不同提取工藝制備的海藻肥中甜菜堿含量的比較

袁蕊 王學(xué)江 李峰

摘要[目的]測(cè)定不同提取工藝制備的海藻肥中甜菜堿含量。[方法]設(shè)計(jì)試驗(yàn)比較重量法和非水滴定法的準(zhǔn)確度，并采用重量法測(cè)定了不同工藝制備的海藻肥中甜菜堿的含量。[結(jié)果]不同工藝制備的海藻肥中甜菜堿含量最高為18.76 mg/mL，堿提取工藝制備的海藻肥中甜菜堿含量最低為10.60 mg/mL。[結(jié)論] 生物方法提取的海藻肥中甜菜堿活性成分損失少，而化學(xué)方法提取的海藻肥中甜菜堿活性成分損失大。

關(guān)鍵詞海藻肥；不同工藝；甜菜堿；重量法；非水滴定法

中圖分類號(hào)S142+.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2017）21-0129-02

Comparison of Betaine Content in Seaweed Fertilizers Prepared by Different Extraction Processes

YUAN Rui，WANG Xuejiang，LI Feng

（Wuzhoufeng Agricultural Science and Technology Co.， Ltd.，Yantai，Shandong 264000）

Abstract[Objective] The aim is to determine betaine content in seaweed fertilizers prepared by different extraction processes. [Method] The accuracy of gravimetric method and nonaqueous titration was compared by designed experiment. The content of betaine in seaweed fertilizers prepared by different process was determined by gravimetric method. [Result] The betaine content of microbiological extracting seaweed fertilizers prepared by different extraction processes was the highest，which was 18.76 mg/mL， and betaine content in the alkali extracting seaweed fertilizers was the lowest，which was 10.60 mg/mL. [Conclusion] The loss of betaine active ingredient in biological extracting seaweed fertilizers was less， while the loss of betaine active ingredient in chemical extracting seaweed fertilizers was more.

Key wordsSeaweed fertilizers；Different extraction processes；Betaine；Gravimetric method；Nonaqueous titration

海藻肥是以天然海藻為原料直接生產(chǎn)加工或配以一定數(shù)量的氮磷鉀以及微量元素，經(jīng)物理或生化方法精制而成的一種肥料，其在提高作物品質(zhì)、增加抗性和提高產(chǎn)量方面的作用已被大量實(shí)踐證明[1-3]，其核心物質(zhì)是海藻提取物。海藻提取物中除保留了海藻中豐富的K、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、I等礦物質(zhì)及維生素外，還保留了海藻中的天然活性成分，如海藻多糖、酚類多聚化合物、甘露醇、甜菜堿、植物自然生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)等[4-7]。甜菜堿是普遍存在于海洋藻類中的季胺鹽物質(zhì)，是海藻植物促生長(zhǎng)劑中的類細(xì)胞激動(dòng)素化合物之一。大量研究表明，甜菜堿可能參與了植物體內(nèi)的各種化學(xué)物質(zhì)的運(yùn)輸，充當(dāng)大分子的組分，提高生物體細(xì)胞對(duì)干旱、高濕、高鹽和高滲環(huán)境的耐受力的作用[8-10]。

目前測(cè)定甜菜堿含量的方法包括紫外分光光度法[11]、凱氏定氮法[12]、高氯酸非水滴定法[13]、高效液相色譜法[14]、薄層掃描法[15]、重量法[16]、紅外光譜法[12]等。各種方法均有其優(yōu)缺點(diǎn)，綜合考慮方法的復(fù)雜度以及對(duì)設(shè)備、操作人員的要求，重量法與高氯酸非水滴定法的測(cè)定結(jié)果較準(zhǔn)確，操作簡(jiǎn)單、快速，便于推廣。筆者對(duì)五洲豐農(nóng)業(yè)科技有限公司采取堿提取、酶提取以及微生物提取方式制備的海藻肥中的甜菜堿進(jìn)行測(cè)定，以期為海藻肥制定質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)及其質(zhì)量評(píng)價(jià)提供可靠的檢驗(yàn)方法。

1材料與方法

1.1儀器與設(shè)備

電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司），電子天平（梅特勒托利多儀器有限公司），磁力攪拌器（常州智博瑞儀器制造有限公司），250 mL燒杯，50 mL量筒，50 mL容量瓶，移液槍，4號(hào)垂熔漏斗。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1重量法測(cè)定甜菜堿含量。

在一定的 pH（2.0 ～6.5）條件下，甜菜堿與四苯硼鈉定量反應(yīng)生成白色沉淀，通過沉淀質(zhì)量可以計(jì)算出樣品中甜菜堿含量。

1.2.1.1藥品與試劑。

甜菜堿標(biāo)準(zhǔn)品（北京百靈威科技有限公司，含量98%），不同工藝提取的海藻肥，1%（W/V）氯化鋁，0.1 mol/L HCl，1%（W/V）醋酸，

2%四苯硼鈉（四苯硼鈉2 g溶解在100 mL水中，加氫氧化鋁0.5 g，振搖1 h）。

甜菜堿標(biāo)準(zhǔn)溶液：稱取甜菜堿標(biāo)準(zhǔn)品配制濃度為2 mg/mL的溶液。

1.2.1.2測(cè)定方法。

吸取1 mL待測(cè)液加0.1 mol/L HCl 2 mL，然后慢慢滴加2%四苯硼鈉溶液15 mL和1%氯化鋁溶液2 mL，放置5 min，用4號(hào)垂熔漏斗過濾。沉淀用1%醋酸洗3次，每次3～5 mL，然后在80 ℃干燥3 h，稱重。

按下式計(jì)算樣品中甜菜堿含量：

甜菜堿含量（%）=26.8W/B（1）

甜菜堿含量（mg/mL）=268W/V[17-18]（2）

式中，W為甜菜堿四苯硼鈉沉淀的重量（g）；

B為樣品重量（g）；

26.8=（甜菜堿的分子量 /甜菜堿四苯硼鈉沉淀的分子量）×100；

V為吸取待測(cè)液體積（mL）；

268=（甜菜堿的分子量 /甜菜堿四苯硼鈉沉淀的分子量）×1 000。

1.2.2非水滴定法測(cè)定甜菜堿含量。

甜菜堿在水溶液中呈中性，無法在水溶液中用酸堿滴定法直接測(cè)定其含量。但以冰醋酸作為溶劑，HClO4為滴定劑，則能準(zhǔn)確滴定。以結(jié)晶紫為指示劑，滴定終點(diǎn)時(shí)溶液由紫色變?yōu)樗{(lán)色。

1.2.2.1藥品與試劑。

甜菜堿標(biāo)準(zhǔn)品（北京百靈威科技有限公司，含量98%），不同工藝提取的海藻肥，冰乙酸，醋酸酐，結(jié)晶紫指示劑，0.1 mol/L高氯酸標(biāo)準(zhǔn)溶液（賽默飛世爾科技有限公司）。

2%結(jié)晶紫指示液的配制：準(zhǔn)確稱取0.2 g結(jié)晶紫，用冰乙酸定容至100 mL。

1.2.2.2測(cè)定方法。

滴定：吸取2 mL待測(cè)液置于250 mL燒杯中，分別量取50 mL的冰醋酸和2 mL乙酸酐加入到燒杯中，攪拌均勻。將燒杯中加入2～3滴0.2%結(jié)晶紫指示劑，用高氯酸標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行滴定，滴定的同時(shí)用磁力攪拌器攪拌。當(dāng)溶液顏色由紫色變?yōu)樗{(lán)綠色時(shí)即為終點(diǎn)，記錄消耗的高氯酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積V1（mL）。同時(shí)做空白試驗(yàn)，記錄消耗的高氯酸溶液的體積V0（mL）。

根據(jù)以下公式計(jì)算甜菜堿的含量：

甜菜堿含量（%）=[c（V1 -V0）×M×100]（m×1 000）（3）

甜菜堿含量（mg/mL）=[c（V1-V0）×M]/V（4）

式中，V0 =0.05 mL；

V1為消耗的高氯酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積（mL）；

V為吸取的待測(cè)液的體積（mL）；

c為高氯酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度（mol/L）；

m為樣品的質(zhì)量（g）；

M為甜菜堿的摩爾質(zhì)量117.11（g/mol）。

1.3驗(yàn)證及精密度試驗(yàn)

按上述2種方法，稱取甜菜堿標(biāo)準(zhǔn)品 5份適量，做驗(yàn)證試驗(yàn)，并計(jì)算精密度。

1.4樣品測(cè)定

取不同工藝海藻肥按重量法重復(fù)測(cè)定3次，計(jì)算甜菜堿含量。

1.5回收率測(cè)定

取已測(cè)含量的微生物發(fā)酵海藻肥5份，分別加入甜菜堿標(biāo)準(zhǔn)溶液1、2、3、4、5 mL，按重量法測(cè)定，計(jì)算回收率。

2結(jié)果與分析

2.1重量法和非水滴定法測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)品甜菜堿含量

由表1可知，5次重復(fù)測(cè)定的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，重量法為0.13%，非水滴定法為0.28%，重量法有更好的重復(fù)性。相比較而言，重量法測(cè)得的結(jié)果更接近甜菜堿含量的實(shí)際值。非水滴定法測(cè)定的甜菜堿含量比重量法測(cè)定的甜菜堿含量高，原因可能是，該方法采用結(jié)晶紫為指示劑，滴定終點(diǎn)的確定存在誤差；甜菜堿強(qiáng)烈的吸濕性導(dǎo)致了滴定終點(diǎn)誤差[20]。

2.2不同工藝提取的海藻肥中甜菜堿含量

不同工藝制備的海藻肥中，微生物發(fā)酵工藝制備的海藻肥中甜菜堿含量最高為18.76 mg/mL，堿提工藝制備的海藻肥中甜菜堿含量最低為10.60 mg/mL。堿提取、酶提取和微生物提取RSD分別為0.11%、0.13%、0.14%，表明該方法重復(fù)性良好。不同提取工藝制備的海藻肥中甜菜堿含量差別顯著，采用堿提法制備的海藻肥中甜菜堿含量顯著低于微生物發(fā)酵、酶提取2種工藝制備的海藻肥中甜菜堿含量。考慮是生物方法提取的海藻肥活性成分損失少，而化學(xué)方法提取的海藻肥活性成分損失大的原因。

2.3回收率試驗(yàn)由表3可以看出，5次重復(fù)測(cè)定的平均加標(biāo)回收率是99.5%，說明重量法能準(zhǔn)確地測(cè)定海藻肥中甜菜堿的含量。

3討論

甜菜堿的檢測(cè)方法主要有光度法和色譜法等，光度法耗時(shí)長(zhǎng)并且重復(fù)性差，色譜法需要昂貴的設(shè)備以及復(fù)雜的前處理。由于甜菜堿在海洋藻類中的含量很低，很多企業(yè)不具備高端的檢測(cè)設(shè)備和技術(shù)，因此也很少了解和公開自己海藻液產(chǎn)品中的甜菜堿含量。根據(jù)試驗(yàn)條件采用重量法測(cè)定海藻肥中甜菜堿含量，該方法操作快速，且試劑均為常見試劑，試驗(yàn)操作簡(jiǎn)便，便于推廣使用，尤其適合中小型企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量分析，此方法檢測(cè)海藻植物促生長(zhǎng)劑中甜菜堿含量準(zhǔn)確和方便，對(duì)該產(chǎn)業(yè)也是很好的促進(jìn)。對(duì)于水溶性較好的海藻肥可直接溶于水后測(cè)定，水溶性差的則根據(jù)實(shí)際情況對(duì)樣品進(jìn)行處理。

堿提取所需反應(yīng)溫度高于其他2種工藝，反應(yīng)所需pH 9～12，反應(yīng)條件較苛刻，酶提取和微生物提取所需反應(yīng)溫度、pH等條件溫和，其中所含生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)等海藻活性成分含量均高于堿提取。五洲豐農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn)的海藻肥產(chǎn)品，所添加的海藻液均為微生物發(fā)酵或酶提取，溫和的生物方法制備的海藻液富含天然植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)，可顯著提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，促進(jìn)作物生長(zhǎng)，使農(nóng)民增產(chǎn)增收。

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