（科普帖）腐殖酸、甲殼素、海藻酸、氨基酸概述及作用機理

一、概述

腐殖酸廣泛存在於土壤、湖泊、河流、海洋以及泥炭（又稱草炭）、褐煤、風化煤中，是由生物（主要是植物）的殘骸經過微生物分解和一系列地球化學過程而形成的有機質，是一類成分複雜的天然有機物質。腐殖酸是由芳香族及羥基，酚羥基等酸性官能團構成的高分子有機酸，具有良好的生理活性和吸收、絡合、交換等功能。研究表明，不同來源、不同產地的腐殖酸在活性官能團含量上存在較大的差異。

甲殼素又名甲殼質、幾丁質、殼蛋白、蟹殼素等，廣泛存在於低等動物，特別是節肢動物（如昆蟲、蛛、甲殼動物等）的外殼及低等植物（如真菌、藻類、酵母等）的細胞壁中，是一種天然的生物高分子，屬線性多糖類。它在自然界的產量僅次於纖維素，據估計自然界每年生物合成的甲殼素達億噸，遠遠超過其它氨基多糖，是地球上最豐富的有機物之一，也是世紀沒有被充分利用的天然資源之一。甲殼素的學名為β（1，4）—2—乙醯氨—2脫氧—D—葡萄糖。儘管其分子結構中也含有少量的氨基葡萄糖鏈節（約為15%），但由於乙醯氨葡萄糖鏈節占多數，分子間和分子內存在有強烈的氫鍵。因此它的溶解性能很差，化學性質也不活潑。若將甲殼質分子中的乙醯基脫去，就轉變為殼聚糖（chintosan），學名為（1，4）—2—氨基—2—脫氧—β—D—葡聚糖（Ⅲ）。由於殼聚糖分子中有遊離的氨基存在，其溶解和反應性能都大為改善，故又常稱為可溶性甲殼質。甲殼素不溶於水、稀酸、稀鹼及一般的有機溶劑，能溶於諸如濃的無機酸等一些非常規溶劑，同時由此往往伴隨著高分子鏈的降解。由於甲殼素來源豐富，製備簡單，價格便宜，用途廣泛，因此殼聚糖和甲殼素的開發應用受到國際社會的高度重視。

海藻是生長在海水這個特殊的環境介質中，所以它除了含有陸地植物所具有的營養成分之外，還含有許多陸地植物不可比擬的海藻多糖、甘露醇、酚類多聚物、甜菜鹼、脫落酸、褐藻糖膠、氨基酸、蛋白質、吲哚有機酸族生長類、細胞激動族調節素（嘌呤類衍生物）、赤霉素族調節素及生物碘、鉀、鈣、鎂、錳、鈦等多種營養元素物質。海綠素是目前採用保護性工藝生產的無公害海藻類營劑，在英國被土壤協會批准用於有機農業。

氨基酸是一組分子量大小不等、含有氨基和羧基、並具有一個短碳鏈的有機化合物，是構建生物體的眾多生物活性大分子之一，是構建細胞、修復組織的基礎材料。從1820年Braconnot發現了第一個蛋白質氨基酸—甘氨酸，到1933年Rose等發現蛋白質的基本成分，整整花了113年。氨基酸是土壤中主要的有機氮化合物，占土壤全氮15%—60%的。土壤中的氨基酸主要來源於微生物、動植物及其代謝產物等。土壤中氨基酸的最初來源是固氨微生物，直接來源土是壤有機質的分解，這些有機質包括土壤中固有的有機質和外部加人的有機肥料（動植物殘體）。氨基酸是土壤有機氮的重要組成部分，也是土壤微生物的重要營養源，土壤微生物在代謝過程中可以利用氨基酸為前體，通過生物途徑合成植物生長調節劑，刺激植物的生長，調節植物的生理過程。

二、作用機理

腐殖酸是一種多功能的高分子化合物，含有羥基，醌基，羧基等活性基團，具有相當強的化學活性、生理活性和很大的內表面積，因此具有較強的吸附、交換、螯合、絡合能力。腐殖酸對植物生長的促進機理主要是被吸收后能夠促進植物對水分和無機養分的吸收，尤其是對植物呼吸作用的刺激，有人將它稱為植物的「呼吸肥料」，通過促進呼吸作用，提高植物的碳水化合物的積累，從而促進植物的營養生長。馬來醯肼（MH）進入植物體可導致尿嘧啶鹼基突變，胡敏酸和黃腐酸能起到抗馬來醯肼誘變的作用。腐殖酸和表面活性劑有相似的生理功能，能改善細胞膜脂質的相變特徵，增加膜的流動性和滲透功能。

甲殼素促進作物生長的機理主要是通過提高作物的抗蟲性和抗病性，植物體內含有一些甲殼質酶、殼聚糖酶，能夠與植物病原菌或害蟲外皮的甲殼質發生反應，殺滅病原菌和害蟲，起到防病防蟲的效果，甲殼素可以誘導植物根部分泌這種殺菌物質，還能激發有益菌种放線菌的生長和繁殖，使其在植物根部形成優勢菌群，阻擋有害菌群的侵染，通過增加作物自身的防禦能力達到防病防害的效果，從而保證了作物的健康生長。同時甲殼素具有雙重調節作用，在高濃度時會抑制生長，低濃度時會促進生長，因此在施用過程中可根據實際需要通過控制濃度來達到促進生長或抑制旺長的作用。

海藻酸促進作物生長的機理是海藻中的海藻多糖、酚類多聚物、甜菜鹼，具有促進植物體內有機物和無機物的上下輸送導向，調節細胞的滲透作用，促進作物生長，誘發作物產生抗逆因子，提高機體免疫力活性，增加作物抗病性，對植物體內的一系列酶有保護作用。海藻中的內源激素主要含有t—玉米素、二氫玉米素、異戊烯腺苷嘌呤和t—玉米素核苷等細胞激動素，具有促進細胞分裂，細胞體擴大，打破種子休眠、促使萌發，解除頂端優勢，促進側芽生長，抑制衰老等作用。另外，還含有赤霉素及吲哚乙酸、吲哚丁酸等生長素，可打破休眠，促進植物生長，誘導開花；促進木質部、韌皮部細胞分化，刺激新根的形成，促進插條髮根、調節愈傷組織的形態建成。海藻中還含有褐藻糖膠，具有抗病毒，消除自由基和抗氧化作用，提高免疫系統功能，調節增強植物免疫力，阻止植物對重金屬及其他毒素的吸收，抑制腫瘤病毒細胞生長，促進健康細胞再生，保持循環系統的健康，提高保濕功能。甘露醇，具有參與機體的光合作用，調節機體營養滲透平衡。迅速修復癒合傷口，疏通植物受阻（傷）微管束。增強植物的免疫力，提高植物抗鹽能力，維持細胞生存和促進生長分化的作用， 並且可明顯促進離體單倍體細胞的自然加倍。有機碘，可促進生物氧化，調節蛋白質合成和分解，促進糖和脂肪代謝，調節水鹽代謝，促進維生素的吸收利用，增強酶的活力，促進生長發育。碘化和氧化菌體蛋白的活性基因，並與蛋白的氨基結合而導致蛋白變性和抑制菌體的代謝酶系統。能殺死細菌、真菌、病毒和阿半巴原蟲。同時，酚類多聚物、甜菜鹼還具有驅蟲和抗真菌功能。

氨基酸是構建生物機體的生物活性分子之一，氨基酸對植物的促進作用主要是作為有機氮源來提供養分，可以被植物直接吸收利用而不用消耗太多的能量，從而提高蛋白質合成水平，強化植物新陳代謝和光合作用，因此能提高植物生物量的合成，促進植物的營養生長。

三、甲殼素與腐殖酸共性

甲殼素是一類天然多糖類高分子化合物，化學結構與纖維素相似，能夠激發種子萌發，促進作物生長，增加產量，並且具有一定的抗菌能力，能夠通過影響土壤微生物來影響各種土壤酶活性，在農業中對作物和土壤環境都能帶來有益影響。腐殖酸結構十分複雜，不僅能夠改良土壤，而且能夠修復土壤重金屬污染和有機污染，其作用機理主要是通過本身的許多官能團和螯合基團發揮作用。甲殼素和腐殖酸均可提高土壤有益酶活性，增加有益微生物的數量，抑制有害微生物繁殖，改善土壤生態環境。

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