海藻--来自海洋孕育的精华,因其所处的环境,富含多种不同的植物有益物质。近些年来,海藻提取物运用在农业方面越来越多,由于其在农作物上的效果而深受广大种植户的喜爱。但由于市场火热,造成市面上出现了众多良莠不齐的产品,究其原因,主要取决于原材料和生产工艺不同。
海藻提取物的功能
海藻多糖
红藻多糖:主要从红藻属的石花菜、麒麟菜、角叉菜、蜈蚣藻、紫菜等提取,主要包括细胞壁内的半乳聚糖、甘露聚糖、木聚糖和红藻淀粉,其中半乳聚糖又分为琼胶和卡拉胶;
褐藻多糖:主要来自海带、巨藻、泡叶藻和墨角藻等,有褐藻胶(Alginate)、褐藻糖(Fucoidan)和褐藻淀粉(Laminarin);
绿藻多糖:绿藻中多为水溶性硫酸多糖,为构成其细胞壁填充物的木聚糖和(或)甘露聚糖,还有少量存在于细胞质内的葡聚糖。主要来自石蒓属( Ulva)、浒苔属 (Enteromorpha)、礁膜属(Monostroma)、小球藻属( Chlorella)、刚毛藻属(Ctadophora)、松藻属( Codium)等;
蓝藻多糖:目前对蓝藻多糖的研究较少,主要以螺旋藻多糖为代表。
海藻寡糖
检测方法
全球海藻肥发展现状
现全球每年约有1500万吨的海藻产品(FAO,2006),产生经济价值约599.3亿美元。作为增强作物生长及提高产量的营养补充剂以及生物肥料仅占1.6%。
而根据国际农业行业权威杂志NewAgInternational对以海藻为主原料的海藻肥市场统计,2012年,在欧洲市场上,海藻肥经济价值20-40亿欧元,全球预计最低为80亿欧元,仅占整个农资市场(含化肥、杀虫杀菌市场)总额的2%,海藻肥在农业上的经济价值空间巨大。而中国市场是世界海藻肥市场的重要组成部分,大量的国外海藻肥涌入中国农资市场。
法国最早在中国将海藻提取物抗病产品(又称为“植物疫苗”)申请专利;挪威爱尔稼是第一个在中国获得肥料登记证的公司。
目前,我国海藻肥生产企业主要分布在山东、江苏、广东等沿海地区。据不完全统计,目前我国海藻肥生产企业在300家以上,全国农资市场上标称“海藻肥”在售的产品约有500个。
目前中国市场国外海藻肥种类繁多,获得农户认可度高的品牌有:爱尔兰亚特兰蒂斯生物科技有限公司、意大利瓦拉格罗公司的海藻免疫产品“KENDAL”系列、澳大利亚的Seasol、南非的凯普克、爱尔稼的Algifert、英国的欧麦思以及加拿大阿卡迪安海藻有限公司的系列产品。
国外海藻肥涌入中国市场也带动了中国本土海藻在农业上的发展,目前本土知名企业主要有山东恩宝生物、青岛海鲸灵海藻生物、青岛明月蓝海生物、新田龙集团、北京雷力、青岛海大生物及浙江东阳联丰。
发展前景
我国海藻肥研究一直受国内农产品经济价值不高的制约,导致国内海藻肥处于农资行业的中低端产品行列,高端产品均被国外海藻肥所占据。
几十年来,我国海藻肥均以海藻酸为主要成分,未有新种类的产品出现。科研机构的研究也主要集中在成品的增产效果应用,以及海藻酸与大量元素等配方研究方面,很少涉及新型海藻肥的开发。
近年来,随着寡糖提高作物抗逆能力的研究取得很大进展以及我国农业经济发展水平的提升,海藻农用深度研究成为热点。海藻农用研究不再单纯地集中在海藻肥应用方面,而逐步深入细化海藻活性营养成分。如在国家相关部门的支持下,国内众多研究机构联合着手进行海藻寡糖库的建立,细化海藻寡糖在农业方面的应用,打造新的海藻农业经济增长点。
在农业方面,商业化的海藻资源仅4种。我国暖温带种、亚热带种及热带种海藻资源丰富,但其开发的资源仅有马尾藻。因此,筛选我国特色农用海藻新品种,形成新的产品链,将使我国海藻肥产业在国际农业生物战略性产业上极具竞争性。
同时,由于我国海藻肥生产缺乏国家统一的标准,使得各厂家应用不同的海藻原料及加工工艺生产的海藻肥,产品质量也差异很大,存在整体规模普遍偏小、行业门槛过低、产品质量参差不齐等问题。通过标准的制定和实施,可以规范市场秩序,引导消费升级,推动海藻酸肥料行业向中高端水平迈进。
甲壳素、壳聚糖、壳寡糖
分子量区别:壳寡糖是壳聚糖经特殊的生物酶技术处理得到的一种全新产品,分子量在3000Da以下;壳聚糖是甲壳素部分脱乙酰基的产物,分子量在50-100万。
溶解性区别:壳寡糖分子量较低,能完全溶于水;壳聚糖只能溶解于稀酸溶液中。水溶性的增强是影响壳寡糖一些生理活性的重要因素,只有溶于水,才有可能被生物体吸收和利用,表现出生物活性,所以壳寡糖更容易被人体、动物和植物体吸收。
功能性区别:分子量在2000以下的壳寡糖展现出独特的生理活性和功能,提高巨噬细胞的功能;抑制肿瘤细胞的生长和转移;降低胆固醇和血脂;抗菌、抑菌和显著的保湿吸湿能力等。分子量低于5000的壳寡糖具有阻碍病原菌生长繁殖,促进蛋白质合成,活化植物细胞,从而促进植物快速生长。
几丁寡糖(CTOS)
壳寡糖(CSOS)
作为几丁质的脱乙酰产物,壳聚糖是真菌细胞壁的重要组成,也是甲壳生物外壳的主成分。自20世纪80年代,壳聚糖即被认为是很有应用潜力的植物免疫诱导子,但是由于水性差,限制了其进一步应用。作为壳聚糖的降解产物,壳寡(CSOS)因其水溶性好、诱导植物免疫的效果明显,在植物保护领域得到了更多的关注和用。CSOS可诱导番茄、小麦、草莓、油菜和烟草等农作物产生抗病性,对稻瘟病、纹枯病花叶病、白粉病等多种病害的防治效果均十分显著。此外,CSOS还具有明显促生长、增产、改善农产品品质、果蔬保鲜、抗寒、抗旱等功效。中国科学院大连化学物理研究所天然产物与糖工程研究组CSOS的规模制备、诱抗活性评价、诱抗机制探索和制剂应用推广方面做了大量工作。
寡聚半乳糖醛酸(OGA)
寡聚半乳糖醛酸(OGA)是由2~20个半乳糖醛酸通过α-1,4-糖苷键连接而成的寡糖分子。与CTOS、CSOS不同,OGA来源于植物细胞壁中的果胶组分,属于DAMP(损伤相关分子模式)分子。作为前唯一被公认的植物细胞壁来源的DAMP分子,OGA在多种植病体系中均具有明显的诱抗活性,如小麦-白粉病、小麦-秆锈病、烟草-花叶病毒和葡萄-灰霉病等。研究表明,不同聚合度的OGA的诱抗活性会有所差异,虽然聚合度在4~15的OGA均具有诱抗活性,但聚合度10~14的OGA活性最高。目前OGA的受体已经被鉴定,相关识别机制也被逐步揭示。
葡寡糖
真菌细胞壁中包含大量的葡聚糖成分,主要包括α-1,3-葡聚糖、β-1,3-葡聚糖和β-1,6-聚糖3种形式。植物细胞壁中也存在α-葡聚糖和β-1,3-葡聚糖成分,因此葡寡糖兼具PAMP(病原相关分子模式)和DAMP分子属性,是一种有效的免疫诱导子。早在1976年,Ebel、Ayers等先后从大豆疫霉菌的细胞壁中分离富集了β-葡聚糖成分,并发现其具有诱导植物免疫反应的特性。经过40多年的研发现葡寡糖在大豆、水稻、首着、烟草和菜豆等农作物中均有明显诱抗活性,且连接方式聚合度均对葡寡糖的诱抗活性有明显影响。目前用于葡寡糖制的主要原料来源于真菌细胞壁和海带淀粉,目前市场上的产品还相对单一。
海藻酸钠寡糖(AOS)
海藻酸钠,又称褐藻胶、褐藻酸钠,是从海藻中提取的天然多糖,由α-L-甘露糖醛酸和β-D-古罗糖醛酸通过糖甘键连接而成的寡聚物。海藻酸糖(alginate oligosaccharide,AOS)是海藻酸钠的降解产物,聚合度为2~10,其水溶性好,并且具有广泛的生物活性,研究发现AOS可促进植物生长,增强植物的抗寒能力,提高作物品质和改善必藏品质,缓解胁迫对植物的损伤等。作为细胞成分之一,海藻酸也是病原菌的一种毒力因子,因此AOS可以诱导植物抗病,显著激活植物的免疫系统。AOS预处理可以明显提高植物抗性相关酶的活性,诱导产生的植保素在烟草抵御烟草龙叶病毒、水稻抵御稻瘟病菌过程中表现出明显的诱抗活性。但目前AOS在诱导植物抗病方面的研究还相对较少,它在多种植病体系中的诱抗效果和作用机制尚不清楚。