5-氨基乙酰丙酸(5-ALA)广泛存在于动物植物和微生物细胞中,是生物合成叶绿素、血红素、卟啉和维生素B12等四氢吡咯化合物的前体物质。由于5-ALA的Pre-C系列产品主要应用有那些?对人畜无毒性,在环境中易降解、无残留,作为生物体内源性物质,在生命过程中发挥着重要的作用,因此具有广阔的应用和市场开发前景。
5-ALA的Pre-C系列产品主要应用5-ALA在农业肥料领域的应用
5-ALA可以作为植物生长调节剂促进作物、蔬菜和水果的生长,提高果实的品质,增加产量。低浓度(0.06~06mmol.L-1)的ALA通过提高硝酸还原酶的活性(有利于氮源的吸收)调节叶绿素合成,提高叶绿素和捕光系统Ⅱ的稳定性,促进光合作用(促进光下CO2的固定,抑制黑暗中CO2的释放)提高光能捕获效率和光合效率,表现出促进植物生长的效应。通过叶面喷施低浓度的5-ALA可以减少作物根系对生长介质中Na+和K+的吸收,同时能促进作物对大量元素N、P、Ca、Mg及微量元素Fe、Zn的吸收。
5-ALA在植物的抗氧化代谢中也扮演着非常重要的角色。低浓度5-ALA加快了活性氧簇ROS(如H2O2)的产生,进而促进了某些关键抗氧化酶(如谷胱甘肽还原酶、抗坏血酸过氧化物酶、脱氢抗坏血酸还原酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶等)活性的升高;此外,非酶促抗氧化物质(如抗坏血酸和还原型谷胱甘肽)的含量也大大增加。表明低浓度5-ALA具有促进作物应对各种恶劣生长条件(如盐碱、低温、弱光照和干旱等)的作用,因此也成为5-ALA的应用研究热点。另外,5-ALA与果蔬中花青苷的合成积累有密切关系。通过5-ALA处理能够有效促进相关基因的表达,进而促进果皮花色素苷提前合成与积累,影响果实着色。
5-ALA对植物整体长势及产量的效果取决于5-ALA的施用浓度、施用方式、施用时间及作物种类:
5-ALA在农药领域应用
5-ALA是一种两面性物质,当添加浓度超过一定范围时,由于其在生物体内可以转化为具有光敏特性的四吡咯化合物,并在生物体内积累,导致在光照下诱导产生单线态氧,对细胞产生损伤。而且,5-ALA可以有选择性地杀除杂草,而对单子叶的小麦、玉米等农作物不产生影响。因此,大量的5-ALA用于植物或者害虫可以发挥除草剂和杀虫剂的功效。但是,由于5-ALA的市场售价较高,且用作除草剂和杀虫剂需要较高的浓度,成本太高,暂时难以推广应用。
根据5-ALA在植物生命活动所必需的和在黑暗中不宜合成过多的特点,已经生产出两类不同的农田除草剂。例如Norflurazon能抑制Glu-tRNA的基因表达,阻止5-ALA合成,使植株因缺少5-ALA而死亡;另一类如acifluorfen-methyl通过解除对5-ALA合成的调控机制,促使5-ALA大量合成,从而抑制植物中血红素的合成,导致5-ALA和卟啉化合物的大量积累,从而在光照下杀死杂草。
5-ALA在动物饲料添加剂领域应用
近几年,韩国率先开始研究5-ALA在饲料工业中的应用,并取得了良好的效果。韩国檀国大学研究了5-ALA对断奶仔猪、母猪、肉鸡和母鸡的生长性能(平均日增重量ADG、平均日采食量ADFI、料肉比等)血液状态、免疫系统的影响。结果表明,日粮中添加5-ALA(0~50mg·kg-1)对断奶仔猪和肉鸡的生长性能没有任何影响,但是可以提高血清中血红蛋白的浓度和铁的含量,提高淋巴细胞亚群的水平和免疫器官的质量,改善免疫性能。
此外,动物饲料中添加10mg·kgkg-1的5-ALA可以提高母猪血液和奶中铁的含量并通过喂养将铁转移给仔猪,从而提高仔猪血液中铁的含量。在母鸡的饲养中,5-ALA提高了母鸡血液和所产鸡蛋中的铁含量,提升了鸡蛋蛋黄的颜色,鸡蛋总体质量提高。在5-ALA与抗生素协同作用下,能显著地提高仔猪的生长性能和饲料消化率,血液总蛋白、铁含量、血红蛋白及淋巴细胞浓度等指标均升高。
本课题组研究了日粮中添加5-ALA对肉鸡生长性能和血液指标的影响,结果表明,5-ALA一定程度上提高了平均日采食量和平均日增重量,但差异均不显著(P0.05);5-ALA有提高全血中血红蛋白浓度的趋势(P0.05)。由于5-ALA可以促进动物免疫系统功能的增强,而免疫系统持续维持较高水平并不利于动物的生长,因此需要对5-ALA的添加量和综合效能进行更多研究。目前,无论是日韩还是中国,5-ALA都未被列入饲料添加剂目录.因此市场上还没有相关的产品。
5-ALA在微生物培养领域应用
目前将5-ALA开发应用于微生物培养方面的研究还不多,主要是用于培养光照自养型藻。Sasaki等在Spirulinaplatensis的培养基中添加mg·L-1的5-ALA,培养5d后,生物量比对照提高了80%以上。可能是因为,5-ALA促进了细胞内藻蓝蛋自利叶绿素的快速积累,从而大大提升了细胞的光合作用能力。李亚界等研究表明,在Mf2+P+C培养基中添加0.5mg·L-1的5-ALA,小球藻的生物量的质量浓度提高了19.2%,总油脂的质量浓度提高了16.8%,但是对小球藻的比油脂含量及其组成影响不显著。
本课题组研究了5-ALA对小球藻生长的影响,结果发现,添加mg·L-1的5-ALA后,生物量比空白对照提高了33.2%;当添加量达到mg·L-1时,小球藻的生长却受到了严重抑制。以上现象与5-ALA作用于农作物的情况是类似的,表明一定浓度的5-ALA可以作为生长促进剂,而高浓度的5-ALA可以作为生长抑制剂。因此,5-ALA有望作为生物制剂用于解决河流藻类泛滥的难题。
虽然5-ALA应用于微生物培养方面的研究还没有引起广泛