14375-45-2 / 脫落酸的制備

背景及概述^[1][2]

脫落酸是植物五大天然生長調(diào)節(jié)劑之一。它在植物的生長發(fā)育中起多方面的作用，在農(nóng)業(yè)上有廣闊的應用前景，可以提高植物的抗旱和耐鹽力，對開發(fā)利用低產(chǎn)田以及植樹造林、綠化沙漠等有極高的價值；脫落酸還是抑制種子萌發(fā)的有效抑制劑，因此可以用于種子貯藏，保證種子、果實的貯藏質(zhì)量；此外，脫落酸還能引起葉片氣孔的迅速關(guān)閉，可用于花的保鮮，調(diào)節(jié)花期，促進生根等，在花卉園藝上有較大的應用價值。

然而由于植物體中脫落酸含量極低，從中提取不可行；人工合成的外消旋型脫落酸是天然型和非天然型脫落酸的混合物，需拆分，不僅價格昂貴，而且生理活性低，極大地限制了它的研究應用。

理化性質(zhì)及結(jié)構(gòu)^[1]

脫落酸（AbscisicAcid，縮寫為ABA)是植物五大天然生長調(diào)節(jié)劑之一。脫落酸可以刺激乙烯的產(chǎn)生，催促果實成熟，并抑制脫氧核糖核酸和蛋白質(zhì)的合成。天然脫落酸（ABA）又名S?誘抗素，是一種具有倍半萜羧酸結(jié)構(gòu)的植物天然生長調(diào)節(jié)物質(zhì)，是植物體的“抗逆免疫因子”。

國內(nèi)外大量的研究證明，S?誘抗素能夠啟動植物本身的抗逆基因，誘導激活植物體內(nèi)的抗逆免疫系統(tǒng)，提高植物自身對干旱、寒冷、病蟲害、鹽堿的抗性，是植物體的“抗逆免疫因子”。脫落酸作為一種新型的生物農(nóng)藥，它的使用可減少化學農(nóng)藥的施用量，提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，保護生態(tài)資源，維護人類健康。

脫落酸

應用^[3]

脫落酸是植物重要生長調(diào)節(jié)劑，是平衡植物內(nèi)源激素和有關(guān)生長活性物質(zhì)代謝的關(guān)鍵因子，具有促進植物平衡吸收水、肥和協(xié)調(diào)體內(nèi)代謝的能力，可有效調(diào)控植物的根/冠和營養(yǎng)生長與生殖生長，對提高農(nóng)作物的品質(zhì)、產(chǎn)量具有重要作用。脫落酸是一個市場前景非常好的產(chǎn)品，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上有廣闊的應用前景，能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。目前脫落酸在市場上的價格依然很高，無論是在國內(nèi)還是國際市場，脫落酸產(chǎn)品都將會長期處于供不應求的局面。

制備^[2]

為了解決和滿足脫落酸應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，近年來，利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)脫落酸受到關(guān)注，目前微生物發(fā)酵所用菌種以灰葡萄孢霉菌居多，例如，1982年，日本MarumoS等找到一種脫落酸產(chǎn)生菌-灰葡萄孢，該菌發(fā)酵7天可以積累52μg/g的脫落酸；1993年，吳少伯等報道用灰葡萄孢固體發(fā)酵方法產(chǎn)生脫落酸產(chǎn)量僅為29ng/mL；1995年，莫才清等報道從土壤中篩選出產(chǎn)脫落酸的真菌-灰葡萄孢霉菌，產(chǎn)量為18μg/mL。為了提高灰葡萄孢霉菌發(fā)酵生產(chǎn)脫落酸的產(chǎn)量，人們對發(fā)酵培養(yǎng)基及發(fā)酵工藝進行了不同方面的優(yōu)化及改進。

例如，2007年，張卉等利用正交試驗對脫落酸產(chǎn)生菌的發(fā)酵條件進行優(yōu)化，確定出了使脫落酸產(chǎn)量提高的最佳組合，但其產(chǎn)量提升的幅度不是最高；2002年，鄭珩等報道在發(fā)酵培養(yǎng)基中添加營養(yǎng)物質(zhì)玉米粉、前體物質(zhì)檸檬酸三鈉以及改變葡萄糖與蔗糖的比例等可以提高灰葡萄孢霉菌發(fā)酵產(chǎn)脫落酸的產(chǎn)量，但所加入前體物質(zhì)的濃度較高，使用量大，造成資源的浪費。

公開號為CN101041837B的專利申請公開了一種在發(fā)酵過程中流加肌醇解除葡萄糖阻遏的工藝來制備天然脫落酸的方法，可使脫落酸的產(chǎn)量提高；公開號為CN1067724C的專利通過改造現(xiàn)有脫落酸產(chǎn)生菌，改變培養(yǎng)基配方，改液體批次發(fā)酵工藝為連續(xù)流加補料出料，添加關(guān)鍵底物的方法來提高脫落酸的產(chǎn)量；在發(fā)酵過程中流加乙酰輔酶A作為菌株合成脫落酸的前體物質(zhì)，同時，添加生物表面活性劑吐溫-20改善發(fā)酵液的溶氧狀況來制備天然脫落酸的方法來提高脫落酸的產(chǎn)量，但肌醇和乙酰輔酶A價格相對昂貴，不利于節(jié)約成本。

真菌固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)脫落酸的方法，與液體發(fā)酵相比，脫落酸產(chǎn)量明顯提高。雖然以上現(xiàn)有技術(shù)在一定程度上提高了脫落酸的發(fā)酵產(chǎn)量，但發(fā)酵工藝繁瑣，發(fā)酵產(chǎn)生的副產(chǎn)物較多，對氧的利用不充分；另外，添加的促進物質(zhì)成本較高，不利于企業(yè)的后續(xù)推廣；同時，脫落酸固態(tài)發(fā)酵操作復雜，不適于企業(yè)大規(guī)模的生產(chǎn)。

脫落酸發(fā)酵液經(jīng)板框過濾得到板框濾液，pH調(diào)至4.9，用截留分子量為3000的超濾膜處理，得到超濾透析液，超濾透析液通過截留分子量為100的納濾膜進行濃縮，得到濃縮液，濃縮液經(jīng)酸化后加乙酯萃取，將萃取液濃縮至60mg/ml，然后添加二氯甲烷，經(jīng)硅膠柱層析吸附雜質(zhì)，得到的層析液減壓濃縮，真空度為-0.084Mpa，夾套循環(huán)水溫度為60℃，料溫為40℃，冷卻結(jié)晶、過濾、干燥得到含量為96%的脫落酸產(chǎn)品。

主要參考資料

[1]孫宏順, 李玉龍, 徐宏, 許寧, & 張繼東. 一種天然脫落酸的提純方法.

[2]鄭珩，余永柱，&張彥. 一種分離純化天然型脫落酸的方法.

[3]蘇振峰, 王慶國, 李艷華, 賈夢奇, 王龍龍, & 張興榮. 一種提高天然脫落酸發(fā)酵產(chǎn)量的方法.