续上篇:
三、聚谷氨酸指标稳定才是判断优劣标准
聚谷氨酸经过对发酵工艺优化,并对其发酵产物进行高效液相色谱(HPLC)分析。结果表明,最佳培养基配方是葡萄糖,蛋白胨,味精,pH值7.5,HPLC分析表明,γ-PGA是谷氨酸的一种聚合物,其水解产物只有一种氨基酸。
葡萄糖和蔗糖做为碳源的γ-PGA的产量比麦芽糖等其他碳源相对较好,可能是葡萄糖和蔗糖作为培养基的碳源比较有利于菌体的发酵反应,结合经济条件考虑,选择葡萄糖为最佳碳源比较合适。聚谷氨酸规范检测方法聚谷氨酸下游企业大部分没有检测能力,因此无法获得产品是否合格,这样就出现劣币逐良币,聚谷氨酸检测以“高效液相色谱或者氨基酸自动分析仪”检测是较为科学的,目前很多用酒精法也就是醇沉法检测,这个检测出的结果准确度不高,因为发酵液中有很多氨基酸衍生物、有机质,以干物质除以比重得出数据就会指标虚高,也就是这种放法检测35g/L,用液相色谱检测可能25g/L都不到。
一般情况下,聚谷氨酸的纯度是衡量一个企业技术研发水平高低的标准。聚谷氨酸一般添加在有机水溶肥料产品中做登记。NT/T3831—2021《有机水溶肥料通用要求》,标准规定了含聚谷氨酸有机水溶肥料的术语和定义;原料要求(以聚谷氨酸等为主要原料,添加适量氮、磷、钾大量元素或钙、镁中量元素或铜、铁、锰、锌、硼、钼微量元素加工而成);指标要求(至少应标明其所含聚谷氨酸等主要成分及含量、pH、水分(固体)、水不溶物、有毒有害成分限量等)。NT/T3039—2016《水溶肥料聚谷氨酸含量的测定》,标准规定了聚谷氨酸的检验方法及规则。
聚谷氨酸三种检测方法:
1.减重法测试:减重法测试目前使用较为广泛,尤其是在终端判定上。部分营销人员借用析出法判定聚谷氨酸的真伪,实际上这种操作是不正确的,析出与否和分子量是有一定的关系。原理:采用高纯度的乙醇析出聚谷氨酸,通过烘箱烘干,获得析出物的重量,计算聚谷氨酸的含量。优势:测试操作简单,基本不需复杂的实验设备仪器,成本较低,此方法被大部分中小企业所使用,也被早期市场应用时,作为判断聚谷氨酸状态的一种简易手段。问题:测试误差太大,误差率50%-100%,因此该方法未被行业主要聚谷氨酸生产企业所认可。
2.液相法测试:液相检测法目前专业聚谷氨酸生产企业比较认同的一种检测方法,检测的依据为:QB/T 5189-2017 《γ-聚谷氨酸》轻工行业标准。原理:以硫酸钠为流动相,以不同含量的γ-聚谷氨酸标准溶液紫外吸收值为检测对象,利用高效液相色谱法测定γ-聚谷氨酸的含量。优势: 含量测试校对较为稳定准确,误差较小;行业认可度高,方便与客户进行对标测试。问题:测试过程相对较为繁琐,测试手法要求具有专业水准,需要一定的经验;配件及标准品存在损耗,检测成本较高,但具有更专业性。武汉光华时代生物科技有限公司使用的就是液相检测法。
3.氨基酸法测试:水溶性肥料中,聚谷氨酸含量的测定采用氨基酸自动分析仪法测试:NY/T 3039-2016《水溶肥料聚谷氨酸含量的测定》。原理:分别测试试样中,经盐酸溶液水解后的和未经水解的游离氨基酸的含量,两者之间的差即为聚谷氨酸的含量。仪器:氨基酸自动分析仪、恒温振荡箱、恒温干燥箱、离心机、水解管及封管装置、蒸干装置等。
4.结论: 三种聚谷氨酸的测试方法,均有其应用场景和存在的弊端。
·终端快速判定大分子聚谷氨酸的,可以用无水乙醇(95%纯度酒精),分子量越小,絮凝度越差,低分子量的呈乳白色液体,无法絮凝;
肥料生产企业为了保证产品质量的合规性,可优先考虑采用液相色谱法检测,准确度较高,也是行业通行的标准;
·聚谷氨酸的终端应用上,尤其是含聚谷氨酸的水溶性肥料或含聚谷氨酸的复合型肥料,可参考农业部标准执行。
聚谷氨酸粉剂一般有两种生产工艺
喷雾干燥和盐析法提取。喷雾干燥产品优点是速溶性、全溶性,缺点是获得纯度不高,但含量20-25%,足够农业使用了。盐析法产品优点是,获得纯度高,一般在50%-90%以上,多在化妆品行业应用,缺点是获得产品溶解性差,不适合农业上做高端固体水溶肥使用。γ-聚谷氨酸是氨基酸聚合而成的多肽,属于热敏物质,多肽在高温下容易变性失活导致其空间结构被破坏,变性后多肽不溶于水,失去原有功效和生物活性。因此那种方法都要注意温度控制。
四、聚谷氨酸在农业领域的功能
1.强亲水性与保水能力:降低土壤入渗率,减少水分下渗,提高土壤的饱和含水率,降低饱和导水率,增大土壤孔隙度。漫淹于土壤中时,会在植株根毛表层形成一层薄膜,不但具有保护根毛的功能,更是土壤中养份、水份与根毛亲密接触的最佳输送平台,能很有效率的提高肥料的溶解、存储、输送与吸收。阻止硫酸根、磷酸根、草酸根与金属元素产生沉淀作用,使作物能更有效的吸收土壤中磷、钙、镁及微量元素。促进作物根系的发育,加强抗病性。
2.平衡土壤酸碱值:对酸、碱具有绝佳缓冲能力,可有效平衡土壤酸碱值,避免长期使用化学肥料所造成的酸性土质。起到保肥作用,抑制硝氮、铵氮向土壤深层淋失。
3.可结合沉淀有毒重金属:对Pb+2、Cu+2、Cd+2、Cr+3、Al+3、As+4等有毒重金属有极佳的螯合效果。
4.增强植物抗逆能力:整合植物营养、土壤中的水活成份,可增强抵抗由土壤传播的植物病原所引起的症状。
5.促进增产:通过保持土壤水分含量、增强作物营养。
(待续,篇幅有限,下篇继续分享)