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氨基酸功能詳解

 2021-12-03    與土壤對話(huà)

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蛋白質(zhì)是構成生命的基礎物質(zhì),而蛋白質(zhì)的基礎物質(zhì)就是氨基酸,氨基酸對于植物和人、動(dòng)物都是不可或缺的,氨基酸除參與蛋白質(zhì)合成的基本營(yíng)養功能外,同時(shí)也具備功能性,直接參與人和植物的各種生理活動(dòng)和激素的合成。



氨基酸對作物生長(cháng)的作用



不同的氨基酸對作物的生理功能不同,但又具有協(xié)同性,目前國內對氨基酸在植物中的生理功能研究的較少,下面內容是根據國內外一些文獻及資料整理的,僅供參考。


丙氨酸:增加合成葉綠素,調節開(kāi)放氣孔,對病菌有抵御作用。


精氨酸:增強根系發(fā)育,是植物內源激素多胺合成的前體,提高作物的抗鹽脅迫能力。


天冬氨酸:提高種子發(fā)芽,蛋白質(zhì)的合成,并在壓力時(shí)期的生長(cháng)提供氮。


半胱氨酸:含有氨基酸維持細胞功能,并作為抗氧化劑的硫。


谷氨酸:降低作物體內硝酸鹽含量;提高種子發(fā)芽,促進(jìn)葉片光合作用,增加葉綠素生物合成。


甘氨酸:對作物的光合作用有獨特的效果,利于作物生長(cháng), 增加作物糖的含量,天然金屬螯合劑。


組氨酸:調節氣孔開(kāi)放,并提供碳骨架激素的前體,細胞分裂素合成的催化酶。


異亮氨酸和亮氨酸:提高抵抗鹽脅迫,提高花粉活力和萌發(fā),芳香味的前體物質(zhì)。


賴(lài)氨酸:增強葉綠素合成,增加耐旱性。


蛋氨酸:植物內源激素乙烯和多胺合成的前體。


苯丙氨酸:促進(jìn)木質(zhì)素的合成,花青素合成的前體物質(zhì)。


脯氨酸:增加植物對滲透脅迫的耐性,提高植物的抗逆性和花粉活力。


絲氨酸:參與細胞組織分化,促進(jìn)發(fā)芽。


蘇氨酸:提高耐受性和昆蟲(chóng)病蟲(chóng)危害,提高腐殖化進(jìn)程。


色氨酸:內源激素生長(cháng)素吲哚乙酸合成的前體,提高芳族化合物的合成。


酪氨酸:增加耐旱性,提高花粉萌發(fā)。


纈氨酸:提高種子發(fā)芽率,改善作物風(fēng)味。


上面是關(guān)于氨基酸在植物生長(cháng)中的作用簡(jiǎn)單介紹,如果詳細的內容可能需要很厚的一本書(shū)才能介紹全面,不過(guò)目前還沒(méi)發(fā)現有這樣的書(shū)籍。了解了氨基酸的作用,根據這些特性才能有針對性的去開(kāi)發(fā)和應用,才能更好的發(fā)揮氨基酸類(lèi)生物刺激素的功能。



植物源&動(dòng)物源氨基酸



蛋白分為植物性蛋白和動(dòng)物性蛋白,蛋白經(jīng)過(guò)分解后形成氨基酸,也就是我們說(shuō)的植物源氨基酸和動(dòng)物源氨基酸。經(jīng)常會(huì )有人問(wèn),植物源氨基酸和動(dòng)物源氨基酸哪種好,針對這個(gè)問(wèn)題也出現過(guò)很多爭論,各說(shuō)各有理。實(shí)際不管是哪種來(lái)源的氨基酸,沒(méi)有好與壞之分,這個(gè)問(wèn)題好比是問(wèn)人吃肉好,還是吃魚(yú)好,還是吃大豆好。人為什么五谷雜糧、魚(yú)、肉都要吃,為什么要均衡飲食才能身體健康,就是因為不同的食物中的氨基酸組成比例不同,20種基本的氨基酸靠某一種食物不可能涵蓋的全面,或是不可能均衡,不同的氨基酸對人體都有各自的作用,對于植物也是一樣,不同來(lái)源的氨基酸組成比例不同,對植物的生理功能影響也是不一樣的。


人可以將蛋白類(lèi)食物經(jīng)過(guò)牙齒粉碎,然后進(jìn)入腸胃,經(jīng)過(guò)胃酸和腸道的胰酶分解,將蛋白質(zhì)分解成多肽、寡肽、小肽、游離氨基酸等進(jìn)行吸收。但是植物不具備這些分解功能,只能人為的分解后進(jìn)行葉面或是根部補充,雖然植物自身可以合成所需的各種氨基酸,但是受不良氣候和病蟲(chóng)害、藥害等各種逆境影響,有些氨基酸的合成受到限制或是合成功能減弱,就需要通過(guò)根部或是葉面外源的補充來(lái)調節植物達到各種生理平衡,促使植物生長(cháng)達到最佳狀態(tài),這也是我們使用氨基酸類(lèi)生物刺激素的目的。


植物源氨基酸常見(jiàn)的來(lái)源有大豆、小麥、燕麥、玉米等,動(dòng)物源蛋白來(lái)源相對比較廣泛,動(dòng)物毛發(fā)(羽毛、豬鬃等)、蠶蛹、動(dòng)物血液、內臟、皮骨、低值魚(yú)等都可以被水解成可利用的氨基酸,而同樣是植物源的所含的氨基酸比例也大不相同,動(dòng)物源的亦是如此。比如,水解動(dòng)物毛發(fā)中含胱氨酸、絲氨酸較高,水解動(dòng)物皮骨中含甘氨酸、脯氨酸較高,動(dòng)物血液里含亮氨酸、苯丙氨酸較高,玉米、小麥中則含谷氨酸較高。


不同來(lái)源的氨基酸因氨基酸的組成比例不同,對作物的效果表現是有差異的。如需要提高作物的抗逆性,含脯氨酸、甘氨酸較高的動(dòng)物皮骨來(lái)源的氨基酸是最佳的選擇,如要增加植物的木質(zhì)化、控梢、增加花青素,那含苯丙氨酸較高的動(dòng)物血液來(lái)源的氨基酸是較好的選擇,如果是綠葉、促長(cháng),那含谷氨酸較高的小麥、玉米等植物性氨基酸原料效果突出。所以說(shuō),植物源氨基酸和動(dòng)物源氨基酸沒(méi)有好壞之分,只有針對其特性,才能更好的發(fā)揮作用。



氨基酸生產(chǎn)工藝



不同的生產(chǎn)方法對氨基酸的效果也有很大影響,氨基酸的生產(chǎn)方法包括化學(xué)合成法、酶解法、微生物發(fā)酵法、水解法,目前農業(yè)上主要采用的是水解法和酶解法。


酸堿水解法

此種生產(chǎn)方法生產(chǎn)成本低,工藝相對簡(jiǎn)單,采用鹽酸、硫酸或者燒堿進(jìn)行水解處理,然后經(jīng)過(guò)中和、濃縮等工藝,最后生產(chǎn)出氨基酸,因此生產(chǎn)出的氨基酸不僅左旋氨基酸被破壞,其中通常氯離子或者鈉離子含量高。酸解時(shí)色氨酸、羥基氨基酸(絲氨酸、蘇氨酸)容易被分解;堿解時(shí)精氨酸會(huì )脫氨損失,這些氨基酸對植物有特定的生長(cháng)調節作用;且生命活性物質(zhì)如核苷酸、多肽等含量低,多數被破壞。(市面上有部分企業(yè)就是采用這種氨基酸來(lái)源)


酶解法

此種方法相對氨基酸種類(lèi)保留比較全面,植物可吸收的左旋氨基酸得到保護,寡肽含量較高,有害物質(zhì)少,在農業(yè)中應用無(wú)疑是最適合的。一些先進(jìn)的技術(shù)可以根據分子量需求進(jìn)行定向剪切,得到需要的分子量區間,如寡肽的分子量在1000道爾頓以下,更利于作物吸收利用,但技術(shù)要求比較高。



氨基酸生物刺激素的應用



氨基酸葉面肥,給大多人的第一感覺(jué)就是廉價(jià),往往跟激素聯(lián)系到一起,確實(shí)由于種種原因,目前國內生產(chǎn)的氨基酸液肥大多是采用一些氨基酸下腳料以及一些低端的原料,本身氨基酸含量低,而使用濃度又不夠(習慣的推薦和使用倍數500~800倍),造成氨基酸液肥按農業(yè)部的標準生產(chǎn)(游離氨基酸≥100g/L微量元素≥20g/L或中量元素≥30g/L),使用效果微乎其微,一些企業(yè)只能是添加植物生長(cháng)調節劑來(lái)增加效果。


一般認為蛋白質(zhì)是由51個(gè)以上的氨基酸構成,通常將由11~50個(gè)氨基酸組成的稱(chēng)為多肽,將由2~10個(gè)氨基酸構成的稱(chēng)為寡肽(也稱(chēng)低聚肽、小肽),單個(gè)的氨基酸也叫游離氨基酸,游離氨基酸的相對分子量最小,也就是我們農業(yè)部登記氨基酸水溶肥料要求的那種。理論上會(huì )認為分子量越小越是容易被吸收,但可能不完全是那樣,十幾種不同的游離態(tài)氨基酸在被植物吸收過(guò)程中會(huì )有競爭和拮抗,就像我們熟知的十六種營(yíng)養元素那樣,相互促進(jìn)、競爭、拮抗。


雖然多肽、寡肽和氨基酸都是由蛋白質(zhì)逐步分解而來(lái),但寡肽具有氨基酸所不具備的獨特的生理功能(生長(cháng)調節、抗病等),更容易被植物吸收,且不消耗自身能量。寡肽、多肽也是植物內源激素,在植物發(fā)育過(guò)程中起到重要的作用,多肽激素的作用機理十分復雜,僅是寡肽就可以有成千上萬(wàn)種不同的組合。


一個(gè)功能性很強的氨基酸生物刺激素,不僅是含氨基酸及寡肽、多肽那么簡(jiǎn)單,很多國外企業(yè)會(huì )在總氨基酸的基礎上,再添加一些可以增加功能的生物活性物質(zhì),如氨基酸的衍生物、維生素系列,甜菜堿、海藻等植物提取物,充分利用這些活性物質(zhì)的功能性,配合氨基酸,發(fā)揮更大的作用。


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