甲壳素及其衍生物在农业中的应用研究进展

千粒重 （ ） 克
３． ７３ ３． ９５ ４ ３ ０． ３ ２ ８． ３ １ ９． ３ ８ ４． ３ ． ７２ ３． ６８ ３ ． ７６ ３． ７７ ３． ７４ ４． ０８ ４ ． ２６ ４． ２８ ４． ９０ ５． ０５ ４． ９０ ４． ６６ ４． ８０ ４． ８５
实 际产量 （ 公斤 ）
Ｎ 乙酞甲壳胺缓释剂药物释放 时间长达 ６个月，Ｎ丙酸 甲壳胺 的可达 １年 ，而 非缓释 一 一 处 理的只 能释放 ４天 。２ ４二氯苯氧乙酸、三 ｒ ， － 锡氧、五氯酚等毒剂制成的 甲壳胺缓
释剂，能 在水中 较长时间释放毒 剂，高 效地抑制海 草对海水的 污染１ ５ １
三、果蔬保鲜剂
｝ ｎ ｌ ｈ ｐ
小
试验地点
甲壳胺浓 度 （ｐ ） ｐｍ
ｃ Ｋ
亩穗／ 穗粒 （ ） 万
３ ．／ ９ ９ ０２２． ３ ． ０ ５ ２ １３ ． ／ ３ ．／ ９ ２ ３２ ２ ． ３ ． ３ ３ １ １３ ． ／ ２ ． ８ ５ ５２ ３ ． ／ ４ ． ７ ４ ７８ ２ ． ／ ５ ． ７ ４ １５２． ／ ５ ． ／６ ７ １７ ２ ． ３．／５９ ６８ ３ ． ３．／７１ ７ ４ ２ ． ３．／６８ ８５２． ２．／５６ ６５２． ３．／６５ ０ ４ ２ ． ２．／６３ ９５２．
目 前，日 本已有一万多 农民 将甲 壳素使 用于番茄、水稻、茶叶等作物的生长中， 使用商品有 “ 几丁质第一” “ 、 有机俱 乐部” “ 、 螃蟹灰”等。 使用这些甲壳素后， 可使
茶叶味道香醇 ，可提高水稻 的耐寒能力，使番茄的颜色 漂亮、味美 、含糖量高 （ １ 达 ４
度，不使用甲 壳素一般 ４５度）［。 － ｔ 美国已 ３ １ 有十一个州采用甲壳胺处理小麦、碗豆 和
茶叶， 没有农药污染， 味道香醇， 风味是一 其 般茶叶 所不能比 （。 拟的１ 美国里兰与Ｉｎ ３ １ ｇｅ ｅ
公 司合作研制 了 一 种用 甲壳素做 的新型有机杀线 虫剂 Ｃａｄ Ｓｎ ｌ ｏ ａ，当用 １ ｎ ％的量加入
土壤时，能在６ 天内 ０ 控制杆状线虫和Ｐｎｇ ｌｓ ａ ｒｌ 线虫。 ａ ｅｕ 我国与日 研制了 本 另一类 “ 甲 壳质合成抑制剂类”杀虫剂，具有特异的杀虫机制，即 通过抑制昆 虫体壁中甲壳质的
一－一 ｐＤ葡聚糖， 通过ｐ工 ４糖营键相 一、 连的线 性生物大分子［２〕广泛分布于自 ［ ， １ ３ ． 然界甲
壳类动物如虾 、蟹 、贝、蜗 牛的外壳 ，昆虫类 如独 角仙 、蟋蟀 、蜘蛛等 的骨骼及低等 植物 如真菌 、藻类 的细胞壁 中，估计年产 量 １０亿 吨左右，仅 次于纤维素 ，位居地球 ０
合成，防止 昆虫蜕皮 ，达 到杀虫效果 。「本石原产业公司开发 的 Ｉ Ｉ ８９对 多种棉岭 」 Ｋ－ ９ ７
虫有良 好的防治作用。我国 制造的灭幼 １ 对粘虫、 服 号 棉蛤虫等均有较强的毒力（ ｓ １ 甲 壳素及 其衍生 物作为 药物缓释剂 方面的 应用也有一些报道２１用它制造的肥料、 １９ ， ， 除草剂 和杀虫剂， 可大大提高 肥效，减 少损失。如用 Ｎ 乙 一 酞甲壳胺或 Ｎ丙酞甲壳胺制 一 成的 尿素和除草｝Ａｒ ｉ ） ｌ ｔｚ ｅ ９ ａｎ 的药效时间比未 理的分 （ 处 别延长 １０ ８ 倍和 ５ 倍，Ａｒ ｉ ０ ｔｚ ｅ ａｎ
玉米 、 大豆浸种进行 了三年 多大 田试验， 证明小麦增产 １．％３ ．％（ ０１－２８ 汇总结果见表 ２ ， ） ．８。甲壳胺最适 宜的浓度范围 蛋白 质增加 ０３５，湿面筋增加 ２ １％ 干面筋增加 ０２％ ．２％ ．３ ，
产效果优于小麦和玉米！。 们 在 ４ ｐｍ ５０ｐ，中低产田 ０ ｐ 至 ０ｐｍ ０ 增产效果最明显 大豆增 ，大豆增 产效果优十小麦和玉米 ’ ’ 。 ， 。 关于 增加 产量和增加质量的 机理，最新研究表明，甲壳素 及其衍生物是一种新型
甲壳素及其衍生物在农业中的应用研究进展
（ 科学院地理 所， 中国 研究 北京， １００） ０３１
摘要 本文综述 了甲壳素及其衍生物在农业 上 作为植物生长调 节剂 、病 虫害防治剂 、果蔬保鲜 剂、食品饲料添 加剂的近期研究进展 关键词 甲壳素，农业，研究进展 ＡｂｔａｔＴ ｉａ ｃ ｇｎｒｉ ｓ ｅｅｔ ａｃｍｅｔ ｈ ｐｌｄ ｅ ｃ ｏ ｈｔ ａｄ ｅｉ ｔｅ ａａ ： ｓ ｉｅ ｅ ｌｅ ｔ ｒｃｎａｖｎｅ ｎ ｉｔ ａｐｉ ｒｓ ｒｈ ｃｉｎ ｉ ｄｒａｉ ｓ ｓ ｃ ｈ ｒ ｌ ｅ ａｚ ｈ ｒ ｔ ｅ ｄ ｎ ｅ ｅ ｅ ａ ｆ ｉ ｎ ｔ ｓ ｖ ｖ ｓ ｐａｔ ｗｈ ｕａ ｒ ｐ ｖｎ ｉｎ ｃ ｔｏ ｏ ｌｎ ｄ ｅｓｓ ｍｎｔｏ ｏ ｅｔ， ｐｎ ｔｒｇｌｏ， ｅｅ ｔｏ ａｄ ｎｒ ｌ ｐａｔ ｓａｅ ｅｉｉａ ｉｎ ｐｓｓ ｋｅｉｇ ｌ ｇｏ ｎ ｒ ｅ ｔ ｒ ｎ ｏ ｆ ｉ ｌ ｆ ｅ ｆｕｔ ａｄ ｅａｌｓ ｓ ｎ ｖｇｔ ｂｅ ｆｅｈ、 ｆｏ ａｄ ｅ ａｄｔｖ ｉ ｔｅ ｒｃ ｌｕ ｒｉｓ ｅ ｒ ｏｄ ｆ ｄ ｉｉｅ ｈ ａ ｉｕ ｔ ℃． ｎ ｅ ｄ ｎ ｇ
种功能所至：１ 壳素及其衍生物有 、甲 抑菌防腐作用， 使用 后可改善作物在土壤中 的生
存 环境 ，提 高作物 的抗 病能力 ，以利于作物生长 。２ 、作为一种 新型植物调节剂 ，激活
植物 细胞， 提高机体免疫能力。 、 ３ 作为优良 的保湿、吸 湿剂，防 止土壤水分蒸发ｉ １ ５９ ， ， ： ； 同时 Ｄ ， 吸收环境中的水分供作物需要。 ．
廊
房
４０ ０ ５０ ０ ＣＫ
３．／０６ ２０３．
４．／５２ ００２． ３．／６３ ６０２．
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６． ７ ２ ０． ８５
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二、植物病虫害防治剂及肥料、除草剂、杀虫剂的缓释剂
美国、日 本、独联体等国家利 用甲壳胺防治小 麦、 大麦、 玉米、及蔬菜、果品病 生害的研究与 、 应用 己 取得 了 显著效果，我国 应用其 防治小麦、 大豆的病虫害研究也取 得了可喜成就。如用甲壳胺浸种后，小 麦纹枯病发病率降低 ３－ ％ ０ ０ ，大豆根腐病病 ５ 情 指数明 显下降，发 病率降低 ４．４． １。 据资 ２－ ９ ２ 另 ６ ２％ １ １ 料报道［５ 低分子量甲 １） ４， ， 壳胺 （ 分子 量５００ ３０）可以 有效控制梨黑斑病；甲 壳胺稀 溶液 喷于菜豆叶子上，可以明 显减少由 首 稽花叶病素造成的病灶损伤：用 ０ １ ． 的甲 胺溶液进行种子处理， ． －０ ０ １％ 壳 可防治水稻胡 麻斑病、花生时斑病、埃及豆萎蔫病；芹 菜苗 ２－ Ｋ／ｌ 用 ５ ０ｇ 甲壳胺溶液浸根处理，可 ５ ｍ 防治尖饱镰刀菌引起的萎蔫症；番茄浸根或喷洒甲壳胺溶液或在基质中加入 ，可防治
甲壳素在 ８１ 法国 １１ 年由 科学家 Ｂａｏｎｔ ｒｃｎｏ 从霉菌中发现，１ ９年 Ｒ ｇｔ 壳 ８ ５ ｏ ｅ 把甲 ｕ 素与 ＫＨ共煮发现了甲壳 Ｏ 胺，以 １ 后 ０ ０多年间 对其 研究时断时续，直至二 十世纪五十 年代，才对甲壳素的结构、 性质和 制备方法有了比较详细的了解。 六十年代以 后，世 界各国 甲 对 壳素的研究开发工作变得十分活跃，国际性的甲 壳素会议在一些国 家相继
由上 表及最新研究 动态显示，甲 壳素及其衍生物在农业上的应用潜力很 大。美国、
加拿大 、 日本、独 联体等 已普遍把它们用于作物浸 种、病虫 害防 治、果蔬保鲜 及食品、 饲料添加 剂方面 。我 国八十年代开始从事这方面的研究，也收到可 喜的成果。
一、种子处理及新型植物生长调节剂
０３％３ Ｆｅｐｎ 用 ％ 壳胺溶液喷 ５ ｒ 涂冬小麦种子后， 分孽 小扁豆种子 ，产量增加 １－０［ｏ ｅｏｓ ２甲 壳胺处理小 麦种子，可保护小 麦 数增加，增产 ３．％９ 华盛顿大学的研究人员用甲 １处理 小友 柳丁 ， ｕ休犷 小及 ４ １ １。 ．％ １ １１ 。华盛 顿大字的研笼人贝用 甲元１ Ａ １ 免受土壤真菌影响， 在正常 情况下可使小麦增产 ２％５ 何福明等用甲壳 ０１ 。 １ ］ 胺处理冬小 麦种子， 可增产 ５ ０，同时 －％ ３ 作物的 品质也 有所提高， 质增加 ３３％ 湿面 蛋白 ．６， 筋增加 ２． 干面筋增加 ２％ｆ 曹广才 １％ ５， ０［ 。 ｌ ｉ １ 等在山东、 河北廊房、 用甲壳 北京 胺溶液对冬小麦、
高肥地 麦
山 中肥 地 东
４０ ０ ５０ ０ Ｃ Ｋ ４０ ０ ５０ ０ ＣＫ
４１ ８ ８． ２９２ ７． ３５０ ２． ３０９ ７． ４２０ ３． ６８０ ３． ４５７ ６． ４９８ ０． ４５５ ３ ． ４３３ １．
低肥地
４０ ０ ５０ ０
显源自文库
士
玉
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３．／ １６ １０３．
４．／１９ ４０３． ４．／４０ ４０２．
Ｋ ｙ ｏ ｄ： ｃ ｉｔｎ， ｇ ｉ ｕ ｔ ｒ ， ｐｌｅ ｒ ｓ ａ ｈ． ｅｗｒ ｈ ｉ ａ ｒ ｃ ｌ ｕ ｅ ａ ｉｄ ｅ ｅｒｃ ｐ
冯福建
甲壳素又名 甲壳质 、几 丁 、明角质 、壳蛋 白，学名 （， －一 质 １ ４ ２ 乙酞氨基一一 ） ２脱氧
２０７ ７． ２７０ ９ ． ２９７ ９． ２７ ． ７ ５ ２５ ４ ５． ４５ ４ ８． ５ ４． ０ ７ ４ ． ８１ ５ ３５０ ７．
４２５．０
增产率
（ ％） ０ ９７ ． １
１ ０．７
北
示
３０ ０ ５０ ０ ７０ ０ １０ ００
ＣＫ
２ ５１ ． －．２ ５６
！ ０
１ １ ０． ６． ４ ０ ０ １ ３ ３． １ ． １７ ０ １ ３ ４． ３． ２８ ０ ４ ． ７７ ７． ０ ８
利用甲壳 素及其衍生物的吸湿性１ ２１成膜性、 １ １、 ９１ ． ， 对一些 微生 物、 细菌的抑制作用，
国外己把 它们用 于保藏水 果、蔬 菜和鲜花等。如美国 、加拿 大用 甲壳胺 作为水 果保鲜 剂 ，把 它喷洒在 水果上形 成一层 半透明膜 ，防止水分蒸 发，保 持果 品新鲜 ，保 鲜期可 达 ９ 月１。英Ｎ北爱尔兰 女王学院 Ｃ ｒｔａ制成一种 新的 Ｎ Ｃ （ Ｏ 梭甲基 甲壳 个 ５ ） ｈｉｉ ｓｎ Ｏ Ｃ － Ｎ 胺） ，保鲜期 比原有 的提 高 ３倍 ，味道和原来一样可口。日本 隆木 隆司等人 以 甲壳胺和 甲壳素为主要成 分制成 一种保 鲜剂，涂布或浸泡水 果、蔬菜 ，可防止 果实、蔬 菜腐烂 ， 保存期比未处理的长 ２３ ， － 倍 而且味道不发生变化 ， 外观光亮、鲜艳。胡文玉等人用 １ ％ 谷氨酸溶 解 ２ ｑ壳胺制成 一种保鲜剂 ，涂摸在苹 果上 ，包上纸放于阴凉处保存 ，可以 ％ ｌ 贮藏 ４５ 个月，其可溶性 固形物 、 － 硬度 、酸度 都高于对 照，果皮基本 上保 持原色 ，但 稍有皱皮 现象，说明防止水分 散发效果尚不理想（，有待继续开发 。 ２ ２ １
根腐病；黄瓜水 培液 中加 入 甲壳胺可控制 由腐霉菌 引起 的碎倒病 ；甲壳胺对 收 获后 草
毒烂果也 著防治效果１ 有显 ２ ２ １ 药污 生产绿色食品 ３ 染， ” １
甲壳素防治病 害的最 大优点 并不是 其杀死病菌 ，而是 其有利 于放 线菌 的生长 ，放
线菌 破坏病菌的细胞膜及其遗传因子。利 用这种自 然生态方法杀死病菌， 可以避免农 甲 壳素不仅可以防治病害，而且可以 防治虫害。 例如用甲壳胺溶液等喷洒种植的
召开 ，研 制 了 一 系列 甲壳素衍生物，如水溶性 甲壳 素、低聚 甲壳胺 、经 乙基 甲壳素 、
上 然有机高分子物质储量 天 第二位［ｓ， ４， ， １ ｓ１
经乙 基甲 壳胺、梭甲 基甲壳素、 梭甲 基甲壳胺 ［１，广 等［ ２ 泛应用于农业、纺 ｓ； － － 织、印 染、
造纸 、医学 、食品 、化妆 品、环境保护等领域 （ 见表 １。有人预言 ，二十一世纪将是 ） “ 甲壳素世纪 ” 。 表１ 本世纪末 甲壳素类产品估计销售额 ［ ｓ 应用领域 估计销售额 （０万美元／ ） １“ 年 ２０ ３ 农业 ９ ０ 化妆 品 １０ １ 食品和饮料 医药及保健 品 １５ ２０ ４ ５ 固定化载体和细胞培养 ５ ０ 产 品的回收 与分离 １０ ４ 废物 和水处理
植物生长调节剂 ，提 高植物 叶片中叶绿索含 量，提高低蛋白作 物贮藏器 官或种 子中的
贮藏蛋白 含量， 提高种子的发芽势、 发芽率和实生苗株高，加速种子萌发过程中胚乳 淀粉的水解，为种子的萌发提供充足的 氧分， 有利于 幼苗 生长 １ （ 。也有人认为甲 Ｋ ） 壳素
衍 生物可能是增 加植物机 体的免疫 力以达 到增产 。笔者认为其提 高产 量质量 由它的 多