一种聚糖酯微乳剂组合物

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一种聚糖酯微乳剂组合物
申请号	CN201310440215.0	申请日	2013-09-25	公开(公告)号	CN104430346B	公开(公告)日	2017-12-19
申请人	成都特普生物科技股份有限公司;			发明人	黄永; 黄瑜;
摘要	本发明是以生物新材料聚糖酯为主要成分的生物农药制备方法，属于生物农药和生物化学技术领域领域。通过微生物或生物酶将聚糖与脂肪酸生成聚糖酯，再将聚糖酯与非离子表面活性剂组合，制成了高效防治作物病虫害和促进作物生长的组合物。这对于减少农业生产对化学农药的依赖有积极的意义。
权利要求	1.一种聚糖酯微乳剂组合物在制备防治植物病虫害的生物农药中的应用，其特征在于，涉及将6个碳原子单糖的聚合度超过50以上的大分子聚糖与选自一种或多种脂肪酸或脂肪酸的衍生物在催化剂作用下于反应介质中制成的用于防治植物病虫害的聚糖酯微乳剂组合物，其中，所述大分子聚糖与脂肪酸或脂肪酸的衍生物配合的比例为2-5:1；所述脂肪酸或脂肪酸的衍生物选自乙酸，双乙酸，丁酸，异丁酸，戊酸，异戊酸，己酸，异己酸，癸酸，辛酸，棕榈酸，棕榈烯酸，硬脂酸，亚油酸，油酸，月桂酸，肉豆蔻酸，壬酸，花生四烯酸以及这些脂肪酸制成的盐；所述催化剂选自根霉菌，曲霉菌，木霉菌，青霉菌，色杆菌，节杆菌，肠杆菌，乳酸杆菌，芽孢杆菌，酵母菌和假单胞菌以及由这些微生物产生的生物酶；所述大分子聚糖为可溶性淀粉。 2.根据权利要求1所述的应用，其中，所述脂肪酸的衍生物为脂肪酸的盐。 3.根据权利要求1所述的应用，其中，所述大分子聚糖来自植物、动物或微生物。 4.根据权利要求1所述的应用，其中，将上述聚糖与一种或多种脂肪酸或脂肪酸的衍生物混合后加入催化剂，在温度5℃到150℃和pH1.8到pH4.9的反应介质中制成制剂。 5.根据权利要求4所述的应用，其中，所述脂肪酸的衍生物为脂肪酸的盐。 6.根据权利要求1所述的应用，其中，权利要求1所述催化剂还包括：金属盐。 7.根据权利要求1所述的应用，其中，所述反应介质是由水与以下一种或多种成分混合制成的：硫酸，甲酸，乙酸，双乙酸，磷酸，硝酸，盐酸，亚磷酸，亚硫酸，硼酸，冰乙酸，丁酸，邻苯二甲酸，对苯二甲酸，丁二酸，腐植酸，水杨酸，对氨基苯甲酸，邻氨基苯甲酸，苯甲酸，二甲基亚砜，苄胺，丙二醇和环己胺。 8.根据权利要求6所述的应用，其中，所述金属盐包括：氯化钙，氯化钠，氯化钾，氧化锌，氧化钙，过磷酸钙,三磷酸钠，碳酸氢钠，多磷酸钠，磷酸二氢钾，磷酸氢二钾，硫酸钠，硫酸锌，硫酸铜，醋酸锌，硫酸钾，碳酸钙，氨基酸钙，氨基酸锌，葡聚糖钙，葡聚糖锌，碳酸钠，碳酸氢钙，碳酸氢钾，硫酸钙，硝酸钙，葡萄糖钙和碳酸钾。
说明书全文	一种聚糖酯微乳剂组合物技术领域 [0001] 本发明属于生物农药和生物化学技术领域。背景技术 [0002] 随着经济发展和环境可持续发展的要求，寻找新的、符合农业可持续发展的农业病害防治措施成为当前农业生产研究的热点。由于生物农药产品无污染、无残留的优点引起人们的关注。随着化学工业的发展和农药肥料使用范围的扩大，化学农药的数量和品种都在不断增加，现在世界化学农药总产量(以有效成分计)超过300万吨。由于化学农药和化肥的长期大量施用,已带来了严重的环境污染和病虫抗药性的不断增加。许多国家都投入了大量资金研究开发能够替代或减少化学农药和化肥的新制剂，以保持农业生产的可持续发展。 [0003] 农药化肥造成的环境污染和农药残留在我国更为严重。我国有1.2亿公顷耕地,化学农药总施用量达131.2万吨，平均每亩施用931.3克，蔬菜和瓜果更达到6.67公斤/亩。我国的化肥用量则占了全球用量的1/3，由此带来了严重的河流湖泊以及地下水富营养化污染。导致我国化肥农药的大量施用一方面由于种植者片面追求产量，另一方面是由于缺少能够有效减少肥料和农药的使用但能保证作物产量的方法和产品。 [0004] 前期的研究发现大量存在于自然界中的脂肪酸具有一定的杀细菌和杀真菌活性，高浓度的壬酸有很强的植物毒性还被用作除草剂。S.D.萨瓦格等人将脂肪酸施用到植物的病害部位直接杀真菌和细菌取得了很好的效果(CN1069391A)，他们的研究强调了脂肪酸通过杀真菌和细菌治疗植物病害的治疗效果，但作出陈述脂肪酸的浓度很低就没有活性，过高则对植物造成伤害，并且脂肪酸和它的盐或衍生物对植物病害没有预防活性。在他们给出的实验结果中，脂肪酸和它的盐或衍生物是直接施用到植物的病害部位才起到治疗作用的，而且脂肪酸和它的盐或衍生物施用到植物上的最低有效浓度为0.125％a.i.(1250毫克/升)，浓度低至0.063％时所用的脂肪酸或它的盐或衍生物就没有控制病菌侵染的效果了。 [0005] 很多报道也指明了多糖在防治植物病害方面的作用。菇类蛋白多糖和壳聚糖等都显示出潜在的防治植物病害的效果，这些多糖有的已经登记用于农作物的保护。这些报道也指出多糖的效果受分子量影响很大，当单糖聚合度超过3时，随着聚合度和分子量的增加聚合物的活性显著降低。 [0006] 本发明涉及将6个碳原子单糖的聚合度超过50以上的大分子聚糖与脂肪酸制成的聚糖酯微乳剂组合物，微乳剂能在水中均匀地形成匀相混融，既解决了脂肪酸浓度低则没有活性，浓度高则导致药害的问题，又显著提高了大分子多糖防治病害和虫害的效果，并将应用范围扩大到了植物病害防治和促进植物生长方面。将本发明的微乳剂施用到植物表面，取得了在促进植物生长，增加植物产量上的优秀效果。对于减少大量施用化肥和农药在农产品和环境中的污染有非常积极的意义。发明内容 [0007] 选用的聚糖是由90-2000个单糖聚合的，构成这些聚糖的基础分子式为6个碳原子的单糖，可以来自植物、动物或微生物，包括但不局限于:海藻糖，淀粉，可溶性淀粉，氨基多糖，氨基寡糖，几丁聚糖，糖胺聚糖，壳聚糖，纤维素,半纤维素，虫草多糖，黄芪多糖，人参多糖，三七多糖，竹荪多糖，灵芝多糖，香菇多糖，酵母聚糖等。 [0008] 选用的脂肪酸和脂肪酸酯或衍生物是从C2到C28的饱和或不饱和的脂肪酸，包括但不局限于乙酸，双乙酸，丁酸，异丁酸，戊酸，异戊酸，己酸，异己酸，癸酸,辛酸，棕榈酸,棕榈烯酸，硬脂酸,亚油酸,油酸,月桂酸,肉豆蔻酸，壬酸，花生四烯酸等,以及这些脂肪酸制成的盐。 [0009] 选用的生物催化剂包括但不局限于，根霉菌，曲霉菌，木霉菌，青霉菌，色杆菌，节杆菌，肠杆菌，乳酸杆菌，芽孢杆菌，酵母菌和假单胞菌以及由这些微生物产生的生物酶。选用的金属催化剂1价或2价的化合物，包括但不局限于氯化钙，氯化钠，氯化钾，氧化锌，氧化钙，过磷酸钙,三磷酸钠，碳酸氢钠，多磷酸钠，磷酸二氢钾，磷酸氢二钾，硫酸钠，硫酸锌，硫酸铜，醋酸锌，硫酸钾，碳酸钙,氨基酸钙，氨基酸锌，葡聚糖钙，葡聚糖锌，碳酸钠，碳酸氢钙，碳酸氢钾，硫酸钙，硝酸钙，葡萄糖钙，碳酸钾等。 [0010] 选用的介质是由水与以下一种或多种成分混合制成的：硫酸，醋酸，甲酸，乙酸，双乙酸，磷酸，硝酸，盐酸，亚磷酸，亚硫酸，硼酸，冰乙酸，丁酸，邻苯二甲酸，对苯二甲酸，丁二酸，腐植酸，水杨酸，对氨基苯甲酸，邻氨基苯甲酸，苯甲酸，二甲基亚砜，苄胺，丙二醇，环己胺等。 [0011] 本发明的创新点一是通过微生物或生物酶将碳原子数在500以上的大分子聚糖与一种或多种脂肪酸或脂肪酸的盐反应制成的聚糖酯。创新点二是这种反应是在pH1.8到pH4.9的液体介质中反应完成的。创新点三是本发明的聚糖酯微乳剂具有杀虫、杀菌和促进植物生长的三重功效，这比前期报道的多糖或脂肪酸单用，或含12碳原子的双糖与脂肪酸结合制备的制剂的作用显著增强。 [0012] 上述所用的原料成分的材料均可以从市场上购买。 [0013] 本发明解决的技术问题是聚糖与脂肪酸或其衍生物在pH1.8到pH4.9的介质中反应制成的生物新材料，这种新材料可以用于制备促进植物生长并防治病虫害的生物农药。具体实施方案 [0014] 本发明根据下述实例做进一步的描述，本领域技术人员知道，下述实施例对本发明仅仅起到说明的作用。在不背离本发明精神的前提下，对本发明所做的任意改进和替代均在本发明保护的范围内。 [0015] 实施方案一 [0016] 菌种制备：将绿色木霉菌菌种在以下培养基上培养：马铃薯200g,葡萄糖20g，琼脂18-20g，水1000mL，pH自然，121℃灭菌20min后，接种，在28℃下培养6天，产生大量绿色分生孢子。 [0017] 液体培养：以可溶性淀粉25g，碳酸钙2g，磷酸二氢钾2g，硫酸铵5g配制组合，另加玉米油4.0mL，pH自然，加水1000mL制成液体培养基，在121℃灭菌20min。用接种环将木霉菌分生孢子转移到含无菌水的试管中，搅拌使分生孢子从菌丝上分散下来，用无菌纱布过滤除去菌丝后，将孢子浓度调节至107cfu/mL，按照1％的接种量接种到液体发酵培养基中，在28℃、150r/min培养48小时后，加入丁酸10ml，月桂酸7g,搅拌均匀，在pH2.1和70r/min下培养72小时，过滤收集滤液，获得聚合度为90-300的混合聚糖酯，将聚糖酯按1000：1比例加入表面活性剂吐温60制成本发明的聚糖酯微乳剂， [0018] 实施方案二 [0019] 按可溶性淀粉25g，碳酸钙2g，硫酸铵5g和磷酸二氢钾2g配制比例组合，另加大豆油4.0mL，pH自然，加水1000mL制成液体培养基，在121℃灭菌20min。按实施方案一的方法用接种环将绿色木霉菌分生孢子转移到含无菌水的试管中，搅拌使分生孢子从菌丝上分散下来，用无菌纱布过滤除去菌丝后，将孢子浓度调节至107cfu/mL，按照1％的接种量接种到液体发酵培养基中，在28℃、150r/min培养48小时后加入已灭菌的10g壳聚糖，乙酸5ml，硬脂酸8g，继续在pH2.6和70r/min下搅拌培养72小时，充分搅拌均匀，过滤收集反应液，获得聚合度为150-500的混合聚糖酯，按1000：1比例加入吐温80制成本发明的聚糖酯微乳剂组合物。 [0020] 实施方案三 [0021] 取几丁聚糖10g加入到500ml 0.5％乙酸水溶液中，加入磷酸氢二钾2g，硫酸铵5g，三磷酸钠5g和葡聚糖钙8g，充分搅拌均匀，加入玉米油15ml,棕榈酸5g和脂肪酶(Novozym 435)10g，在25℃下摇瓶(120转/分)15小时，通过液相色谱仪分离，固定相为C18柱(250x4.6mm),流动相为甲醇：水(60：40v/v),流速1ml/min，以折光仪作为检测器，收集12- 25min区间的组分，蒸馏去甲醇，获得聚合度为100-150的混合聚糖酯，将聚糖酯按1000：1的比例加入吐温80制成本发明的聚糖酯微乳剂组合物。 [0022] 实施方案四 [0023] 取实施方案一制备的聚糖酯微乳剂组合物用于防治黄瓜白粉病试验。黄瓜苗种于大棚温室中,白粉病自然接种，发病率达到30％后，以聚糖酯按三个浓度稀释作为处理，化学农药醚菌酯处理和清水对照，每处理50株,重复4次。试验共设为5个处理：处理1:聚糖酯稀释100倍药液；处理2：聚糖酯稀释300倍药液；处理3：聚糖酯稀释500倍药液；处理4：醚菌酯稀释600倍；处理5：清水对照。间隔5天喷药一次，使用三次后调查发病率。结果如表，对照植株发病严重，化学农药可以有效抑制白粉病侵染，聚糖酯稀释500倍即可有效控制病菌危害，稀释100倍的防治效果比化学农药更好。 [0024] 表一聚糖酯防治黄瓜白粉病的效果 [0025]处理发病率％处理1聚糖酯稀释500倍药液 15.00b1 处理2聚糖酯稀释300倍药液 8.00ab 处理3聚糖酯稀释100倍药液 5.50a 处理4醚菌酯600倍 9.00a 处理5清水对照 85.00c [0026] 注1：试验按随机取组设计，4次重复，每重复50株,表中各列数据跟随的不同字母表示处理间在5％水平上的显著差异。 [0027] 实施方案五 [0028] 取实施方案二制备的聚糖酯用于防治蚜虫试验。以韭菜作供试作物。盆栽韭菜种于大棚温室中，调查每株韭菜虫口数量，以聚糖酯按三个浓度稀释作为处理，化学农药吡虫啉处理和清水对照，每处理10盆,每盆5株，重复4次。试验共设为5个处理：处理1:聚糖酯稀释1000倍药液；处理2：聚糖酯稀释500倍药液；处理3：聚糖酯稀释300倍药液；处理4：吡虫啉稀释500倍；处理5：清水对照。喷药24小时后调查虫口数量。结果如表二，清水对照植株蚜虫虫口数量众多，化学农药有效杀灭了蚜虫，聚糖酯稀释1000倍即可有效减少蚜虫数量，稀释300倍的杀虫效果与化学农药相当。 [0029] 表二聚糖酯防治蚜虫的效果 [0030]处理用药前(头/盆) 用药后(头/盆) 防治效果％聚糖酯1000倍 144a 41.75b 71％聚糖酯500倍 147a 38.00bc 74％聚糖酯300倍 154a 34.25c 78％吡虫啉500倍 145a 42.00b 71％清水对照 136a 181.5a [0031] 注1：试验按随机取组设计，4次重复，每重复50株,表中各列数据跟随的不同字母表示处理间在5％水平上的显著差异。 [0032] 实施方案六 [0033] 取田间种植的青椒，以实施方案三制备的聚糖酯制剂100毫升设为处理，常规管理对照，共两个随机区组，每小区重复三次，每重复50株青椒，加水稀释500倍，均匀喷洒到青椒的叶片上，每隔10天喷洒一次，连续三次。结果如下表，聚糖酯制剂显著促进青椒生长，并增加青椒产量。 [0034] 表三、聚糖酯促进青椒生长的效果 [0035]处理聚糖酯对照株高(cm) 48.33a 29.67b 单果重(克) 61.00a 26.67b 产量(公斤/亩) 2126.67a 1156.67b [0036] 注1：试验按随机取组设计，3次重复，每重复50株,表中各行数据跟随的不同字母表示处理间在5％水平上的显著差异。