不同提取工艺制备的海藻肥中甜菜碱含量的比较

袁蕊 王学江 李峰

摘要[目的]测定不同提取工艺制备的海藻肥中甜菜碱含量。[方法]设计试验比较重量法和非水滴定法的准确度，并采用重量法测定了不同工艺制备的海藻肥中甜菜碱的含量。[结果]不同工艺制备的海藻肥中甜菜碱含量最高为18.76 mg/mL，碱提取工艺制备的海藻肥中甜菜碱含量最低为10.60 mg/mL。[结论] 生物方法提取的海藻肥中甜菜碱活性成分损失少，而化学方法提取的海藻肥中甜菜碱活性成分损失大。

关键词海藻肥；不同工艺；甜菜碱；重量法；非水滴定法

中图分类号S142+.5文献标识码A文章编号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产加工或配以一定数量的氮磷钾以及微量元素，经物理或生化方法精制而成的一种肥料，其在提高作物品质、增加抗性和提高产量方面的作用已被大量实践证明[1-3]，其核心物质是海藻提取物。海藻提取物中除保留了海藻中丰富的K、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、I等矿物质及维生素外，还保留了海藻中的天然活性成分，如海藻多糖、酚类多聚化合物、甘露醇、甜菜碱、植物自然生长调节物质等[4-7]。甜菜碱是普遍存在于海洋藻类中的季胺盐物质，是海藻植物促生长剂中的类细胞激动素化合物之一。大量研究表明，甜菜碱可能参与了植物体内的各种化学物质的运输，充当大分子的组分，提高生物体细胞对干旱、高湿、高盐和高渗环境的耐受力的作用[8-10]。

目前测定甜菜碱含量的方法包括紫外分光光度法[11]、凯氏定氮法[12]、高氯酸非水滴定法[13]、高效液相色谱法[14]、薄层扫描法[15]、重量法[16]、红外光谱法[12]等。各种方法均有其优缺点，综合考虑方法的复杂度以及对设备、操作人员的要求，重量法与高氯酸非水滴定法的测定结果较准确，操作简单、快速，便于推广。笔者对五洲丰农业科技有限公司采取碱提取、酶提取以及微生物提取方式制备的海藻肥中的甜菜碱进行测定，以期为海藻肥制定质量控制标准及其质量评价提供可靠的检验方法。

1材料与方法

1.1仪器与设备

电热鼓风干燥箱（上海一恒科学仪器有限公司），电子天平（梅特勒托利多仪器有限公司），磁力搅拌器（常州智博瑞仪器制造有限公司），250 mL烧杯，50 mL量筒，50 mL容量瓶，移液枪，4号垂熔漏斗。

1.2试验方法

1.2.1重量法测定甜菜碱含量。

在一定的 pH（2.0 ～6.5）条件下，甜菜碱与四苯硼钠定量反应生成白色沉淀，通过沉淀质量可以计算出样品中甜菜碱含量。

1.2.1.1药品与试剂。

甜菜碱标准品（北京百靈威科技有限公司，含量98%），不同工艺提取的海藻肥，1%（W/V）氯化铝，0.1 mol/L HCl，1%（W/V）醋酸，

2%四苯硼钠（四苯硼钠2 g溶解在100 mL水中，加氢氧化铝0.5 g，振摇1 h）。

甜菜碱标准溶液：称取甜菜碱标准品配制浓度为2 mg/mL的溶液。

1.2.1.2测定方法。

吸取1 mL待测液加0.1 mol/L HCl 2 mL，然后慢慢滴加2%四苯硼钠溶液15 mL和1%氯化铝溶液2 mL，放置5 min，用4号垂熔漏斗过滤。沉淀用1%醋酸洗3次，每次3～5 mL，然后在80 ℃干燥3 h，称重。

按下式计算样品中甜菜碱含量：

甜菜碱含量（%）=26.8W/B（1）

甜菜碱含量（mg/mL）=268W/V[17-18]（2）

式中，W为甜菜碱四苯硼钠沉淀的重量（g）；

B为样品重量（g）；

26.8=（甜菜碱的分子量 /甜菜碱四苯硼钠沉淀的分子量）×100；

V为吸取待测液体积（mL）；

268=（甜菜碱的分子量 /甜菜碱四苯硼钠沉淀的分子量）×1 000。

1.2.2非水滴定法测定甜菜碱含量。

甜菜碱在水溶液中呈中性，无法在水溶液中用酸碱滴定法直接测定其含量。但以冰醋酸作为溶剂，HClO4为滴定剂，则能准确滴定。以结晶紫为指示剂，滴定终点时溶液由紫色变为蓝色。

1.2.2.1药品与试剂。

甜菜碱标准品（北京百灵威科技有限公司，含量98%），不同工艺提取的海藻肥，冰乙酸，醋酸酐，结晶紫指示剂，0.1 mol/L高氯酸标准溶液（赛默飞世尔科技有限公司）。

2%结晶紫指示液的配制：准确称取0.2 g结晶紫，用冰乙酸定容至100 mL。

1.2.2.2测定方法。

滴定：吸取2 mL待测液置于250 mL烧杯中，分别量取50 mL的冰醋酸和2 mL乙酸酐加入到燒杯中，搅拌均匀。将烧杯中加入2～3滴0.2%结晶紫指示剂，用高氯酸标准液进行滴定，滴定的同时用磁力搅拌器搅拌。当溶液颜色由紫色变为蓝绿色时即为终点，记录消耗的高氯酸标准溶液的体积V1（mL）。同时做空白试验，记录消耗的高氯酸溶液的体积V0（mL）。

根据以下公式计算甜菜碱的含量：

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

甜菜碱含量（mg/mL）=[c（V1-V0）×M]/V（4）

式中，V0 =0.05 mL；

V1为消耗的高氯酸标準溶液的体积（mL）；

V为吸取的待测液的体积（mL）；

c为高氯酸标准溶液的浓度（mol/L）；

m为样品的质量（g）；

M为甜菜碱的摩尔质量117.11（g/mol）。

1.3验证及精密度试验

按上述2种方法，称取甜菜碱标准品 5份适量，做验证试验，并计算精密度。

1.4样品测定

取不同工艺海藻肥按重量法重复测定3次，计算甜菜碱含量。

1.5回收率测定

取已测含量的微生物发酵海藻肥5份，分别加入甜菜碱标准溶液1、2、3、4、5 mL，按重量法测定，计算回收率。

2结果与分析

2.1重量法和非水滴定法测定的标准品甜菜碱含量

由表1可知，5次重复测定的相对标准偏差，重量法为0.13%，非水滴定法为0.28%，重量法有更好的重复性。相比较而言，重量法测得的结果更接近甜菜碱含量的实际值。非水滴定法测定的甜菜碱含量比重量法测定的甜菜碱含量高，原因可能是，该方法采用结晶紫为指示剂，滴定终点的确定存在误差；甜菜碱强烈的吸湿性导致了滴定终点误差[20]。

2.2不同工艺提取的海藻肥中甜菜碱含量

不同工艺制备的海藻肥中，微生物发酵工艺制备的海藻肥中甜菜碱含量最高为18.76 mg/mL，碱提工艺制备的海藻肥中甜菜碱含量最低为10.60 mg/mL。碱提取、酶提取和微生物提取RSD分别为0.11%、0.13%、0.14%，表明该方法重复性良好。不同提取工艺制备的海藻肥中甜菜碱含量差别显著，采用碱提法制备的海藻肥中甜菜碱含量显著低于微生物发酵、酶提取2种工艺制备的海藻肥中甜菜碱含量。考虑是生物方法提取的海藻肥活性成分损失少，而化学方法提取的海藻肥活性成分损失大的原因。

2.3回收率试验由表3可以看出，5次重复测定的平均加标回收率是99.5%，说明重量法能准确地测定海藻肥中甜菜碱的含量。

3讨论

甜菜碱的检测方法主要有光度法和色谱法等，光度法耗时长并且重复性差，色谱法需要昂贵的设备以及复杂的前处理。由于甜菜碱在海洋藻类中的含量很低，很多企业不具备高端的检测设备和技术，因此也很少了解和公开自己海藻液产品中的甜菜碱含量。根据试验条件采用重量法测定海藻肥中甜菜碱含量，该方法操作快速，且试剂均为常见试剂，试验操作简便，便于推广使用，尤其适合中小型企业的产品质量分析，此方法检测海藻植物促生长剂中甜菜碱含量准确和方便，对该产业也是很好的促进。对于水溶性较好的海藻肥可直接溶于水后测定，水溶性差的则根据实际情况对样品进行处理。

碱提取所需反应温度高于其他2种工艺，反应所需pH 9～12，反应条件较苛刻，酶提取和微生物提取所需反应温度、pH等条件温和，其中所含生长调节物质等海藻活性成分含量均高于碱提取。五洲丰农业科技有限公司生产的海藻肥产品，所添加的海藻液均为微生物发酵或酶提取，温和的生物方法制备的海藻液富含天然植物生长调节物质，可显著提高农产品品质，促进作物生长，使农民增产增收。

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