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      氨基酸功能詳解

       2021-12-03    與土壤對話

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



      氨基酸對作物生長的作用



      不同的氨基酸對作物的生理功能不同,但又具有協同性,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,調節開放氣孔,對病菌有抵御作用。


      精氨酸:增強根系發育,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:提高種子發芽,蛋白質的合成,并在壓力時期的生長提供氮。


      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;提高種子發芽,促進葉片光合作用,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, 增加作物糖的含量,天然金屬螯合劑。


      組氨酸:調節氣孔開放,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,芳香味的前體物質。


      賴氨酸: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:促進木質素的合成,花青素合成的前體物質。


      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,促進發芽。


      蘇氨酸:提高耐受性和昆蟲病蟲危害,提高腐殖化進程。


      色氨酸:內源激素生長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。


      纈氨酸:提高種子發芽率,改善作物風味。


      上面是關于氨基酸在植物生長中的作用簡單介紹,如果詳細的內容可能需要很厚的一本書才能介紹全面,不過目前還沒發現有這樣的書籍。了解了氨基酸的作用,根據這些特性才能有針對性的去開發和應用,才能更好的發揮氨基酸類生物刺激素的功能。



      植物源&動物源氨基酸



      蛋白分為植物性蛋白和動物性蛋白,蛋白經過分解后形成氨基酸,也就是我們說的植物源氨基酸和動物源氨基酸。經常會有人問,植物源氨基酸和動物源氨基酸哪種好,針對這個問題也出現過很多爭論,各說各有理。實際不管是哪種來源的氨基酸,沒有好與壞之分,這個問題好比是問人吃肉好,還是吃魚好,還是吃大豆好。人為什么五谷雜糧、魚、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。


      人可以將蛋白類食物經過牙齒粉碎,然后進入腸胃,經過胃酸和腸道的胰酶分解,將蛋白質分解成多肽、寡肽、小肽、游離氨基酸等進行吸收。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,就需要通過根部或是葉面外源的補充來調節植物達到各種生理平衡,促使植物生長達到最佳狀態,這也是我們使用氨基酸類生物刺激素的目的。


      植物源氨基酸常見的來源有大豆、小麥、燕麥、玉米等,動物源蛋白來源相對比較廣泛,動物毛發(羽毛、豬鬃等)、蠶蛹、動物血液、內臟、皮骨、低值魚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,動物源的亦是如此。比如,水解動物毛發中含胱氨酸、絲氨酸較高,水解動物皮骨中含甘氨酸、脯氨酸較高,動物血液里含亮氨酸、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、甘氨酸較高的動物皮骨來源的氨基酸是最佳的選擇,如要增加植物的木質化、控梢、增加花青素,那含苯丙氨酸較高的動物血液來源的氨基酸是較好的選擇,如果是綠葉、促長,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,植物源氨基酸和動物源氨基酸沒有好壞之分,只有針對其特性,才能更好的發揮作用。



      氨基酸生產工藝



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


      酸堿水解法

      此種生產方法生產成本低,工藝相對簡單,采用鹽酸、硫酸或者燒堿進行水解處理,然后經過中和、濃縮等工藝,最后生產出氨基酸,因此生產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。酸解時色氨酸、羥基氨基酸(絲氨酸、蘇氨酸)容易被分解;堿解時精氨酸會脫氨損失,這些氨基酸對植物有特定的生長調節作用;且生命活性物質如核苷酸、多肽等含量低,多數被破壞。(市面上有部分企業就是采用這種氨基酸來源)


      酶解法

      此種方法相對氨基酸種類保留比較全面,植物可吸收的左旋氨基酸得到保護,寡肽含量較高,有害物質少,在農業中應用無疑是最適合的。一些先進的技術可以根據分子量需求進行定向剪切,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就是廉價,往往跟激素聯系到一起,確實由于種種原因,目前國內生產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部的標準生產(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,一些企業只能是添加植物生長調節劑來增加效果。


      一般認為蛋白質是由51個以上的氨基酸構成,通常將由11~50個氨基酸組成的稱為多肽,將由2~10個氨基酸構成的稱為寡肽(也稱低聚肽、小肽),單個的氨基酸也叫游離氨基酸,游離氨基酸的相對分子量最小,也就是我們農業部登記氨基酸水溶肥料要求的那種。理論上會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氨基酸在被植物吸收過程中會有競爭和拮抗,就像我們熟知的十六種營養元素那樣,相互促進、競爭、拮抗。


      雖然多肽、寡肽和氨基酸都是由蛋白質逐步分解而來,但寡肽具有氨基酸所不具備的獨特的生理功能(生長調節、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,在植物發育過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種不同的組合。


      一個功能性很強的氨基酸生物刺激素,不僅是含氨基酸及寡肽、多肽那么簡單,很多國外企業會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,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的功能性,配合氨基酸,發揮更大的作用。


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