（食品科学专业论文）糖稀土复合物的制备及水解磷酯键活性的研究.pdf

糖稀土复合物的制备及水解磷酯键活性的研究 摘要 稀二 二元素可影响植物体内酶活、叶绿索的含量、矿质营养的代谢等， 能促进作物的生长、发育可提高产量，对生理功能具有有益的作用。而 且可以通过影响动物内脏器官免疫功能和内分泌系统，抑制肿瘤的生长 和肺癌的发生率，并且还有降血糖、清除自由基等功效。 但是在中性条件下，多数稀土元素会形成很稳定的氢氧化物的凝胶 状沉淀，降低了稀土元素的溶解性，给它的应用带来了很大的局限性。 最近的研究发现，稀土元素与多糖结合，可提高稀土元素的生物利用率， 并发现这种糖稀土复合物具有降解磷酸酯的活性，尤其对有机磷农药有 很好的降解效果，但是对于糖稀土配合物结构及有机磷农药的降解机理 研究甚少。 本论文合成了几种糖稀土复合物，在确定的试验条件下，比较了 不同类型糖复合物对含磷酸酯键的对硝基磷酸苯二钠( p n p p 2 n a ) 水解 活性，发现醛糖稀土复合物的水解活性要高于酮糖稀土复合物的活性， 六碳糖复合物的水解活性要优于五碳糖复合物活性，其中葡萄糖一铈复 合物对p n p p 2 n a 的水解活性晟高。在研究多糖稀土复合物对磷酸酯键 的降解作用中发现，多糖稀土复合物对p n p p 2 n a 的降解与多糖中醛糖 含量有一定的关联，当多糖组成中醛糖尤其是六碳糖含量高时，则该多 糖稀二i 二复合物对磷酸酯键的水解活性比较明显。而且，多糖稀土复合物 对磷酸酯键的降解与糖聚合度也有很大关系，随着多糖聚合度的升高， 对磷酸酯键的降解活性反而降低。 本论文还制备了葡萄糖稀土配合物g h s ( 葡萄糖一硫酸高铈复合 物) 和g h n ( 葡萄糖一硝酸铈铵复合物) ，果糖稀土配合物f h s ( 果糖 一硫酸高铈复合物) 和f h n ( 果糖一硝酸铈铵复合物) ，并经过硅胶柱 层析和s e p h a d e xg 2 5 凝胶柱层析对其分离纯化，通过h p l c 进一步分 离和纯度鉴定，再通过结晶得到g h s 晶体。采用紫外可见光谱、荧光 光谱和x 射线粉末衍射法对糖复合物的结构进行了初步探讨，证实糖 环上羟基可与稀土元素结合形成糖稀土复合物。对所制备的糖稀土复合 物的红外光谱研究表明，所得到葡萄糖、果糖与稀土元素的配位络合是 在仲醇一o h ，所以1 ，2 ，3 ，4 位上的一o h 都有可能参与配位。f h n 和g h n 的元素分析结果显示，g h n 是由三分子的葡萄糖与一分子的 c e 4 一复合，f h n 是由两分子的果糖与一分子的c e 4 一进行络合。为了确 定糖稀土复合物的结构，对纯度较高的g h s 晶体做1 3 c 核磁共振试验， 结果显示每个葡萄糖与铈的结合是在1 ，4 一o h ，形成六配位结构，由 此我们确定了葡萄糖与硫酸高铈配合物的结构。最后采用差动热分析仪 对g h s 晶体进行热稳定分析，d s c 曲线表明所合成的糖稀土复合物是 比较稳定的。一一 应用海带提取海藻酸钠、碘和甘露醇后废弃物中的多糖，与稀土元 素进行配位络合，制备出一种降农残促生长的叶面肥，并初步对其工业 化生产的成品制定了指标。将该叶面肥应用到无土栽培菠菜，发现此叶 面肥可以提高菠菜种子的发芽率和发芽势，并且可以提高菠菜自身的保 护酶一过氧化物酶和酸性磷酸酶的活性。这一结果提示，糖稀土复合物 对有机磷降解的可能机理包含两个方面，一方面是糖稀土复合物本身可 以降解有机磷农药，主要是糖复合物通过稀土元素与有机磷形成整合 物，亲电的稀土元素使p = o 键或p = s 键极性增大，从而便利了糖复 合物上一o h 对磷原子的进攻，导致有机磷农药的降解：另一方面是糖 稀土复合物刺激植物体内的酸性磷酸酶活性，使植物体本身对有机磷农 药的降解活性提高。 关键词：糖稀土复合物；结构；叶面肥；有机磷农药：降解 s t u die so nt h es y n t h e sisa n dh y dr 0i y z a tio nt o p h o s p h o d ie s t e rb o n do fs a c c h arjd e r e e c o m p ie x 8 s a b s tr a c t t h er a r ee a r t he l e m e n t s ( r e e ) h a v ee 艉c t so ni m m u n e r e l a t e d e n z y m e a c t i v i t i e s ，c o n t e n to fc h l o r o p h y l la n dt h em i n e r a ln u t r i t i o nm e t a b o l i s mo fp l a n t s a n d c a ni m p r o v ei t sg r o w t h ，d e v e l o p m e n t ，p h y s i o l o g i c a lf u n c t i o n ，y i e l d s r e ec a na l s o r e s t r a i nt u m o u ra n dl u n gc a n c e r ，h a v et h ea b i l i t i e so fd e c r e a s i n gb l o o dg l u c o s ea n d s c a v e n g i n gt h ef l e er a d i c a l sb yi n f l u e n c i n gi m m u n ea c t i v i t i e sa n de n d o c r i n es y s t e m o fa n i m a l s h o w e v e r , r e ec a n n o tb ee f f i c i e n t l yu n t i l i z e db yt h ec r e a t u r e su n d e rn e u t r a l c o n d i t i o n s ，b e c a u s er e ew i l lf o r ms t e a d yg e l d e p o s i t ，w h i c hr e d u c e si t ss o l u b i l i t y r e n c e n ts t u d i e sf i n d t h a tr e ec a nc o m b i n ew i t hp o l y s a c c h a r i d e sa n df o r mi n t o p o l y s a c c h a r i d e r e ec o m p l e x e s ，w h i c hc a ni m p r o v er e eb i o a v a i l a b i l i t y t h e c o m p l e x e sh a v ee f f i c i e n th y d r o l y s i sa c t i v i t i e so nt h ed e g r a d a t i o no fp h o s p h o d i e s t e r b o n d ，e s p e c i a l l yt oo r g a n o p h o s p b o r u sp e s t i c i d e s ，w h i l et h es t r u c t u r eo fc o m p l e x e s a n dd e g r a d a t i o nm e c h a n i s mo f p e s t i c i d e sh a v en o tb e e nr e p o r t e d s e v e r a ls a c c h a r i d e r e ec o m p l e x e sh a v eb e e ns y n t h e s i z e di n t h i sp a p e r i n g i v e nc o n d i t i o n s ，t h eh y d r o l y s i sa c t i v i t i e so fd i f f e r e n tc o m p l e x e sa r ed e t e r m i n e do n p n p p 2 n ac o n t a i n i n gp h o s p h o d i e s t e rb o n d t h er e s u l t ss h o wt h a th y d r o l y s i s a c t i v i t i e so t a l d o s e r e ec o m p l e x e sa r eb e t t e rt h a nt h a io fk e t o s e r e ec o m p l e x e s ， 6 - cs a c c h a r i d e r e e c o m p l e x e sh a v eh i g h e rh y d r o l y s i s a c t i v i t i e st h a n5 一c s a c c h a r i d e r e ec o m p l e x e s ，a n dt h eh y d r o l y s i sa c t i v i t yo fg l u c o s e r e ec o m p l e xt o p n p p 2 n ai st h eh i g h e s ta m o n gt h em o n s a c c h a r i d e r e ec o m p l e x e s h y d r o l y s i so f p o l y s a c c h a r i d e - r e ec o m p l e x e st op n p p 2 n as h o w st h a th y d r o l y s i sa c t i v i t i e sh a v e c o r r e l a t i o nw i t hc o n t e n to fa l d o s ei n p o l y s a c c h a r i d e s t h ec o m p l e x e sw i t h p o l y s a c c h a r i d e sm a i n l yc o m p o s e do fa l d o s e ，e s p e c i a l l y6 - cs a c c h a r i d e s h a v e c o n s p i c u o u sh y d r o l y s i s a c t i v i t i e s f u r t h e r m o r e ，d e g r a d a t i o n a c t i v i t i e st o p h o s p h o d i e s t e rb o n d a r es i g n i f i c a n t l yr e l a t e dt ot h e p o l y m e r i z a t i o nd e g r e eo f p o l y s a c c h a r i d e s ，t h eh i g h e r t h e p o l y m e r i z a t i o nd e g r e ep o l y s a c c h a r i d e r e e c o m p l e x e s ，t h el o w e rt h eh y d r o l y s i sa c t i v i t i e st op h o s p h o d i e s t e rb o n d i nt h i sp a p e r , g h sa n dg h na r eg l u c o s e r e ec o m p l e x e s ，f h sa n df h na r e f r u c t o s e r e ec o m p l e x e s t h e ya r es e p a r a t e da n da n a l y z e dr e s p e c t i v e l yb yu s i n g s i l i c ag e lc h r o m a t o g r a p h ya n ds e p h a d e xg 2 5c h r o m a t o g r a p h y f u r t h e rs e p a r a t i o n a n dt h ea p p r a i s e m e n to ft h e i rp u r i t ya r ep e r f o r m e do nh p l c t h eg h sc r y s t a li s o b t a i n e db yr e c r y s t a l l i z a t i o n i ti sp r o v e db ye l e m e n t a r ys t u d y i n gt h ec o m p l e x e s s t r u c t u r eu s i n gu v - v i ss p e c t r a l ，f l u o r e s c e n c es p e c t r a la n dx r a yp o w d e rd i f f r a c t i o n b e h a v i o r , t h a tt h ec o m p l e x e sh a v eb e e ns y n t h e s i z e d i rs p e c t r ad a t as h o w st h a t g l u a o s ea n df r u c t o s ec o m b i n ew i t hc et h r o u g h - - o ho fs e c o n d a r ya l c o h o l ，s oa l l 1 ，2 , 3 ，4 - - o ho f s a c c h a r i d e sm a y c o o r d i n a t et o c ei o n s t h ee l e m e n t a la n a l y s i so f g h na n df h nh a v e b e e n i n v e s t i g a t e d ，a n dt h er e s u l t s s h o wt h a tg h ni s s y n t h e s i z e dw i t ht h r e eg l u c o s ea n do n ec ei o n ，f h n i sc o m p o s e dw i t ht w of r u c t o s e a n do n er e ei o n t h es t r u c t u r eo fg h sc r y s t a li sc o n f i r mb yu s i n g ”c n m r ，t h e d a t ao f ”c n m rs h o wt h a tg l u c o s ei sc o o r d i n a t e dt or e ei o n st h r o u g h1 ，4 - - o h t h eh i 曲t h e r m a ls t a b l e n e s so fg h si sp r o v e db yd s c ak i n do fl e a ff e r t i l i z e r , w h i c hc a ne n h a n c eg r o w t ho fp l a n t sa n dd e g r a d e p e s t i c i d e s ，i sm a d ef r o mr e ea n dw a s t ei na l g ap r o c e s s i n ga f t e re x t r a c t i n gs o d i u m a c e t y l i d e ，i o d i n ea n dm a r m i t e s t a n d a r d so fi n d u s t r i a l i z e dp r o d u c t i o no ft h el e a f f e r t i l i z e rh a v eb e e ng i v e n as o i l l e s sc u l t u r eo f s p i n a c hi sc a r r i e do u ti nt h i sp a p e rt o i n v e s t i g a t ee f f e c t so ft h el e a ff e g i l i z e ro ns p i n a c h ，t h er e s u l t ss h o wt h a tt h i sl e a f f e r t i l i z e rc a ni n c r e a s eg e r m i n a t i o nr a t ea n dg e r m i n a t i o np o t e n t i a lo fs p i n a c ha ta s i g n i f i c a n tl e v e l ，a n di m p r o v ea c t i v i t i e so fp r o t e c t i v ee n z y m e si ns p i n a c h ，s u c ha s p e r o x i d a s ea n da c i dp h o s p h a t a s ea c t i v i t i e s t h i sp a p e rp r o p o s e st w om e c h a n i s m so nd e g r a d a t i o no fo r g a n o p h o s p h o r u s p e s t i c i d e sb ys a c c h a r i d e - r e ec o m p l e x e s i n a g r i c u l t u r ea p p l i c a t i o n o n e i s o r g a n o p h o s p h o r u sp e s t i c i d e sc a n b ed e g r a d e db ys a c c h a r i d e r e e c o m p l e x e s ， s a c c h a r i d e r e ef o r mc h e l a t ec o m p l e x e sw i t ho r g a n o p h o s p h o r u sp e s t i c i d e st h r o u g h r e ei r o n s e l e c t r o p h i t i cr e ei r o n si n c r e a s et h ep o l a r i t yo fp 2 0b o n do rp = s b o n d ，a n d - - o ho fs a c c h a r i d e r e ea t t a c kt h epa r o m a t i co fo r g a n o p h o s p h o r u s p e s t i c i d e s ，a s a c o n s e q u e n c e t o d e g r a d a t i o n o f p e s t i c i d e s a n o t h e r i s s a c c h a f i d e r e ec o m p l e x e sc a ni m p e t u se n z y m e sa c t i v i t i e s i n p l a n t s ，w h i c h i m p r o v ed e g r a d a t i o na b i l i t i e so fp l a n t s t h ep a p e rp r o v i d eb a s i sf o rt h ed e g r a d a t i o n o fo r g a n o p h o s p h o r u sp e s t i c i d e sb ys a c c h a r i d e r e ec o m p l e x e s k e y w o r d s ：s a c c h a r i d e r e e c o m p l e x e s ，s t r u c t u r e ，l e a ff e r t i l i z e r ， o r g a n o p h o s p h o r u sp e s t i c i d e s ，d e g r a d a t i o n 糖稀卜复台物的制桥及水解磷略键活性的研究 0 前言 o ，1 研究现状 0 ，1 1 稀土金属及稀土微肥 我国有丰富的稀二i 二资源，其储量约占世界总储量的7 0 8 0 ，因此 研究与开发稀二 二资源一直是： 农业等应用基础研究的热点之一。 稀二 二元素( r a r ee ar t he l e m e n t s ，简称r e e ) 或稀土( r a r ee a r t h ， 简称r e ) 包括原子序数从5 1 到7 l 的镧系元素( l a n t h a n o i d ，简称l n ) 的l5 种元素和与l n 同族的钪( 原子序数2 i ) 和钇( 原子序数3 _ 9 ) 共 】7 种元素。它们具有丰富的光、电、磁等物理特性和化学活性。镧系 元素( l n ) 是稀土的主体，包括有15 种元素：镧( l a ) 、铈f c e ) 、镨 ( p r ) 、钕( n d ) 、钷( p m ) 、钐( s m ) 、铺( e u ) 、钆( g d ) 、铽( t b ) 、镝( d y ) 、钬 ( h o ) 、铒( e r ) 、铥( t m ) 、镱( y b ) 、镥( l u ) 。 根据r e e 的化学性质及电子结构等特点，通常将其分为两组：一 组为铈组( 也称轻稀土，简称c e ) ，包括l a 、c e 、p r 、n d 、p m 、s m 、 e u 、g d ：其它的为钇组( 也称重稀土，简称y ) ，包括t b 、d y 、h o 、 e r 、t m 、y b 、l u 、s c 、y 。其中c e 、l a 、n d 、p r 和s m 占稀土总量的 9 6 左右( 铈占4 8 ，镧占2 5 ，钕占1 6 ，镨占5 ，钐占2 ) ，其 它12 种元素仅占4 t 。 稀：i 二微肥是稀土金属的一类重要化合物，主要是轻稀土( 特别是镧、 铈两元素) 的硝酸盐、氯化物以及由这些硝酸盐、氯化物与其他化肥构 成的高效稀土复合肥料。目f m 应用研究与生产最多、最广泛的是稀土硝 酸盐 r e ( n 0 3 ) 3 6 i j2 0 。试验表明，稀土元素特别是镧、铈其从多 方面对农作物产生影响，可促进植物发芽生根1 2 i1 3 i ，对植物的生长具有 促进作用，提高了植物具有生理效应的酶活1 4 - 6j ，促进叶绿素的增加从 两提高了植物的光合作用1 7 1 18 1 ，促进了植物体矿质营养的代溅1 9 1 1 1 0 i ，对 植物体内的激素产生了一定的影响】，可维持细胞膜的透性和稳定性【1 “， 加强植物体的抗逆睦”i ，对作物的生k 、发育、生理功能和产量增加 具有有益的影响。多数试验已证实，施用稀土微肥可使水稻、小麦、玉 米、棉花、花生、甘蔗、甜菜等大田作物增产lo ，2 0 ，可使蔬菜、水 果等增产2 0 以上j 。 话稀土复台物的制蔷投水解磷酯键活性的研究 稀土元素对动物体的影响主要表现在，对动物内脏器官免疫功能的 影响和内分泌系统的影响。苏英，庞新民等经过氯化稀土对d m h 诱发 大肠癌小鼠淋巴细胞增殖能力的作用，氯化稀土对结肠癌小鼠n k 细胞 杀伤功能作用，脾脏重量的影响及对结肠癌小鼠发瘤率的影响及存活情 况等多方面研究表明，稀土在一定的范围内能改善机体免疫功能，抑制 肿瘤的生长。栗建林，纪云晶等通过给小鼠喂饲内含稀土的饮水，腹腔 注射诱癌剂氨基甲酸乙酯( a m a e ) ，观察稀土对小鼠肺癌发生抑制率 以及小鼠抗肿瘤免疫功能和抗氧化功能的变化结果表明轻稀土处理不 仅可抑制小鼠肺癌发生率，还可提高小鼠免疫功能和抗氧化能力。另外 稀土还有降血糖、抑制肿瘤、清豫自由基等功效”】1 16 。 但是在生理p h 值下，多数稀土元素会形成很稳定的氢氧化物的凝 胶状沉淀，降低了稀土元素的溶解性，给它的应用带来了很大的局限性。 最近的研究发现【j ”，稀土在植物体内能与生物大分子结合，并发现这 种稀土结合的大分子有诸多活性，因此人们对r e e 在生物体内存在状 态及含r e e 的生物大分子的活性与r e e 的关系等问题给予了越来越多 的关注。 0 1 2 稀土元素配合物模拟酶研究进展 近几年研究发现，稀土元素配合物在水解磷酸二酯键、肽键方面有 很好的活性，在合成人工核酸酶、蛋白酶方面有很好的应用，是分子生 物学和生物化学中重要的应用工具1 1 8 】1 1 9 1 。在生物大分子中普遍存在肽 键和磷酸二酯键，而这两种键的键能较高，它们在无天然酶存在时，中 性温和条件下水解非常缓慢。例如，g l y g l y 的中性溶液在2 5 下， 3 5 0 年才能有一半被水解1 2 0 l ，而磷酸二酯键则需2 0 0 万年【“l 。虽然天 然酶如胰蛋白酶、肽酶及核酸酶等能很快将肽键和磷酸二酯键水解，但 用天然酶水解存在有以下不足：1 ) ，水解产物不易人为控制；2 ) ，天然 酶的制各、贮藏及使用条件苛刻，生产上应用成本大；3 ) ，在生物化学 及分子生物学等基础研究l l 非酶水解手段有更为广泛的应用前景，如蛋 白质区域环的功能与结构，阻断蛋白的序列测定等。 近十几年来，人们对在中性生理条件下能快速水解生物大分子中肽 键和磷酸二酯键的水解模拟酶研究引起了广泛的兴趣。稀土离子与氧的 惦稀二卜复台物的制备及水解磷酯健活性的研究 配位能力较强，因而具备了作为人工酶的重要性质即亲氧性，稀土离 子可以很好地与核酸中的磷脂键结合。此外，稀土离子具有较小的离 予半径、较高的电荷及离子势，是种优良的路易斯酸，其配位数高 达12 。稀土离子对单核：_ f = f 酸及寡聚核苷酸的断裂主要依靠与稀土结合 的羟基配合物亲核进攻核苷酸中的p - 0 键来实现12 2 】。 i9 9 2 j9 9 3 年，人们发现，镧系离子具有很好的水解r n a 和b n a 的活性，尤其是c e ( i v ) 的水解活性显著高于其他镧系离子，而且水 解只作用于磷酸二j ，试。而不会产生其它的氧化副产物2 3 1 1 2 4 l 。 汪东风等1 2 5 - 2 8 1 在研究植物体内稀土元素存在状态时，发现茶叶中 存在稀土结合的多糖( r e e t p s ) 。经e x f a s 分析可知，r e e t p s 中l a 的第一配位层是氧原子，配位数是6 ；第二配位层可能是硫原子，配位 数足3 。茶叶中r e e t p s 配合物可以很好的水解b s a 。进一步将它们与 质粒d n a 在d h 7 0 ，3 7 下水解9 0 m in 。结果发现，纯天然的r e e t p s 可 将超螺旋的d n a ( i ) 部分水解成线状的d n a ( i i ) 。 o 1 3 海藻综合利用 海藻是生长于海洋中的低等隐花植物，共1 万多种，有绿藻门，褐 藻门，蓝藻门，红藻门等1 0 门。迄今为人类广泛利用的海藻主要是红 藻、绿藻和褐藻，约1 0 0 余种。因其生长在特殊的海水环境中，故除含 有丰富的蛋白质，氨基酸，碳水化合物外，还含有一般陆生植物无法比 拟的k ，c a ，m g ，f e ，m n ，z n ，i 等矿物质以及丰富的维生素等。除 此之外，更重要的是它们还含有一定数量的海洋多糖和多酚类等多种多 样的生理活性物质。 随着对海带化学成分的提取分离等技术的不断发展，对海带的利用 越来越充分，范围也越来越广泛。目前，海带主要用来提取如甘露醇、 褐藻胶和碘。 我们在青岛明月集团公司凋研发现，工业化海带提取海藻酸钠、 碘和甘露醇后，有两处主要大量废弃物，其中制海藻酸钠过程所生成的 废弃物已经被用来生产饲料，但在提碘和甘露醇所剩的碱炼海带浮渣， 至今未被充分利用。此浮渣虽含有大量的多糖和蛋白质等有机物，但目 糖稀十复合物的制番发水解磷酯键活性的研究 前主要是经环保处理后直接排放，没有充分利用。如能对此部分废弃物 加以利用，不仅可促进自然资源的有效利用，而且可减轻环保费用，提 高企业效益，但目前研究报道较少。有人1 2 9 1 将工业提取褐藻胶的残渣 生产海藻生物肥，并通过农刖实验，证明可有效的提高农作物的产量和 质量。 o 1 4 有机磷农药 有机磷农药( o r g a n o p h o s p h a t e ，简称o p s ) 1 3 0 1 是德国g s c h r a d e v 在二十世纪三十年代首先发现的，距今已有七十多年历史，它含有三个 磷酯健，所以常被称为磷酸三酯。一般有机磷农药被分为两种类型， 种是磷通过双键与氧结合( p - o ) ，如甲胺磷、氧化乐果、敌敌畏等； 另一种是磷通过双键与硫结合( p = s ) ，如对硫磷、甲基对硫磷、辛硫 磷、水胺硫磷、毒死蜱等j 。 此类农药具内吸作用，以其药效高、使用方便，并且在自然条件下 能够降解等优点而应用广泛，其品种和产量成为各类农药及杀虫剂之 首。从世界农药市场上来看，有机磷农药的品种已达上百种，其中，有 机磷杀虫剂的销售额占整个杀虫剂市场的三分之一以上。就我国农药市 场，有机磷农药品种也有五十多种，有机磷农药的产量占整个农药的 5 0 左右，占杀虫剂的7 0 以上13 2 1 。 有机磷农药的使用与普及已达到相当高的程度。但是，在长期和大 量使用有机磷农药后产生的环境危害也日益严重。农药残留会通过生物 富集和食物链在动植物体内积累，进而在人体内富集。如果人体内的农 药残留量达到一定浓度，就会有致畸、致癌、致突变等的潜在危害。近 年来常有报道农药急慢性中毒事件。因此，果蔬食品中有机磷农药残留 问题己引起人们对农药使用安全性的极大关注。 0 1 5 有机磷农药降解研究现状 有研究表明，如果有机磷中的一个磷酸酯键被水解将大大降低其毒 性，以对硫磷为例，将使其毒性降低1o o 倍1 3 3 i1 3 4 1 。 对于环境中有机磷农药的降解研究，尤其是水体及土壤中农药的降 解研究目前已有较多报道。如：利用微生物及微生物酶降解i ”引，降 糖稀十复合物的制蔷及水解磷酯键活性的训f 究 解农药的微生物主要为细菌、真菌、放线菌和藻类，其中细菌由于易诱 发突变和适应能力强而占多数，在细菌中，又以假单胞菌属 ( p s e u d o m o n a s ) 研究的较多。农药微生物降解的途径包括氧化、还原、 水解、脱卤、缩合、脱羧、异构化等，其作用实质是酶促反应。有机磷 酸酯和氨基甲酸酯类农药在土壤中比较容易降解正是由于土壤中存在 分泌可降解磷酸酯和氨基甲酸酯结构水解酶的微生物。因为大多数的农 药带有卤素、氨基、硝基及其他各种取代物等，这些取代基的种类和数 量往往会影响微生物对农药的降解。此外，受农药污染的外部环境化合 物组成比较复杂，而且难以控制，对于农药降解菌的生长不利，微生物 受温度、p h 及湿度的影响很大，这些因素通常会影响微生物的生长。 然而，直接从环境中筛选获得的农药降解菌降解速度慢，不能满足实际 需要或经常发生变异导致降解能力的丧失，另外，投放到环境中去的降 解菌还会受到该环境原有菌群的影响，甚至受到牿抗而不能在该环境中 长期生存，农药降解菌在受污染环境中不能成为优势菌 3 9 - 4 1 】。如果大 量长期实施某种微生物，则会对其天然的微生物菌落比例有一定的影 响。基于以上原因，对于农药降解微生物的研究工作多数目前还只局限 于实验室内。但也有报道运用可降解微生物作为原料制备农药降解酶 4 2 “引，用酶克服微生物降解慢等不足，快速降解有机磷农药。但酶的 生产、储藏及应用成本较高，较难大规模地应用与农业生产中1 4 6 - 4 7 。 利用光催化降解1 4 8 1 1 4 9 】，认为有机磷农药的光催化降解是由- o h 和 0 2 一的作用所造成的，且反应发生在光催化剂表而，o2 和h 2 0 的存在 是光催化降解的必要条件。当近紫外光照射到t i 0 2 表面时，表面将产 生电子空穴对，吸附在光催化剂表面的o2 俘获电子形成0 2 ，进而形 成1 - 2 02 ：吸附在t i 0 2 表面的o h 。或l 2 0 形成o h 。因o h 的氧化能力 较强，足以氧化有机磷农药，使其转变为c 0 2 、h 2 0 及p 0 4 3 - 等矿物酸。 几种有机磷农药的光催化降解的产物己被试验证实，尽管光催化降解已 取得如此成绩，但是运用到实际生产中，则存在光催化量予效率低，难 以处理大量的农药污染，光催化剂的负载和分离回收问题、大型光催化 反应器的设计等问题均有待解决。 糖稀土复合物的制备及水解磷酯键活性的研究 利用超声降解有机磷农药也有很多研究1 5 0 1 5 ”，根据声化学反应基 础，使液相体系在超声场中产生大量活性基团，形成有利于化学反应的 高温、高压和高氧化氛围，使有机污染扬降解。稀释生化法1 5 2 115 3 1 主要 用于有机磷农药废水的降解，但存在稀释倍数高、负荷大、运行不稳定 且存在二次污染等问题。而y a m a z a k it 等15 4 1 制备出二价金属离子配位 化合物，人工合成了磷酸三酯酶；y o s h i z u k ak 等m 1 研究发现几丁质银 配合物微粒对甲基对硫磷有很好的清除作用。但上述对有机磷农药的降 解方法，目前还难以应用于食品生产过程中对有机磷农药的降解。 汪东风1 56 l 等将生产茶多酚和咖啡因后的工业废弃物，即茶多糖 ( t p s ) 与稀土元素配位络合，制备出有机磷农药的降解制剂，并应用 到菠菜与茶叶等农作物上。结果显示，茶叶多糖稀土配合物对菠菜及茶 叶中的有机磷农药均有较好的降解效果，茶多糖稀土配合物一周之内可 将菠菜上有机磷农药降低至无公害标准( 1 0 m g k g ) 以下，而农药自然 降解的残留毒死蜱高达3 9 7 3 m g k g ，乐果高达9 0 9 m g k g ；对茶叶中氧 乐果和毒死蜱的降解率分别达到6 3 6 4 9 1 6 1 和2 8 5 1 - 4 7 5 0 。 汪东风1 56 j 等利用褐藻淀粉、岩藻聚糖与稀土元素复合，对有机磷 农药进行降解，结果发现褐藻淀粉、岩藻聚糖与稀土元素的配合物对有 机磷农药有很好的降解效果，但是褐藻淀粉、岩藻聚糖纯品比较昂贵， 不能利用到实际生长及应用。 o ，2 研究内容与意义 o 2 1 研究内容 汪东风1 2 5 - 2 8 1 等人利用多糖制备的降有机磷农药制剂，其原料来源比 较廉价，但由于多糖成分复杂，因此对此制剂的对有机磷农药降解机理 的研究具有很大困难。 本论文利用结构已知的单糖作为稀土元素的配体，探讨糖稀土复合 物的结构及糖稀土复合物对有机磷的降解机理。主要研究内容有：单糖 稀土复合物对有机磷农药的降解；不同单糖稀土复合物对磷酯键的降解 比较；寡糖及葡聚糖稀土复合物的制备及活性研究；海藻多糖叶面肥的 糖稀_ 十复台物的制备驶水解磷酯键活性的州究 制备与活性研究：糖稀土复合物的结构研究；糖鞴土复合物对有机磷农 药降解机理的初探等。 0 2 2 研究意义 ( 1 ) 、通过单糖稀土复合物的结构及对磷酯键水解活性关系、糖稀 土复合物对有机磷农药降解机理分析等研究，将为糖稀土复合物降有机 磷农药提供了应用理论依据，为今后生产降有机磷农药制剂的配体的选 择将提供一定的依据。 ( 2 ) 、我国稀士和海藻资源非常丰富，稀土多年来已大规模在农业 上应用；褐藻除提取褐藻胶、甘露糖及制碘等，其它成分未能充分利用。 因此，利用褐藻多糖与稀土制备出具有水解有机磷农药及其它活性的生 物制剂，可为海藻f f j 综合利用提供新技术和新途径。 塘稀十复含物的制备及水解磷酯键活性的研究 参考文献： 1 刘大森单安山，稀土饲料添加剂的代谢安全及安全性，饲料工业 2 0 0 1 ，2 2 ( 】) ：】7 1 9 2 y aw e nh e ，c h ia n g sh io n g l o h ，c e r lu f l la n dla n t h a n u m p r o r a o t e f l o r a lln i t ia t jo na n dr e p r o ( u c t iv eg r o w t ho f a r a b i d o p s is t h a l ia n a ，p 1a n ts c ie n c e ，2 0 0 0 ， 1 5 9 ：1 17 - 12 4 3 江玲，王章荣等，镧对马尾松的根系生长年1a a 含量的影响，植物学报， 1 9 9 8 ，4 0 ( 3 ) ：2 5 i 一2 5 5 4 m i9 1 1 a c c i 0f ，g a js t o naw ，o nt h er o leo fc a lc i u mir li n d o le 一3 一a c e t i c a c idi i l o v e m e l 3 ta n dg r a y jr e s p o n s ejne t i0 1 a t e dp e ae p i c o t y ls p a ln t g r o w t hr e g u l ，1 9 8 9 ，8 ：3 3 53 4 7 5 a 1 l a nac ，r u b e r ypi t ，c a l c ju md e f ic ie n c ya n da u x i l 3t r a n s p o r ti n c u c u r b i t ap e p ol s e e d in g s p 1 a n t a ，1 9 9 l ，1 8 3 ：6 0 4 6 1 2 6 李焕秀，b a t t e r yn ，t b a 、l a c l 3 、v e r a p a r nj1 和t f p 对菜豆下胚轴生 长素诱导的导管分化和形成的效应，植物生理学报，1 9 9 6 ，2 2 ( 1 ) ：3 3 3 9 7 储钟稀，氯化铈对高等植物叶绿素形成的影响。稀有金属，1 9 8 8 ，1 1 ( 7 ) ： 1 了一2 0 8 李风玲，吴光耀，r u b is c o 的研究进展，生物学通报，1 9 9 6 ，3 l ( 3 ) ：8 - 9 9 朱永懿，陈景坚，富镧稀土对春小麦吸收氮索的影响，核农学通报，1 9 9 2 ， 1 3 ( 4 ) ：l7 6 1 7 8 1 0 李齐，沈应柏，c e 在j 一6 9 杨根中的吸收，分布及其对其他元素吸收的影 响，中国稀士学报，19 9 5 ，13 ( 4 ) ：3 5 5 3 6 0 1 1 m i 9 1 ia cc jof ，g a 】s to naw ，o nt h e r o leo fc a 】c i u minin d o l e 一3 一a c el ic a c idr l l o v e m e n ta n dg f a v i r e s p o r t s ei ne t io la t e dp e ae p lc o t y ls p a ln t g r o w t hr e g u l ，19 8 9 ，8 ：3 3 5 - 3 4 7 12 聂呈荣，黎华寿等，干旱条件下硝酸稀土对花生幼苗生长的影响，土壤肥 料，2 0 0 2 ( 3 ) ：1 】一】1 1 3 安建平陈靠山等，氯化钕对渗透胁迫引起的膜损伤和a g a 含量的影响， 中国稀土学报，】9 9 4 ，12 ( 4 ) ：3 日8 3 5 1 14 c h u n y i n gc h e n ，p e jq u nz h a n g ，z h i f a n gc h a i ，d is t r ib u t i o no fs o m e r 糖稀二卜夏台物的制备及水祥磺酯键活性的酬究 r a r ee a r the 1e m e n tsa n dt h e jfb i n d in gs p e c ie sw i t hp r o t e i i is 1 iv e rs t u d ie db yin s t r u m e n t a in e u tf o na c t iv a t i o na n a 】y s isc o m b in e d w i thb io c h e m ic a lt e c h n iq u e s ，a n a ly t ic ac h im ic aa c t a ，2 0 0 1 ( 4 3 9 ) 9 2 7 1 5 j ia n y o n gw u 。c h u a n g u lw a n g ，e ta 1 ，sl i m u a t i o no ft a x o p r o d u c t j o d a n dex c r e t i0 nint ax uss p pc e l lcu l t u r e sb yr a r ee a r t hc h e m ic a 1a n th a n u m ，j o ur n a lo fb i o t e c h