研发赋能活酶金属离子及中草药源生物因子复合液的契机

市面上的水溶肥料，生物菌肥或植物激素、植物生长调节剂虽然各有特点和优势，但其存在的缺点或局限性难以满足农业日益追求更高效益化的行业需求或更高的食品安全市场需求， 亟待新的综合性强的优势产品进行完善更新。

太禾润丰（深圳）生物科技有限公司经过多年跨学科跨行业的研究与技术开发和大区域大面积的试验数据积累， 研制出了一种新型的植物水溶肥料: 太沃得微量元素光能肥（赋能活酶金属离子与中草药源生物因子复合液），包含了以下两方面的全新技术。

第一节  金属离子嫁接生物催化剂技术

（一）发明专利名称、技术研发单位、技术要点及制备方法

专利名称：一种阳离子接枝聚合物的生物酶及其制备方法和固定方法

专利号：  ZL 2019 1 0816667.1

研发单位：太禾润丰（深圳）生物科技有限公司、西安理工大学

本发明公开了一种接枝阳离子聚合物的生物酶，通过叠氮基团与炔基的点击化学反应连接生物酶和聚合物。本发明一种阳离子接枝聚合物的生物酶，解决了现有技术中存在生物酶活性降低以及稳定性差的问题。本发明还公开了上述生物酶的制备方法，首先合成含有-NH2的阳离子聚合物，然后对生物酶进行改性合成含有丙炔基的生物酶以及对含有-NH2的阳离子聚合物进行改性合成含有叠氮基的阳离子聚合物，含有丙炔基的生物酶与含有叠氮基的阳离子聚合物反应，即得到接枝阳离子聚合物的生物酶;本发明还公开了上述生物酶的固定方法，反应过程温和简单，容易操作。

金接枝生物酶制剂的反应合成技术生产工序， 包括下面几个关键技术：

1. 选择与改性聚合物溶液的形成

2. 选择与改性金属离子形成

3. 改性金属离子与改性聚合物溶液接枝反应

4. 选择与改性生物酶

5. 改性生物酶与改性金属阳离子及改性聚合物的接枝反应合成复合液

（二）技术研发背景

研发金属离子接枝聚合物的生物酶肥料的技术背景：

随着农业的快速发展，肥料在农作物生产中的应用越来越广泛。传统化学肥料的使用虽然可以提供植物所需的营养元素，但是长期使用会导致土壤酸化、板结等问题，影响土壤质量，同时也会对人体健康造成一定的影响。因此，研发新型绿色肥料已成为当前农业领域的重要课题。

生物酶工程是生物技术领域中的一个重要方向，主要是通过酶的制造和应用来改善和提高生物催化剂的效率和经济性。生物酶工程是一种应用酶的技术，用于转化底物分子，以实现特定的化学反应。它包括酶的筛选、生产、纯化、固定化、反应器和应用等方面：

1.   酶的筛选与改造：通过筛选出具有高效催化能力和稳定性的酶，为酶工程的进一步研究打下了基础。同时，通过基因工程技术，可以对酶进行定向改造，以改善其性质，进一步提高其催化效率和稳定性。

2.   酶的生产与纯化：在酶工程中，以微生物、植物或动物为原料，通过特定的工艺过程生产酶。同时，采用各种纯化技术，将酶从复杂的物质中分离出来，得到高纯度的酶。

3.   酶的固定化:将酶固定在特定的支持物上，提高酶的稳定性和催化效率，甚至可使酶能够重复使用，

4.   酶反应器:设计和构建酶反应器，研究酶反应的动力学和热力学，提高酶反应的效率和产率。

酶的固化是生物酶工程的重要课题，目前国内外的许多研究机构和公司都已经开展了金属离子接枝聚合物生物酶肥料的研究和开发工作。技术要点包括：酶的筛选及改性、基因克隆和基因片段截取及取缔，也包括新材料合成、性能表征和应用效果等方面。在国内的各个领域，如食品工业、纺织工业、造纸工业等都得到了成熟稳定的运用。同时，通过研究和开发新的酶品种和应用领域，不断扩展酶工程的应用范围。其研究和应用领域不断扩大，为人类生产和生活带来了重要的贡献。

（三）金属离子嫁接生物催化剂生产及技术优势

金属离子嫁接生物催化剂 (技术名词：金属离子接枝聚合物的生物酶，简称金属离子接枝生物酶，英文名称：Ionic metals grafted onto biocatalysts，英文简称：IMGB）技术是目前生物酶工程在农业领域运用的全新的拓展，是一种新型选取的多种对植物有益的微量元素金属离子，接枝表面具有易于载体进行化学共价交联和物理吸附的官能团形成聚合物，与选取的多种对植物生长发育具有催化作用，或对植物生长发育过程中能提高抗性的生物酶发生反应合成的制剂，具有特定技术优势：

1.  **稳定与活性**：

IMGB是由金属离子与生物酶通过相互作用形成复合物，可以降低酶的表面电荷，增强生物酶在酸性或碱性环境下的稳定性与活性。同时IMGB在进入植物体内后，在较长时间保持活性，可以持续反复发挥其作用，对植物提供持续的有效供应，有助于植物的生长和发育。解决了酶在不良环境中存活难或活性不够的技术问题。

2.   **附着与吸收**：

IMGB与植物种子或叶片表面产生电荷相互作用，使得IMGB在植物种子或叶面上的附着力和残存时间增加。这使得植物能够更好地吸收和利用IMGB中的养分和生物酶。解决了现有生物酶与植物间附着难，吸收难的技术问题。

3.   **运输与分布**：

植物吸收IMGB后，提高了植物细胞膜的通透性，植物可以通过自身的运输系统，将IMGB均衡输送到植物体内的各个点部位。这个过程可以通过植物的根系及叶片的细胞膜的孔洞及气孔等途径进行。同样，IMGB可以更好地渗透到土壤中，从而提高土壤中有机质养分的有效性和利用率。解决了生物酶在植物体内移动难，分配不均的问题。

4.   **参与新陈代谢**：

IMGB在植物体内发挥作用，参与植物的新陈代谢过程。这些生物酶可以促进植物体内的各种化学反应，包括光合作用、呼吸作用、养分转化等。通过加速这些反应，植物的新陈代谢得到提高，生长和产量也得到了增加。

5.   **调节生理功能**：

IMGB还可以调节植物的生理功能，例如增强植物的抗逆性、抗病虫害能力等。这些功能的调节可以帮助植物更好地适应环境，提高其生存能力和产量品质。

第二节 中草药源植物生长因子及抗性因子液体肥料技术

（一）发明专利名称、技术研发单位、技术优势

发明专利名称：中草药液态肥及其制备方法和应用

发明专利号： ZL 2014 1 0216212.3

研发单位：

ü  太禾润丰（深圳）生物科技有限公司

ü  安徽师范大学生命科学学院

ü  安徽中药资源研究所

本发明的目的是为了克服现有技术中中草药液态肥只具有单一地提供营养或者单一地起到灭菌的作用的缺陷，提供一种中草药液态肥以及该中草药液态肥的制备方法，该中草药液态肥在无需额外添加植物生长激素的情况下便能促进植物的生长，还能为植物的生长提供矿物元素等营养，同时具有促进作物生长及杀菌和清新空气功能。

（二）中草药源植物生长因子及抗性因子液体肥料技术背景

植物生长过程中需要施肥和喷洒农药，传统施肥方法因养分利用率低而造成肥料的浪费，所喷农药容易残留而对人畜有害。在食品安全上升到国家保护层面的今天，不使用化学农药更被制定为发展有机食品的硬性标准。作为一种新型肥料品种，营养液可为植物生长提供多种营养成分，具有使用方便、吸收速度快等特点，近年来相关研究越来越多。

1.   现有中国专利“中药植物营养液”(公开号为 CN1209026C)，提供了一种采用中草药萃取制剂为原料的复合植物营养液，将含氮、磷、钾的复合液按照一定的质量比与含硼、锌、氯的微量元素复合液搅拌状态下进行混合密封静置后缓慢加入中草药制剂液，搅拌均匀后加入蒸馏水。该营养液水溶性好，能提高土地肥力、增强作物的抗性、提高产量和品质。

2.   现有中国专利“植物营养液肥”(公开号为 CN102701861A)，提供了由芸苔素、赤霉素和吲哚乙酸等按一定重量比与水混合配置的水溶液，有助于解决过度施肥和土壤缺乏营养元素问题，能显著提高植物抗逆性、提高光合作用、营养物质积累效率和产量，改善植物品质。

上述现有技术中，虽然这些含有中草药的液态肥可以提高土壤肥力、改善植物品质以及治病杀虫，但是这些液态肥中只能单一起到的提供营养的作用或者单一的起到灭菌的作用。

（三）中草药源植物生长因子及抗性因子液体肥料技术优势

本公司拥有的发明方法制备公开了在富含矿物元素金属离子的复合液包含了中草药提取液和水混合形成中草药液态肥，该中草药提取液是从丹皮、艾叶、金银花、花椒、苍术、薄荷、 桂花、薰衣草、生姜和芦荟等中草药中萃取具有促进植物生长反应或提高抗性的各种生物作用因子，利用各种生物作用因子的协同作用，使得该中草药液态肥能够在无需额外添加植物生长激素的情况下，便能促进植物的生长，并且还能为植物的生长提供矿物元素金属离子等营养，同时具有杀菌和清新空气功能。

第三节 太沃得微量元素光能肥技术背景

太沃得微量元素光能肥（简称：太沃得光能肥）是由中草药源植物生长因子及抗性因子液体肥料[全国发明专利：ZL 2014 1 0216212.3]和金属离子嫁接生物催化剂[全国发明专利：ZL 2019 1 0816667.1]两个发明专利技术生产出来的复合液。这种复合液的主要成分包括Cu、Fe、Mn、Zn等组成的改性离子及金属离子群、多种中草药源生长因子及抗性因子、改性金属离子及改性生物酶等活性物质。

太沃得光能肥是汇集了包含生物学、生物化学、生物物理、物理化学、无机化学、有机化学、分析化学、植物学、生物医学、生物技术、生物工程、农学及中药学等多领域的国内外专家学者们共同努力及其智慧的结晶。

太沃得光能肥以大批量强大的科学理论数据、实验数据为依托，自2016年以来以【太沃得抗水解稳定离子钛】、【太沃得赋能活酶离子钛】、【太沃得赋能活酶离子生命素】等为命名的系列产品得到了全国各地大规模用户及多家地方政府的支持与认可， 特别是在东北四省的玉米、大豆、水稻等作物实用面积超千万亩，数据统计资料表明对比空白地块平均增产幅度达25%，给直接使用者创造减少直接经济损失或增加直接额外收益达数十亿元规模水平。

太沃得光能肥具有独特的多功能性，可以促进及均衡植物的生长与发育，提高植物的抗性，促进植物对养分的吸收和利用，是农业生产过程中提高作物产量及品质的必备产品。