用于测量水溶肥料中岩藻多糖含量的方法与流程

1.本发明涉及水溶肥料检测技术领域，具体地涉及用于测量水溶肥料中岩藻多糖含量的方法。


背景技术：

2.海藻是海洋有机物初级生产者，在恶劣的海洋环境中，海藻富含钙、铁、锰、锌等矿质营养元素，海藻酸、褐藻淀粉、岩藻多糖、木聚糖、葡聚糖等多糖组分，糖醇、氨基酸、维生素、细胞色素、甜菜碱、酚类等各种化合物，以及生长素、细胞分裂素、赤霉素等天然激素类物质。因此，海藻提取物是一种非常重要的生物刺激剂，具有促进作物生长，提高果实质量，增强作物抗逆性，改良土壤结构、提高肥力等功效，被广泛应用于农业生产领域。与化学肥料相比，海藻肥具有安全无毒、营养高效、环境友好的优势，已经成为肥料制造领域的热门产品。
3.岩藻多糖是一种含有岩藻糖和硫酸基团的水溶性杂多糖，在海带、裙带菜、泡叶藻、墨角藻等褐藻植物中都有广泛分布，占藻体干重的1-20％，是褐藻中继褐藻胶后第二大含量较高的活性成份。岩藻多糖是岩藻糖，经过硫酸酯化后形成α-l-岩藻糖-4-硫酸酯。此外还有半乳糖、鼠李糖、木糖、葡萄糖醛酸等。其中，岩藻糖是岩藻多糖的特征性指标。
4.岩藻多糖具有多种独特的生物活性，如保湿、抗病毒、抗氧化和增强机体免疫机能等，在农业生产领域的功效包括诱导植物抗逆性，如抑制烟草花叶病毒侵染，提高作物抗旱、耐盐性等。
5.大部分生物刺激剂是混合物，检测方法落后，无法证明具体活性成份，再加上肥料行业竞争较激烈，行业盈利能力降低，导致肥料企业极少引入先进的检测方法，各种寡糖、多酚、海藻酸、聚谷氨酸等甲壳提取物、植物提取物、微生物代谢物等在肥料中检测难度更大，检测方法落后，无法自证“清白”。同时节能减排、减肥增效是肥料行业发展中的重要要求，肥料产品先行，标准滞后，已成为亟需解决的问题。只有规范和完善肥料的检测评价体系，才能规范行业行为，促进肥料产业继续蓬勃发展。
6.海藻源生物刺激剂市场增长迅速，但是同样存在成份复杂，功效不明确，质量参次不齐等问题，已进入发展瓶颈，缺乏理论和技术创新。目前较为成熟的岩藻多糖检测方法只有水产行业标准(sc/t 3404-2012)和中国医药保健品进出口商会团体标准(植物提取物岩藻多糖)中规定岩藻多糖检测方法，均采用高效液相色谱法检测特征性成份岩藻糖含量。
7.例如，中国专利申请cn104280490a公开了一种褐藻多糖硫酸酯的质量分析方法，该方法利用hplc-柱后衍生-荧光检测法对褐藻多糖硫酸酯进行含量分析，其色谱条件为：色谱柱采用至少一根以上适合多糖的分离范围为 2,000-1,000,000道尔顿的色谱柱组成；流动相采用磷酸二氢钾缓冲液-乙腈 (87:17，v/v)；hplc柱温为室温；流速为0.1ml/min-1.0ml/min。不过高效液相色谱的方法操作复杂，分析成本高，样品需要衍生化后进行色谱分析，虽然检测高纯度样品效果较好，受干扰因素小，但不适合成份复杂、含量低样品的检测。
8.背景技术中的信息仅仅在于说明本发明的总体背景，不应视为承认或以任何形式暗示这些信息构成本领域一般技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

9.为解决现有技术中的技术问题，本发明首次采用薄层色谱法进行岩藻糖定性分析，判定样品中含有岩藻糖后，进一步进行定量检测。本发明的定量检测以岩藻糖的含量作为指标，通过预处理，仅需采用简单比色即可准确地得到岩藻糖的含量，由此得到水溶肥料中岩藻多糖的含量，进而评估水溶肥料的质量。本发明优化了定量检测条件，能够有效排除水溶肥料中各种物料 (大量元素、微量元素以及有机物)对岩藻糖含量检测的干扰，真实客观反映水溶肥料中岩藻多糖的含量，且方法具有普遍适用性。具体地，本发明包括以下内容。
10.本发明的第一方面，提供一种用于测量水溶肥料中岩藻多糖含量的方法，其至少包括以下定量分析步骤：
11.a1样品前处理步骤，将样品溶解于第一酸性溶液进行处理，过滤后，将滤液移至透析袋进行透析，透析结束后将透析袋内的溶液定为待测液，其中所述第一酸性溶液为能够将水溶肥料中除岩藻多糖之外的多糖降解的酸性溶液；
12.a2取待测液在冰浴条件下加入第二酸性溶液混匀，然后在沸水浴中处理10-20分钟，迅速冷却后，加入l-盐酸半胱氨酸显色溶液，通过吸光度值测定待测液中岩藻糖的浓度，由岩藻糖的浓度确定样品中岩藻多糖含量，所述第二酸性溶液为能够将岩藻多糖降解为岩藻糖的酸性溶液。
13.根据本发明所述的用于测量水溶肥料中岩藻多糖含量的方法，优选地，进一步包括定性分析步骤：
14.b1使用强酸对样品高温处理，离心后取上清液备用；
15.b2将所述上清液点样于薄层板中，利用展开剂展开后进行显色，根据显色结果判断样品中是否存在岩藻多糖。
16.根据本发明所述的用于测量水溶肥料中岩藻多糖含量的方法，优选地，步骤b1中的强酸选自硫酸、硝酸或三氟乙酸中的至少一种。
17.根据本发明所述的用于测量水溶肥料中岩藻多糖含量的方法，优选地，所述第一酸性溶液为浓度为0.05-0.3mol/l的盐酸，其处理条件为室温静置 0.5-3小时。
18.根据本发明所述的用于测量水溶肥料中岩藻多糖含量的方法，优选地，第二酸性溶液选自硫酸、硝酸或三氟乙酸中的至少一种。
19.根据本发明所述的用于测量水溶肥料中岩藻多糖含量的方法，优选地，透析袋的截留分子量为500-5000d。
20.根据本发明所述的用于测量水溶肥料中岩藻多糖含量的方法，优选地，在b2中，展开剂为正丁醇-水-乙醇混合液，显色剂为乙醇-硫酸混合液。
21.根据本发明所述的用于测量水溶肥料中岩藻多糖含量的方法，优选地，第二酸性溶液浓度为80％-90％，加入的体积为4-6ml。
22.根据本发明所述的用于测量水溶肥料中岩藻多糖含量的方法，优选地，所述方法进一步包括绘制标准曲线的步骤，其中以岩藻糖溶液为标准溶液，其浓度为0-200μg/ml。
23.根据本发明所述的用于测量水溶肥料中岩藻多糖含量的方法，优选地，所述水溶肥料为包含海藻提取物的肥料。
24.本发明的第二方面，提供一种用于评价水溶肥料质量的方法，其包括测量水溶肥料中岩藻多糖含量的步骤。
25.本发明首先通过确定岩藻多糖中特征性成份岩藻糖定性鉴别方法，证明样品中存在岩藻多糖，然后确定了最佳的定量检测的样品前处理条件，排除了水溶肥料中一些物料如腐殖酸类、无机盐及氨基酸等有机物对岩藻糖含量检测的干扰，同时该方法操作简单，安全可靠，分析成本低，稳定性高，重复性好，可以满足肥料市场上对岩藻多糖产品含量检测的需求，使产品质量得到有效保证，有效监督和制约生产企业，促进岩藻多糖类水溶肥料行业的发展。
附图说明
26.图1为根据本发明方法的定性分析的薄层色谱分析结果，其中标号1为岩藻多糖纯品(纯度》95％)；2为岩藻糖标准品；3为试样一；4为试样二。
27.图2为根据实施例2的标准曲线。
28.图3为根据实施例3的标准曲线。
29.图4为根据实施例4的标准曲线。
具体实施方式
30.现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
31.应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为具体公开了该范围的上限和下限以及它们之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
32.除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。除非另有说明，否则“％”为基于重量的百分数。
33.用于测量水溶肥料中岩藻多糖含量的方法
34.本发明中，“用于测量水溶肥料中岩藻多糖含量的方法”也可以称为“水溶肥料中岩藻多糖含量的检测方法”，以下简称为“本发明的检测方法”，其用于组分复杂，仅用高效液相色谱以及其他方法联用而难以测定其中的岩藻多糖的复合物的检测，此类复合物包括但不限于包含海藻提取物的水溶肥料，例如固体水溶肥和液体水溶肥。除海藻提取物外，其养分可另外含有大量元素、中量元素、微量元素、氨基酸、腐植酸、其他有机物等。其中，各个组分的具体含量不特别限定，但岩藻多糖在水溶肥料中具有能够提取分离并与显色底物进行反应所要求的量而存在。
35.定性分析
36.本发明的检测方法中，定性分析用于确定待测样本(本文有时也称为试样)是否具有能够进行定量分析的岩藻糖。其至少包括以下步骤：
37.b1使用强酸对样品高温处理，离心后取上清液备用；
38.b2将所述上清液点样于薄层板中，利用展开剂展开后进行显色，根据显色结果判断样品中是否存在岩藻多糖。
39.优选地，这里的强酸包括但不限于选自硫酸、硝酸或三氟乙酸中的至少一种。还优选地，所述强酸为硫酸。进一步优选地，所述硫酸的浓度为 0.5-4.5mol/l，更优选地，所述硫酸的浓度为1.5-4.0mol/l。
40.优选地，高温处理是指温度为90-130℃，水解时间为4-12h的处理条件。还优选为温度100-120℃，水解时间8-12h的处理条件。
41.在定性分析中，进一步包括制备标准液的步骤，标准液为岩藻糖标准品的水溶液，岩藻糖标准品可通过市售产品获得。
42.本发明的薄层分析为可选步骤。薄层时的展开剂针对岩藻糖而专门设计，其为体积比1-6：1-5：2-8的正丁醇-水-乙醇混合液，体积比优选为3：1-3： 4-6。在具体实施方案中，体积比为3：2：5。显色剂为体积比5-15：1的乙醇-硫酸混合液，体积比优选为7-12：1。在具体实施方案中，体积比为9：1。用于显色的时间为5-15min，优选6-15min，还优选7-14min。
43.将试样斑点与标准品溶液斑点进行比较，具体如图1所示，试样中出现与标准品斑点处于同一水平线的斑点，说明试样中含有岩藻糖，样品可进行定量检测。
44.定量检测
45.本发明的检测方法中，定量检测用于确定待测样本中岩藻糖的含量，其具体包括a1-a2步骤，考虑到水溶肥料的组分复杂性，首先需要对样品进行前处理，将样品溶解于第一酸性溶液进行处理，过滤后，将滤液移至透析袋进行透析，透析结束后将透析袋内的溶液定为待测液，其中所述第一酸性溶液为能够将水溶肥料中除岩藻多糖之外的多糖降解的酸性溶液。优选地，通过用盐酸溶液溶解样品将干扰因素如腐植酸等不溶于酸的物质排除。优选地，盐酸溶液浓度为0.05-0.3mol/l。前处理还包括静置处理，静置时间一般为 0.5-2h。还优选地，盐酸溶液浓度为0.1-0.25mol/l，静置时间为1-2h。
46.本发明中，透析袋的类型不特别限定，只要能够将无机盐类no
3-、fe
2+
、 nh
4+
等和氨基酸类小分子物质以及降解的小分子糖类物质排除即可。优选使用截留分子量为500-5000d的透析袋或其他具有相同截留功能的超滤/透析装置。透析时间为24h-72h，优选28-72h，还优选32-72h。透析袋分子量的的选择可根据第一酸处理的条件而自由选择。
47.本发明第二酸性溶液的处理包括取待测液在冰浴条件下加入第二酸性溶液混匀，然后在沸水浴中处理10-20分钟，迅速冷却后，加入l-盐酸半胱氨酸显色溶液，通过吸光度值测定待测液中岩藻糖的浓度，由岩藻糖的浓度确定样品中岩藻多糖含量，所述第二酸性溶液为能够将岩藻多糖降解为岩藻糖的酸性溶液。其中，第二酸性溶液选自硫酸、硝酸或三氟乙酸中的至少一种。优选为硫酸，还优选为浓度为80％-90％的硫酸。加入硫酸溶液体积为 3-7ml，优选4-6ml。沸水浴中加热时间为10-20min，优选15-20min。
48.本发明定量测定步骤中，进一步包括标准曲线的绘制，具体包括以下步骤：以岩藻糖溶液为标准溶液，与l-盐酸半胱氨酸显色剂进行显色反应，生成浅黄色化合物，分别在波
长427nm和396nm的波长处测定吸光度，以标准系列岩藻糖浓度为横坐标，以两个对应的吸光度之差为纵坐标，绘制标准曲线。优选地，标准溶液浓度为0-200μg/ml，还优选为0-150μg/ml。
49.本发明中，加入l-盐酸半胱氨酸显色溶液的体积为100-200μl，优选 150-180μl。用于显色的温度为30-70℃，优选为40-60℃。显色静置时间为 30-70min，优选40-60min。
50.本领域技术人员应理解，只要能够实现本发明的目的，在上述步骤 a1-a2、b1-b2前后，或步骤之间还可包含其他步骤或操作，例如进一步优化和/或改善本发明所述的方法。在具体实施方案中，进一步包括透析结束后将溶液定容至100ml的步骤。
51.实施例1
52.本实施例为定量分析前的定性分析步骤，具体如下：
53.1-1)标准液制备：称取岩藻糖标准品，加入水溶解，4℃保存备用。
54.1-2)提取：准确称取固体或液体样品，加入硫酸溶液，高温水解，调节 ph到6.5-7.5，离心取上清液，4℃保存备用；
55.1-3)薄层层析：在距薄层板下端1cm处为基线点样，在距板左边缘 2cm～2.5cm处点标准品溶液，同时水平间隔2cm处点样品。将薄层板放入展开槽中展开，展开完毕后取出薄层板，吹干薄层板，把显色剂均匀喷雾在薄层板上，等显色剂完全蒸发后，放入恒温干燥箱中烘干显色；
56.1-4)结果判定：薄层色谱图如图1所示，其中标号1为岩藻多糖纯品(纯度》95％)；2为岩藻糖标准品；3为试样一；4为试样二。试样斑点与标准品溶液斑点进行比较，试样中出现与标准品斑点处于同一水平线的斑点，说明试样中含有岩藻糖，样品可进行定量检测。
57.实施例2
58.本实施例为水溶肥料中岩藻多糖含量的检测方法，包括以下步骤：
59.(1)样品前处理：准确称取固体样品1.1012g，溶解于0.05mol/l盐酸溶液中，静置1h后，过滤，将全部滤液移取至500d透析袋中进行透析；透析 24h，透析结束后将溶液定容至100ml为待测液；
60.(2)标准曲线绘制：
61.配置显色剂：准确称取2.2g l-盐酸半胱氨酸，溶解于少量水中，定容至 100ml，放于4℃冰箱中冷藏；
62.标准溶液的配置：将0.1mol/l岩藻糖标准储备溶液逐级稀释，配制浓度为0μg/ml、10μg/ml、20μg/ml、40μg/ml、60μg/ml、80μg/ml、100μg/ml 的岩藻多糖标准；
63.标准曲线的制作：分别移取上述溶液1ml于试管中，每个梯度2个平行样；冰水浴条件下加入82％硫酸溶液4ml，涡旋混匀；1min后，在沸水浴中准确加热10min，迅速冷却至室温，加入100μl l-盐酸半胱氨酸溶液，摇匀，40℃静置40min；分别在427nm和396nm的波长处测定吸光度；以两吸光度之差为纵坐标，绘制标准曲线，标准曲线如图2所示；
64.(3)样品检测：取待测液1ml于试管中，按照标准曲线的制作方法，测定其在427nm和396nm下的吸光度，两者的差值记为a1；另取一支试管，加入相同体积的待测液，显色时加入与l-盐酸半胱氨酸相同体积的水，其他条件与标准曲线的制作方法一致，测定其在427nm和396nm下的吸光度，两者的差值记为a0，最终所得试样的吸光值为a＝a
1-a0。根据所得到的吸光值对照标准曲线查出对应的岩藻糖浓度；
65.(4)分析结果
66.固体样品中岩藻糖含量x，以质量分数计，数值用％表示，按照公式(1) 计算：
[0067][0068]
上述公式中，c代表由标准曲线中查得的待测液中岩藻糖的浓度，单位为μg/ml；v1代表透析定容后的体积，单位为ml；di代表样品稀释倍数；m代表称取的样品的质量，单位为g。
[0069]
计算结果保留至小数点后两位，取平行测定结果的算术平均值作为测定结果。
[0070]
实施例3
[0071]
本实施例为水溶肥料中岩藻多糖含量的检测方法，包括以下步骤：
[0072]
(1)样品前处理：准确称取固体样品2.0987g，溶解于0.2mol/l盐酸溶液中，静置1h后，过滤，将全部滤液移取至5000d透析袋中进行透析；透析 24h，透析结束后将溶液定容至100ml为待测液；
[0073]
(2)标准曲线的绘制：
[0074]
配置显色剂：准确称取3.5g l-盐酸半胱氨酸，溶解于少量水中，定容至 100ml，放于4℃冰箱中冷藏；
[0075]
标准溶液的配置：将0.1mol/l岩藻糖标准储备溶液逐级稀释，配制浓度为0μg/ml、10μg/ml、20μg/ml、40μg/ml、60μg/ml、80μg/ml、100μg/ml 的岩藻多糖标准；
[0076]
标准曲线的制作：分别移取上述溶液1ml于试管中，每个梯度2个平行样。冰水浴条件下加入84％硫酸溶液5ml，涡旋混匀；1min后，在沸水浴中准确加热15min，迅速冷却至室温，加入200μl l-盐酸半胱氨酸溶液，摇匀，40℃静置40min；分别在427nm和396nm的波长处测定吸光度；以两吸光度之差为纵坐标，绘制标准曲线，标准曲线如图3所示；
[0077]
(3)样品检测：取待测液1ml于试管中，按照标准曲线的制作方法，测定其在427nm和396nm下的吸光度，两者的差值记为a1；另取一支试管，加入相同体积的待测液，显色时加入与l-盐酸半胱氨酸相同体积的水，其他条件与标准曲线的制作方法一致，测定其在427nm和396nm下的吸光度，两者的差值记为a0，最终所得试样的吸光值为a＝a
1-a0。根据所得到的吸光值对照标准曲线查出对应的岩藻糖浓度；
[0078]
(4)分析结果
[0079]
固体样品中岩藻糖含量x，以质量分数计，数值用％表示，按照公式(1) 计算：
[0080][0081]
上述公式中，c代表由标准曲线中查得的待测液中岩藻糖的浓度，单位为μg/ml；v1代表透析定容后的体积，单位为ml；di代表样品稀释倍数；m代表称取的样品的质量，单位为g。
[0082]
计算结果保留至小数点后两位，取平行测定结果的算术平均值作为测定结果。
[0083]
实施例4
[0084]
本实施例为水溶肥料中岩藻多糖含量的检测方法，包括以下步骤：
[0085]
(1)样品前处理：准确量取液体样品10ml，加入0.1mol/l盐酸溶液，静置2h后，过滤，将全部滤液移取至1000d透析袋中进行透析；透析48h，透析结束后将溶液定容至100ml
为待测液；
[0086]
(2)标准曲线的绘制：
[0087]
配置显色剂：准确称取4.2g l-盐酸半胱氨酸，溶解于少量水中，定容至 100ml，放于4℃冰箱中冷藏；
[0088]
标准溶液的配置：将0.1mol/l岩藻糖标准储备溶液逐级稀释，配制浓度为0μg/ml、10μg/ml、20μg/ml、40μg/ml、60μg/ml、80μg/ml、100μg/ml 的岩藻多糖标准；
[0089]
标准曲线的制作：分别移取上述溶液1ml于试管中，每个梯度2个平行样；冰水浴条件下加入88％硫酸溶液5ml，涡旋混匀；1min后，在沸水浴中准确加热20min，迅速冷却至室温，加入200μl l-盐酸半胱氨酸溶液，摇匀，50℃静置50min；分别在427nm和396nm的波长处测定吸光度；以两吸光度之差为纵坐标，绘制标准曲线，标准曲线如图4所示；
[0090]
(3)样品检测：取待测液1ml于试管中，按照标准曲线的制作方法，测定其在427nm和396nm下的吸光度，两者的差值记为a1；另取一支试管，加入相同体积的待测液，显色时加入与l-盐酸半胱氨酸相同体积的水，其他条件与标准曲线的制作方法一致，测定其在427nm和396nm下的吸光度，两者的差值记为a0，最终所得试样的吸光值为a＝a
1-a0。根据所得到的吸光值对照标准曲线查出对应的岩藻糖浓度；
[0091]
(4)分析结果
[0092]
液体样品中岩藻糖含量xi，以浓度单位计，单位用mg/ml表示,按照公式(2)计算：
[0093][0094]
上述公式中，c代表由标准曲线中查得的待测液中岩藻糖的浓度，单位为μg/ml；v1代表透析定容后的体积，单位为ml；di代表样品稀释倍数；m代表称取的样品的质量，单位为g；v2代表样品量取体积，单位为ml。
[0095]
计算结果保留至小数点后两位，取平行测定结果的算术平均值作为测定结果。
[0096]
含量测定结果如下表所示，
[0097]
表1-样品是否进行前处理含量结果比较
[0098][0099]
由表1可知，若样品不进行样品前处理，检测值与理论值相对偏差》50％，结果相差较大，存在干扰因素；进行前处理后，检测值与理论值的相对偏差 《10％，符合一般实验的误差要求，说明经过样品前处理后，排除掉干扰因素。
[0100]
尽管本发明已经参考示例性实施方案进行了描述，但应理解本发明不限于公开的示例性实施方案。在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的示例性实施方案做多种调整或变化。权利要求的范围应基于最宽的解释以涵盖所有修改和等同结构与功能。