一种苏云金芽孢杆菌微胶囊杀虫剂及其制造方法

文档序号:1851362 发布日期:2021-11-19 浏览:25次 >En<

阅读说明:本技术 一种苏云金芽孢杆菌微胶囊杀虫剂及其制造方法 (Bacillus thuringiensis microcapsule pesticide and preparation method thereof ) 是由 陈宏伟 张小轩 吕海光 杨泰然 刘思琪 于 2021-08-10 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种苏云金芽孢杆菌微胶囊杀虫剂及其制备方法,其为核-壳结构,包括以苏云金芽孢杆菌为有效杀虫物质的核心;以及将核心包覆的多层海藻酸钠壳体;其中,多层海藻酸钠壳体中均含有苏云金芽孢杆菌所需的营养物质,且所述营养物质在由核心至外层的各层海藻酸铵壳体中所占质量百分比依次减少。该杀虫剂具有杀虫效果好,起效快,药效时间长的优点。(The invention discloses a bacillus thuringiensis microcapsule insecticide and a preparation method thereof, wherein the bacillus thuringiensis microcapsule insecticide is of a core-shell structure and comprises a core which takes bacillus thuringiensis as an effective insecticidal substance; and a multi-layer sodium alginate shell coating the core; the multi-layer sodium alginate shells contain nutrient substances required by bacillus thuringiensis, and the nutrient substances account for the ammonium alginate shells in the mass percent of each layer from the core to the outer layer in sequence. The pesticide has the advantages of good pesticidal effect, quick action and long pesticide effect time.)

一种苏云金芽孢杆菌微胶囊杀虫剂及其制造方法

技术领域

本发明涉及生物农药领域,特别涉及一种苏云金芽孢杆菌微胶囊杀虫剂及其制造方法。

背景技术

苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,BT)属革兰氏阳性菌,在其芽孢形成的过程汇总会产生杀虫晶体蛋白——伴孢晶体,使得Bt具有特殊的杀虫活性,而被广泛应用于卫生害虫、林业、农业的生物防治。但是作为一种微生物菌种,其对环境有一定的要求,无法直接快速的适应环境从而使其快速的发挥功能,因此,Bt制剂具有杀虫速度缓慢的缺陷。

目前Bt制剂已有120多种,占微生物农药的90%以上,其常用剂型包括可湿型粉剂、油剂、油乳剂、悬浮剂、缓释剂等,其中可湿性粉剂具有不含有机溶剂、有效成分含量较高、防治效果好等优点,在农药市场中占比重较大,但可湿性粉剂并未解决细菌源杀虫剂的常见问题,即细菌源生物农药其菌种对环境有一定要求,需要一个环境适应过程,药物起效较慢;此外,若遇到不适宜环境,还会影响杀虫效果。

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处,本发明的目的是提供一种苏云金芽孢杆菌微胶囊杀虫剂,其能够解决微生物初期的环境不适性问题,有利于加速杀虫起效时间,解决杀虫速度前期缓慢的问题。

为了实现根据本发明的上述目的和其他优点,本发明的目的是提供一种苏云金芽孢杆菌微胶囊杀虫剂,包括:以苏云金芽孢杆菌为有效杀虫物质的核心;

以及将核心包覆的多层海藻酸钠壳体;

其中,所述多层海藻酸钠壳体中均含有苏云金芽孢杆菌所需的营养物质,且所述营养物质在由核心至外层的各层海藻酸钠壳体中所占质量百分比依次递减。

优选的,所述苏云金芽孢杆菌及多层海藻酸钠壳体的质量比为1:100。

优选的,所述多层海藻酸钠壳体为3~5层。

优选的,所述营养物质在各层海藻酸钠壳体中所占的质量百分比为0~30%。

优选的,所述营养物质在由核心至外层的各层海藻酸钠壳体中所占质量百分比的依次减少的比例为5~10%。

优选的,所述营养物质由营养盐及有机糖类组成,所述营养盐及有机糖类的质量比为1:10~20。

优选的,所述多层海藻酸钠壳体的最外层中含有光稳定剂。

此外,本发明的第二目的是提供一种如上所述的苏云金芽孢杆菌微胶囊杀虫剂的制备方法,包括如步骤:

S1:将苏云金芽孢杆菌的菌种经活化、摇床培养后,经高速离心形成菌浆,将所制备的菌浆在2~4℃下保存备用;

S2:将n份海藻酸钠分别溶于无菌水中,分别加入营养物质营养盐及有机糖类并混匀形成预混液,之后按所添加的营养物质的质量由高到低分别形成n份预混液。其中,所述n份为3~5份;

S3:在所述第一份预混液中添加所述的菌浆,之后搅拌混合形成第一预聚物;

S4:将所述第一预聚物缓慢滴加至氯化钙溶液中发生交联反应形成第一微胶囊溶液;

S5:在搅拌加热状态下,将所述第一微胶囊溶液蒸发至凝胶状,之后添加氯化钙溶液,然后加入所述第二份预混液再次发生交联反应,形成第二微胶囊溶液;

S6:重复步骤S5 m次,在所述第n-1微胶囊溶液中添加所述第n份预混液,形成第n微胶囊溶液,最终将最后一份微胶囊溶液蒸发至凝胶状,之后水洗,冷冻干燥和得到以苏云金芽孢杆菌为核心,多层海藻酸钠为壳体的苏云金芽孢杆菌微胶囊杀虫剂,其中,所述m次为1~3次,所述m与n的关系为m+2=n。

优选的,所述营养物质与海藻酸钠的质量组份总和为100份,所述营养物质的质量组份为0~30份,所述海藻酸钠的质量组份为100~70份,相邻两份预混液中,营养物质的质量组份相差5~10份。

优选的,所述光稳定剂的添加方式为向所述最后形成的第n份预混液中添加光稳定剂。

本发明与现有技术相比,其有益效果是:

本发明所提供的苏云金芽孢杆菌微胶囊杀虫剂,以细菌源农药为有效杀虫物质,具有无污染,无农药残留的优势,此外,其具有起效快,环境适应性强,环境制约小的优点。本发明所提供的杀虫剂为微胶囊结构且胶囊壳体中含有植物需要的营养物质,避免了外届环境条件的干扰,提高了细菌的存活期,提高了防效,同时提高了利用率,延长了有效期和减少了使用次数。

具体实施方式

为了理解本发明,下面结合实施例对本发明作进一步说明。以下所述仅为本发明较好的实施例,仅仅用于描述本发明,不能理解为对本发明的范围的限制。应当指出的是,凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。

本发明提供的微生物胶囊杀虫剂通过如下所述的方法制备:

S1:将苏云金芽孢杆菌的菌种经活化、摇床培养后,经高速离心形成菌浆,将所制备的菌浆在2~4℃下保存备用。

本发明所用的苏云金芽孢杆菌HD109(Bacillus thuringiensis entomocidusHD109)菌株在2006年12月的激光生物学报的第15卷第6期,林毅,彭锟,关雄发表的《苏云金杆菌entomocidus亚种几丁质酶基因的克隆与生物信息学分析》中有详细的记载和公开。

S2:将3~5份海藻酸钠分别溶于无菌水中,分别加入营养物质营养盐及有机糖类并混匀,营养盐与有机糖类的质量比为1:10~20;具体的,营养盐为磷酸盐或硫酸盐,有机糖类为单糖或双糖;更具体的,营养盐为磷酸氢二钾、硫酸铜、硫酸锌或硫酸锰的一种或多种,有机糖类为葡萄糖、鼠李糖、阿拉伯糖、蔗糖、乳糖或麦芽糖中的一种或多种。

其中,营养物质与海藻酸钠的质量组份总和为100份,营养物质的质量组份为0~30份,海藻酸钠的质量组份为100~70份。之后按所添加的营养物质的质量由高到低分别形成第一预混液,第二预混液,第三预混液;在一些实施例中,还有第四预混液及第五预混液。需要说明的是:相邻两份预混液中,营养物质的质量组份相差5~10份;

S3:在步骤S2所形成的第一预混液中添加步骤S1所制备的菌浆,之后搅拌混合形成第一预聚物;

S4:将第一预聚物缓慢滴加至质量浓度为0.2%的氯化钙溶液中,并调节搅拌速度为400rpm,升温至40℃,发生交联反应形成得到第一微胶囊溶液;

S5:继续保持搅拌速度为400rpm,搅拌温度为40℃直至所述第一微胶囊溶液蒸发至凝胶状,形成微胶囊A,之后添加质量浓度为0.2%的氯化钙溶液,然后加入第二预混液,再次发生交联反应,使第二预混液中的海藻酸钠包覆微胶囊A,最终形成第二微胶囊溶液;

S6:对第二微胶囊溶液重复步骤S5,形成第三微胶囊溶液,该步骤与步骤S5的区别在于第二微胶囊溶液蒸发至凝胶状后向其中添加的为第三预混液;得到第三微胶囊溶液后将其蒸发至凝胶状,之后水洗,冷冻干燥后得到以苏云金芽孢杆菌为核心,多层海藻酸钠为壳体的苏云金芽孢杆菌微胶囊杀虫剂。

本发明中,所述加入菌浆的质量占总反应体系中海藻酸钠和营养物质的质量之和的1%。

本发明以苏云金芽孢杆菌作为有效杀虫物质,其通过菌株产生的内毒素(伴胞晶体)及外毒素两类毒素的作用,使害虫停止取食,害虫均因饥饿、细胞膜破裂、血液破坏和神经中毒而死。苏云金芽孢杆菌在杀灭菜青虫、稻苞虫、灯蛾。小菜蛾等均有效果,其具有较广泛的杀虫谱。而且,苏云金芽孢杆菌为微生物农药,没有环境污染,农药残留的问题。

此外,本发明以微胶囊形式制成杀虫剂,使杀虫剂中有效成分缓慢释放,不仅减少了药剂的使用量,而且解决了苏云金芽孢杆菌不耐受紫外线照射的问题,从而提高了杀虫效果,使药效更持久。

最重要的是,本发明的微胶囊壳体为多层壳体,所述壳体中含有苏云金芽孢杆菌所需要的营养物质,降低了该细菌的环境制约条件,提高了细菌的存活率,此外,本发明中的多层壳体中营养物质有核心至外层逐渐减少,使细菌从核心向外层扩展时,不断提高细菌的环境耐受力,使细菌的环境适应性不断增强,进一步提升了细菌的存活率,而且,由于细菌周遭环境适宜细菌生长,从而减少了细菌环境适应时间,从而缩短了药物起效时间,提升了药物效果,并使药效更持久。

而且,本发明的营养物质为营养盐及有机糖类,营养盐为磷酸盐或硫酸盐,具体的为磷酸氢二钾、硫酸铜、硫酸锌或硫酸锰,其不仅提供了微生物生长所需的无机非金属元素磷及硫等,也提供了所需的无机金属元素钾、铜等。有机糖类为单糖或双糖,其为细菌培养过程中碳源及能源的基本成分,相比于多糖,其可直接被细菌利用或消耗较小的能量将双糖转化为单糖被细菌利用,更有利于细菌的生长。

在一些实施例中,步骤S6还需多重复1~2次,向其中分别添加第四预混液及第五预混液分别形成第四微胶囊溶液及第五微胶囊溶液,之后将最后一份微胶囊溶液蒸至凝胶状后,水洗,冷冻干燥,形成苏云金芽孢杆菌微胶囊杀虫剂。

本发明中当微胶囊壳体越多时,其中的营养物质依次减少的质量越小,使苏云金芽孢杆菌越易适应环境,不仅有利于减少苏云金芽孢杆菌的环境适应时间,而且所培育的细菌的活性也越强,从而杀虫效果也越强。

在一些实施例中,所述的苏云金芽孢杆菌微胶囊杀虫剂中最外一层海藻酸钠壳体中还含有光稳定剂,其通过在步骤S2中向相应的预混液(第三预混液、第四预混液或第五预混液)中添加光稳定剂实现,所述添加的光稳定剂为具有抗紫外线功能的有机物,具体的为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮中的一种或两种,其添加质量为所对应的预混液中海藻酸钠及营养物质总质量的1~3%。

在其中添加光稳定剂,进一步保护了苏云金芽孢杆菌,使其不受紫外线光照射的问题,进一步提升了细菌的存活率,最终提升杀虫效果。

实施例1

S11将将苏云金芽孢杆菌的菌种经活化、摇床培养后,经高速离心形成菌浆,将所制备的菌浆在2~4℃下保存备用。

S12在300rpm 60℃的搅拌状态下,将不同质量份的3份海藻酸钠分别溶于无菌水中,之后分别加入不同质量份的营养物质磷酸氢二钾及葡萄糖并通过磁力搅拌机搅拌混匀,搅拌速度为300rpm,搅拌温度为室温,其中磷酸氢二钾与葡萄糖的质量比为1:10,最终形成第一预混液,第二预混液及第三预混液。其中,3份预混液中海藻酸钠及营养物质的组分配比如下表:

S13向S12所形成的第一预混液中添加步骤S11所制备的菌浆,所述菌浆的质量组份为3份,之后在300rpm 40℃下搅拌混合形成第一预聚物;

S14:将第一预聚物缓慢滴加至质量浓度为0.2%的氯化钙溶液中,并调节搅拌速度为400rpm,升温至40℃,发生交联反应形成得到第一微胶囊溶液;

S15:继续保持搅拌速度为400rpm,搅拌温度为40℃直至所述第一微胶囊溶液蒸发至凝胶状,形成微胶囊A,之后添加质量浓度为0.2%的氯化钙溶液,然后加入第二预混液,再次发生交联反应,使第二预混液中的海藻酸钠包覆微胶囊A,最终形成第二微胶囊溶液;

S16:继续保持搅拌速度为400rpm,搅拌温度为40℃直至所述第二微胶囊溶液蒸发至凝胶状,形成微胶囊B,之后添加质量浓度为0.2%的氯化钙溶液,然后加入第三预混液,再次发生交联反应,使第三预混液中的海藻酸钠包覆微胶囊B,最终形成第三微胶囊溶液;将得到的第三微胶囊溶液蒸发至凝胶状,之后水洗,冷冻干燥后得到以苏云金芽孢杆菌为核心,多层海藻酸钠为壳体的苏云金芽孢杆菌微胶囊杀虫剂。

实施例2

S21将将苏云金芽孢杆菌的菌种经活化、摇床培养后,经高速离心形成菌浆,将所制备的菌浆在2~4℃下保存备用。

S22在300rpm 60℃的搅拌状态下,将不同质量份的4份海藻酸钠分别溶于无菌水中,之后分别加入不同质量份的营养物质硫酸锌及鼠李糖并通过磁力搅拌机搅拌混匀,搅拌速度为300rpm,搅拌温度为室温,其中硫酸锌与鼠李糖的质量比为1:15,最终形成第一预混液,第二预混液,第三预混液及第四混合液。其中,4份预混液中海藻酸钠及营养物质的组分配比如下表:

S23向S32所形成的第一预混液中添加步骤S21所制备的菌浆,所述菌浆的质量组份为4份,之后在300rpm 40℃下搅拌混合形成第一预聚物;

S24:将第一预聚物缓慢滴加至质量浓度为0.2%的氯化钙溶液中,并调节搅拌速度为400rpm,升温至40℃,发生交联反应形成得到第一微胶囊溶液;

S25:继续保持搅拌速度为400rpm,搅拌温度为40℃直至所述第一微胶囊溶液蒸发至凝胶状,形成微胶囊A,之后添加质量浓度为0.2%的氯化钙溶液,然后加入第二预混液,再次发生交联反应,使第二预混液中的海藻酸钠包覆微胶囊A,最终形成第二微胶囊溶液;

S26:继续保持搅拌速度为400rpm,搅拌温度为40℃直至所述第二微胶囊溶液蒸发至凝胶状,形成微胶囊B,之后添加质量浓度为0.2%的氯化钙溶液,然后加入第三预混液,再次发生交联反应,使第三预混液中的海藻酸钠包覆微胶囊B,最终形成第三微胶囊溶液;

S27继续保持搅拌速度为400rpm,搅拌温度为40℃直至所述第三微胶囊溶液蒸发至凝胶状,形成微胶囊C,之后添加质量浓度为0.2%的氯化钙溶液,然后加入第四预混液,再次发生交联反应,使第四预混液中的海藻酸钠包覆微胶囊C,最终形成第四微胶囊溶液;将得到的第四微胶囊溶液蒸至凝胶状,之后水洗,冷冻干燥后得到以苏云金芽孢杆菌为核心,多层海藻酸钠为壳体的苏云金芽孢杆菌微胶囊杀虫剂。

实施例3

S31将将苏云金芽孢杆菌的菌种经活化、摇床培养后,经高速离心形成菌浆,将所制备的菌浆在2~4℃下保存备用。

S32在400rpm 60℃的搅拌状态下,将不同质量份的5份海藻酸钠分别溶于无菌水中,之后分别加入不同质量份的营养物质硫酸锰及阿拉伯糖并通过磁力搅拌机搅拌混匀,搅拌速度为300rpm,搅拌温度为室温,其中硫酸锰与阿拉伯糖的质量比为1:20,最终形成第一预混液,第二预混液,第三预混液,第四混合液及第五预混液,此外第五预混液中添加有光稳定剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。其中,5份预混液中海藻酸钠、营养物质及光稳定剂的组分配比如下表:

S33向S32所形成的第一预混液中添加步骤S31所制备的菌浆,所述菌浆的质量组份为5份,之后在300rpm 40℃下搅拌混合形成第一预聚物;

S34:将第一预聚物缓慢滴加至质量浓度为0.2%的氯化钙溶液中,并调节搅拌速度为400rpm,升温至40℃,发生交联反应形成得到第一微胶囊溶液;

S35:继续保持搅拌速度为400rpm,搅拌温度为40℃直至所述第一微胶囊溶液蒸发至凝胶状,形成微胶囊A,之后添加质量浓度为0.2%的氯化钙溶液,然后加入第二预混液,再次发生交联反应,使第二预混液中的海藻酸钠包覆微胶囊A,最终形成第二微胶囊溶液;

S36:继续保持搅拌速度为400rpm,搅拌温度为40℃直至所述第二微胶囊溶液蒸发至凝胶状,形成微胶囊B,之后添加质量浓度为0.2%的氯化钙溶液,然后加入第三预混液,再次发生交联反应,使第三预混液中的海藻酸钠包覆微胶囊B,最终形成第三微胶囊溶液;

S37继续保持搅拌速度为400rpm,搅拌温度为40℃直至所述第三微胶囊溶液蒸发至凝胶状,形成微胶囊C,之后添加质量浓度为0.2%的氯化钙溶液,然后加入第四预混液,再次发生交联反应,使第四预混液中的海藻酸钠包覆微胶囊C,最终形成第四微胶囊溶液;

S38继续保持搅拌速度为400rpm,搅拌温度为40℃直至所述第四微胶囊溶液蒸发至凝胶状,形成微胶囊D,之后添加质量浓度为0.2%的氯化钙溶液,然后加入第五预混液,再次发生交联反应,使第四预混液中的海藻酸钠包覆微胶囊D,最终形成第五微胶囊溶液;将得到的第五微胶囊溶液蒸至凝胶状,之后水洗,冷冻干燥后得到以苏云金芽孢杆菌为核心,多层海藻酸钠为壳体的苏云金芽孢杆菌微胶囊杀虫剂。

实施例4

S41将将苏云金芽孢杆菌的菌种经活化、摇床培养后,经高速离心形成菌浆,将所制备的菌浆在2~4℃下保存备用。

S42在400rpm 60℃的搅拌状态下,将不同质量份的3份海藻酸钠分别溶于无菌水中,之后分别加入不同质量份的营养物质硫酸锰及阿拉伯糖并通过磁力搅拌机搅拌混匀,搅拌速度为300rpm,搅拌温度为室温,其中硫酸铜、磷酸氢二钾、蔗糖、乳糖与麦芽糖的质量比为1:1:10:15:10,最终形成第一预混液,第二预混液及第三预混液,此外第三预混液中添加有光稳定剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮。其中,3份预混液中海藻酸钠、营养物质及光稳定剂的组分配比如下表:

S43向S42所形成的第一预混液中添加步骤S41所制备的菌浆,所述菌浆的质量组份为3份,之后在300rpm 40℃下搅拌混合形成第一预聚物;

S44:将第一预聚物缓慢滴加至质量浓度为0.2%的氯化钙溶液中,并调节搅拌速度为400rpm,升温至40℃,发生交联反应形成得到第一微胶囊溶液;

S45:继续保持搅拌速度为400rpm,搅拌温度为40℃直至所述第一微胶囊溶液蒸发至凝胶状,形成微胶囊A,之后添加质量浓度为0.2%的氯化钙溶液,然后加入第二预混液,再次发生交联反应,使第二预混液中的海藻酸钠包覆微胶囊A,最终形成第二微胶囊溶液;

S46:继续保持搅拌速度为400rpm,搅拌温度为40℃直至所述第二微胶囊溶液蒸发至凝胶状,形成微胶囊B,之后添加质量浓度为0.2%的氯化钙溶液,然后加入第三预混液,再次发生交联反应,使第三预混液中的海藻酸钠包覆微胶囊B,最终形成第三微胶囊溶液;将得到的第三微胶囊溶液蒸至凝胶状,之后水洗,冷冻干燥后得到以苏云金芽孢杆菌为核心,多层海藻酸钠为壳体的苏云金芽孢杆菌微胶囊杀虫剂。

测试方法:

通过在有病虫害的植物中施加相同质量的杀虫剂测试杀虫驱虫效果,测试了施加杀虫剂3天、7天及30天时的死虫数,通过死亡率来表征该发明所述的杀虫剂的杀虫驱虫效果。

死亡率(%)=死虫数/总虫数×100%

对比例1为不施任何农药,对比例2为常规细菌源生物农药苏云金芽孢杆菌,其施加量与实施例1中施加的苏云金芽孢杆菌的质量相等。

通过对比实施例及对比例1、2,本发明提供的杀虫剂具有杀虫效果好,起效快,药效长的优点。本发明所述的苏云金芽孢杆菌微胶囊杀虫剂与市场上常规的苏云金芽孢杆菌杀虫剂相比,其施加三天后的杀虫效果提升了21.5%,7天后的杀虫效果提升了16.6%,30天后的杀虫效果提升了23.25%。

以上,仅为本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制;凡本行业的普通技术人员均可按说明书所示和以上而顺畅地实施本发明;但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内,利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化,均为本发明的等效实施例;同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等,均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

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