專利名稱：棉粕水解物及其制備方法與應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種蛋白水解物，尤其是涉及一種天然蛋白原料棉粕制備的水解物以及在雜草萌前控制中的應用。
背景技術：
除草劑已廣泛應用于農田、果園及城市草坪的雜草控制，除草劑的種類很多，但大多數除草劑是通過化學合成而生產的化學除草劑。盡管化學除草劑能有限控制雜草的生長和傳播，但其對土壤、地下水的污染的問題也日益顯露出來，同時多次反復使用化學除草劑也容易導致雜草的耐藥性。因此，生產天然無毒副作用的除草劑是除草劑發展的必然趨勢。而近年來人們相繼發現一些生物體中的某些天然活性肽和蛋白質水解多肽具有除草的活性，為在環境要求日益苛刻的條件下如何進行除草劑研制的創新工作提供了一種全新的思路。天然除草活性多肽的分子的結構往往很復雜，因而在很大程度上限制了它們的推廣應用。為此，人們通過兩種方法作進一步改進一種方法是試圖通過構效關系研究獲得一些指導性的信息以設計合成結構簡單、易于合成的除草活性肽的類似物；另一種方法是通過蛋白質水解篩選具有除草活性的多肽，這種方法更為簡便可行。國外，尤其是美國，在蛋白質水解除草活性的多肽方面作了不少具有開拓性的工作，他們以玉米蛋白粉為原料來制備玉米蛋白粉水解物，而這些水解多肽能抑制種子萌發時根系的形成。活性多肽的除草機制是通過阻斷種子根系分生組織的有絲分裂來抑制種子根系的形成。更為有意義的是，這些除草活性肽只對萌發中的種子的根系的形成有抑制作用，這種抑制作用不論是對雙子葉植物雜草還是單子葉植物雜草都有效果，而對萌后的成熟根系則沒有影響。根據玉米蛋白粉水解多肽只對種子萌發生根有抑制作用這一特點，可開發出萌前除草劑，而這種除草劑對環境不產生任何的污染作用并可作為農作物及草坪植物的肥源。國內還沒有開展此方面的研究和產品開發，而應用天然蛋白飼料棉粕為原料制備出的水解物應用雜草的萌前除草劑還未見報道。
發明內容
本發明的目的在于提供一種對雜草種子萌發有抑制作用的棉粕水解物與制備方法及其在制備天然環境友好型的除草劑中的應用。
本發明所述的棉粕蛋白水解物其外觀為黃褐色冰淇淋狀粉末，干物質的含量＞95％，蛋白質的含量＞78％，水溶性可溶，灰分＜5％，pH＝6.80～7.06。
本發明所述的棉粕蛋白水解物的制備方法，其步驟為1)在棉粕中加入水后在容器中震蕩，再加入氨水調節溶液的pH至7.8～8.5成為底物，按質量比棉粕∶水＝1∶(8～10)；2)在底物中加入堿性蛋白酶反應，再加入氨水維持反應體系的pH值在7.8～8.5，反應時間為5～8h，得反應溶液，按質量比底物∶堿性蛋白酶＝1∶(1～3)；3)將反應溶液放置于100℃水浴滅酶，離心取其上清液冷凍，干燥成干粉，冷藏備用。
在步驟1)中，在棉粕中加入的水為去離子水，在容器中震蕩的溫度最好為60℃。最好用20％氨水調節溶液的pH至8.0。
在步驟2)中，在反應過程中不斷震蕩，最好溫度保持在60℃，并滴加20％氨水維持反應體系的pH值在8.0，反應時間為6h。
在步驟3)中，將反應溶液置于100℃水浴鍋中加熱15min進行滅酶，然后4000r/min離心20min，取其上清液濃縮后冷凍干燥成干粉冷藏備用。
本發明所述的棉粕蛋白水解物具有抑制雜草種子萌發的作用，可將其用于制備對各種雜草種子萌發有抑制作用的除草劑。
具體實施例方式
以下實施例將對本發明作進一步的說明。
實施例1在棉粕中加入去離子水后在60℃的恒溫振蕩器中震蕩，三角瓶中溶液溫度恒溫后，用20％氨水調節溶液的pH至8.0成為底物，按質量比棉粕∶去離子水＝1∶9；在底物中加入堿性蛋白酶反應，在反應過程中不斷震蕩，溫度保持在60℃，并滴加20％氨水維持反應體系的pH值在8.0，反應時間為6h，按質量比底物∶堿性蛋白酶＝1∶2；將反應溶液放置于100℃水浴鍋中加熱15min滅酶，然后4000r/min離心20min，取其上清液冷凍，干燥成干粉。冷藏備用。堿性蛋白酶選用Alcalase 2.4L丹麥Novo Nodisk公司生產，標定活力2.4AU/g。
棉籽粕是棉籽榨油后的副產物，經過一系列加工后制成高蛋白質動物飼料，其質量穩定，其質量標準如下粗蛋白質(Crude protein)≥42％，粗脂肪(Crude fat)≤1.1％，粗纖維(Crude fiber)≤10％，粗灰粉(Crude ash)≤7％，水分(Moisture)≤11％。
以下給出棉粕蛋白水解物的除草活性檢測方法實例取雜草勝紅薊(Ageratum conyzoides)及其它7種植物種子用75％酒精殺菌并用蒸餾水沖洗3次后放在雙層濾紙上置于6cm的培養皿中，對所設置實驗處理分別加入2ml相應濃度的多肽液后用Parafilm封口膠封口培養。培養條件每天光照16h，溫度25℃，光照強度1500lx。培養時間共7天。本實驗設4個濃度處理，分別為0.5mg/ml，1.0mg/ml，1.5mg/l，2.0mg/ml，以去離子水為對照，各處理和對照選用20粒種子，重復3次。培養時間結束后用數顯游標卡尺測量各幼苗根系中最長根的長度作為統計標準。
以下給出實驗結果及應用。
抑制率如下式計算抑制率(％)＝(對照組根長-處理組根長)/對照組根長×100％所有定量指標均用x±s表示。實驗結果見表1，不同濃度的水解物溶液對雜草勝紅薊種子萌發生根均有明顯的抑制作用，當水解物濃度達到2mg/l時，能將雜草勝紅薊(Ager種子生根完全抑制。此外，進一步的實驗還表明棉粕蛋白水解物還對其它7種植物種子萌發時根系的形成也有明顯的抑制作用(參見表1)。由于棉粕蛋白水解產物對植物種子萌發時根系形成的抑制作用，而且對植物的成熟根系沒有任何影響，因此它可以作為一種天然萌前除草劑應用在農田，特別是有機轉換型蔬菜、城市草坪的雜草防治上有著重要的應用，這樣可以減少使用化學除草劑對環境產生的污染，具有良好的經濟效益、生態效益和社會效益。
表1 不同濃度的棉粕水解物對幾種植物種子萌發生根抑制率(％)
實施例2與實施例1類似，其區別在于在棉粕中加入去離子水后在60℃的恒溫振蕩器中震蕩，三角瓶中溶液溫度恒溫后，用20％氨水調節溶液的pH至7.8成為底物，按質量比棉粕∶去離子水＝1∶8；在底物中加入堿性蛋白酶反應，在反應過程中不斷震蕩，溫度保持在60℃，并滴加20％氨水維持反應體系的pH值在7.8，反應時間為5h，按質量比底物∶堿性蛋白酶＝1∶1；將反應溶液放置于100℃水浴鍋中加熱10min滅酶，然后3800r/min離心15min，取其上清液冷凍，干燥成干粉，冷藏備用。
實施例3與實施例1類似，其區別在于在棉粕中加入去離子水后在60℃的恒溫振蕩器中震蕩，三角瓶中溶液溫度恒溫后，用20％氨水調節溶液的pH至8.5成為底物，按質量比棉粕∶去離子水＝1∶10；在底物中加入堿性蛋白酶反應，在反應過程中不斷震蕩，溫度保持在60℃，并滴加20％氨水維持反應體系的pH值在8.5，反應時間為8h，按質量比底物∶堿性蛋白酶＝1∶3；將反應溶液放置于100℃水浴鍋中加熱20min滅酶，然后4200r/min離心25min，取其上清液冷凍，干燥成干粉，冷藏備用。
實施例4與實施例1類似，其區別在于在棉粕中加入去離子水后在60℃的恒溫振蕩器中震蕩，三角瓶中溶液溫度恒溫后，用20％氨水調節溶液的pH至8.2成為底物，按質量比棉粕∶去離子水＝1∶9.5；在底物中加入堿性蛋白酶反應，在反應過程中不斷震蕩，溫度保持在60℃，并滴加20％氨水維持反應體系的pH值在8.2，反應時間為7h，按質量比底物∶堿性蛋白酶＝1∶2.5；將反應溶液放置于100℃水浴鍋中加熱20min滅酶，然后4000r/min離心25min，取其上清液冷凍，干燥成干粉，冷藏備用。
權利要求
1.棉粕水解物，其特征在于其外觀為黃褐色冰淇淋狀粉末，干物質的含量＞95％，蛋白質的含量＞78％，水溶性可溶，灰分＜5％，pH＝6.8～7.06。
2.如權利要求1所述的棉粕蛋白水解物的制備方法，其特征在于其步驟為1)在棉粕中加入水后在容器中震蕩，再加入氨水調節溶液的pH至7.8～8.5成為底物，按質量比棉粕∶水＝1∶8～10；2)在底物中加入堿性蛋白酶反應，再加入氨水維持反應體系的pH值在7.8～8.5，反應時間為5～8h，得反應溶液，按質量比底物∶堿性蛋白酶＝1∶1～3；3)將反應溶液放置于100℃水浴滅酶，離心取其上清液冷凍，干燥成干粉，冷藏備用。
3.如權利要求2所述的棉粕蛋白水解物的制備方法，其特征在于在步驟1)中，在棉粕中加入的水為去離子水。
4.如權利要求2所述的棉粕蛋白水解物的制備方法，其特征在于在步驟1)中，在容器中震蕩的溫度為60℃。
5.如權利要求2所述的棉粕蛋白水解物的制備方法，其特征在于在步驟1)中，用20％氨水調節溶液的pH至8.0。
6.如權利要求2所述的棉粕蛋白水解物的制備方法，其特征在于在步驟2)中，在反應過程中不斷震蕩，溫度保持在60℃。
7.如權利要求2所述的棉粕蛋白水解物的制備方法，其特征在于在步驟2)中，滴加20％氨水維持反應體系的pH值在8.0。
8.如權利要求2所述的棉粕蛋白水解物的制備方法，其特征在于在步驟2)中，反應時間為6h。
9.如權利要求2所述的棉粕蛋白水解物的制備方法，其特征在于在步驟3)中，將反應溶液置于100℃水浴鍋中加熱15min進行滅酶，然后4000r/min離心20min，取其上清液濃縮后冷凍干燥成干粉冷藏備用。
10.如權利要求1所述的棉粕蛋白水解物在制備對雜草種子萌發有抑制作用的除草劑中的應用。
全文摘要
一種棉粕蛋白水解物與制備方法及其應用，涉及一種蛋白水解物，尤其是涉及一種利用動物飼料棉粕蛋白制備的水解多肽與制備方法及在雜草萌前控制的應用。提供一種對雜草種子萌發有抑制作用的棉粕蛋白水解物與制備方法，并將用于制備對雜草種子萌發有抑制作用的除草劑。外觀黃褐色冰淇淋狀粉末，干物質＞90％，蛋白質＞75％，水溶性可溶，灰分＜5％，pH＝6.8。制備時在棉粕中加入水在容器中震蕩，加入氨水調節溶液pH成底物，加入堿性蛋白酶反應，再加入氨水維持反應體系pH值，將反應溶液置于水浴滅酶離心，取其上清液冷凍干燥成干粉。具有抑制雜草種子萌發的作用，用于制備對各種雜草種子萌發有抑制作用的除草劑。
文檔編號C12P1/00GK101066060SQ20071000904
公開日2007年11月7日 申請日期2007年5月30日 優先權日2007年5月30日
發明者楊劍, 丁立忠, 楊少華 申請人:深圳職業技術學院