.2不同工艺提取的海藻液中岩藻多糖质量分数表2为不同工艺提取的海藻液中岩藻多糖质量分数。化学法提取的海藻液中岩藻多糖质量分数最高，为3.63%，其次为生物法提取的海藻液，其岩藻多糖质量分数为1.86%，物理法提取的海藻液中岩藻多糖质量分数最低，为1.52%。与海藻酸不同的是，物理法提取的海藻液中岩藻多糖与化学法和生物法提取的海藻液中岩藻多糖质量分数差距较小，这与岩藻多糖存在于细胞间，尤其在细胞壁外层占优势有关10，如新鲜海带叶片
11、上黏液的主要成分就是岩藻多糖。表2不同工艺提取的海藻液中岩藻多糖质量分数方法化学法生物法物理法岩藻多糖质量分数/%3.631.861.522.3不同工艺提取的海藻液中甘露醇质量分数表3为不同工艺提取的海藻液中甘露醇质量分数。化学法提取的海藻液中甘露醇质量分数最高，为1.18%，其次为物理法提取的海藻液，其甘露醇质量分数为1.16%，生物法提取的海藻液中甘露醇质量分数最低，为0.81%。与海藻酸、岩藻多糖相比，3种方法提取的甘露醇质量分数差距进一步缩小，这与甘露醇分子结构简单、分子量小有关。生物法提取的海藻液中甘露醇质量分数最低，可能是因为其中加入的褐藻胶裂解酶是从海藻堆肥中筛选分离的周平等：不
12、同工艺提取的海藻液中成分含量比较87第44卷农业科学研究具有海藻酸降解能力的复合菌株产生的复合酶，此复合酶并没有从具有海藻酸降解能力的复合菌株中分离纯化出来，因此有一部分甘露醇被复合菌株当作碳源消耗了。表3不同工艺提取的海藻液中甘露醇质量分数方法化学法生物法物理法甘露醇质量分数/%1.180.811.162.4不同工艺提取的海藻液中褐藻多酚质量浓度表4为不同工艺提取的海藻液中褐藻多酚质量浓度。物理法提取的海藻液中褐藻多酚质量浓度最高，为2 136.27 mg/L，远高于生物法和化学法提取的海藻液，其次为生物法提取的海藻液，其褐藻多酚质量浓度为435.92 mg/L。这可能是由于褐藻多酚中的酚羟
13、基容易被氧化，尤其在碱性溶液中更不稳定11，在高温条件下，褐藻多酚也容易自动氧化成各种有色物质12-13，物理法中添加的抗坏血酸是天然的抗氧化剂，具有还原性，能阻止多酚氧化酶氧化褐藻多酚，同时物理法在常温下提取，没有经历高温，而化学法和生物法提取的海藻液都经历了不同时间的高温。表4不同工艺提取的海藻液中褐藻多酚质量浓度方法化学法生物法物理法褐藻多酚质量浓度/（mgL-1）310.83435.922 136.273讨论与结论海藻的提取工艺主要有化学法、物理法和生物法，不同工艺提取的海藻液中成分含量差异显著。化学法提取工艺由于使用磷酸、氢氧化钾、高温等方法，可破坏细胞壁，加速细胞內物质的释放、扩散
14、和溶解，同时可降低褐藻多糖类物质的分子量使之成为褐藻寡糖，容易被植物直接吸收利用。试验表明，化学法提取的海藻液中海藻酸、岩藻多糖质量分数显著高于生物法和物理法提取的海藻液，分别达到4.03%、3.63%。而褐藻多酚在碱性和高温条件下容易被氧化，导致化学法提取的海藻液中褐藻多酚损失最多，质量浓度最低，为310.83 mg/L。物理法提取工艺虽然可以破坏海藻的细胞壁，加速海藻酸等物质溶出，而且不会破坏海藻液中的活性成分，但是由于未利用酸、碱、高温等条件，使得海藻酸和岩藻多糖2种物质的分子量高，离心时容易黏附在海藻渣中，离心后清液中海藻酸和岩藻多糖的含量降低。物理法提取的海藻液中海藻酸、岩藻多糖质量
15、分数最低，分别为0.30%、1.52%。由于褐藻多酚中含有大量羟基，抗坏血酸属于多羟基化合物，根据相似相溶原理，抗坏血酸可以提高褐藻多酚的提取率，同时抗坏血酸具有很强的还原性，是高效抗氧化剂，可减少褐藻多酚含量的降低。物理法提取的海藻液中褐藻多酚质量浓度显著高于生物法和化学法提取的海藻液，达到2 136.27 mg/L。生物法提取工艺虽然不会破坏海藻液中的活性成分，又可提高某些成分的含量，但是生物法提取工艺使用的褐藻胶裂解酶具有专一性，只能定向酶解海藻酸，而且褐藻胶裂解酶是从海藻堆肥中筛选分离出的具有海藻酸降解能力的复合菌株产生的复合酶，此复合酶并没有从具有海藻酸降解能力的复合菌株中分离纯化出
16、来，因此会将一部分小分子物质如甘露醇当作碳源消耗，导致生物法提取的甘露醇质量分数最低，为0.81%。试验表明，海藻酸、岩藻多糖、甘露醇提取率最高的方法为化学法，褐藻多酚提取率最高的方法为物理法。因此，在实际应用中应根据目标应用效果及目标物，有针对性地选择相应的提取方法。参考文献：1保万魁，王旭，封朝晖，等.海藻提取物在农业生产中的应用J.中国土壤与肥料，2008（5）：12-18.2王强，石伟勇.海藻肥对番茄生长的影响及其机理研究J.浙江农业科学，2003（2）：67-70.3王强，石伟勇.海藻液肥对草莓品质及贮藏的影响J.土壤通报，2004，35（1）：94-96.4王云峰，石伟勇，潘超君.海藻液体肥肥效的研究J.东海海洋，2001，19（3）：43-47.5EMPADINHAS N，DA COSTA M S.Osmo adaptation mechanisms in prokaryotes：distribution of compatible solutesJ.International Microbiology，2008，11（3）：151-161.6秦益民.海藻酸M.北京：中国
