CN108041097A - 一种生物农药微胶囊的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生物农药微胶囊的制备方法，属于农药制剂技术领域。本发明利用大蒜、小米椒、印楝种仁作为植物源发酵料，结合泥炭、褐煤发酵生产腐植酸，并通过分枝杆菌和酵母菌降解腐植酸，生产作为农业除草剂和杀虫剂成分的小分子量的甾类物质和萜类物质，影响细胞膜的结构和功能，干扰病原微生物的正常生理代谢，对病原微生物起到防御作用，可延缓或避免菌株抗药性的产生，减小对潜在抗性菌株的选择性压力，且降解产物中的含氮物质可以为植物提供营养，促进植物生长，同时结合植物源中的大蒜素、辣椒素、印楝素，具备昆虫拒食剂、忌避剂、生长发育抑制剂等效果，使害虫不再取食或减少取食为害，使用更加安全、环境压力小。

Description

一种生物农药微胶囊的制备方法
技术领域
本发明涉及一种生物农药微胶囊的制备方法，属于农药制剂技术领域。
背景技术
现有技术的杀虫杀菌多为化学农药，其药效低，残毒期长，严重影响作物生长环境和人畜健康。既能防治农林病虫害，也会对人畜产生危害。且由于大量施用化学农药，空气、水源、土壤和食物受到了污染，毒物积累在家畜和人体当中引起中毒等。
据文献报道，农药利用率一般为10%，约90%的余量残留在环境中，造成对环境的污染。大量农药挥发到空气中、流入水体中、沉降聚集在土壤中，污染农畜渔果产品，并通过食物链的富集作用转移到人体内，对人体产生危害。高效剧毒的农药，毒性大，且在环境中残留的时间长，当人畜食用了含有残留农药的食物时，就会造成积累性中毒。这类危害往往要经过较长时间的积累才显示出症状，它又是通过食物链的富集作用，最后才进入人体，不易及时发现，危害严重。
农药一旦进入环境，其毒性、高残留特性便会发生效应，造成严重的大气、水体及土壤的污染，从而给人类健康带来危害。当有毒农药施用在农作物、蔬菜和果树上时，残留在作物表面上的农药，由于脂溶性强，很容易渗入作物表皮的蜡质层，以致很难完全清洗掉。
传统农药剂型的有效利用率只有40%～50%，流失率达到50%～60%。这不仅在经济上造成浪费，而且可能造成大面积的环境污染。因此，释放数量可控、释放时间可控和释放空间可控，一直是农药新剂型研究的一个重要方向，也是发展绿色农业的重要组成部分。农药剂型加工研究的主要方向是制造具有以下功能的制剂：降低毒性，减少污染；减轻对作物的危害；对使用者更加安全；便于使用；节约劳动力；节约能源，降低价格，提高生物利用率。由此目标决定了今后农药剂型的研究、开发和生产应该向着水性化、水可分散固体型、控制释放型、综合功能型等方面发展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对我国农药工艺技术落后导致利用率很低，需要多次、过量喷洒农药才能控制有害生物，导致生产成本增加和环境污染的问题，提供了一种生物农药微胶囊的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）取大蒜瓣、小米椒、印楝种仁水洗后混合破碎打浆，并灭菌处理得植物发酵料；
（2）取泥炭、褐煤风干后混合粉碎，过40目筛，得矿物发酵料；
（3）取葡萄糖、磷酸二氢钾、硫酸镁、琼脂，加入去离子水中，得培养液；
（4）用接种针挑取分枝杆菌，加入培养液中，于28~30℃恒温条件下，培养5~7天，得活化分枝杆菌菌液；
（5）用接种针挑取环酵母菌，加入培养液中，于28~30℃恒温条件下，培养5~7天，得活化酵母菌菌液；
（6）将植物发酵料与矿物发酵料混合装入发酵罐中，并加入去离子水，在25~30℃下发酵2~4天，再加入活化分枝杆菌菌液，活化酵母菌菌液，继续发酵7~9天，得发酵产物；
（7）将发酵产物与无水乙醇按制备比1：10~1：40混合提取20~30min，过滤得滤液，将滤液灭菌处理后蒸发至干，得生物农药；
（8）将生物农药加入去离子水中混合均匀，再加入大豆分离蛋白、壳聚糖、酪朊酸钠，并加热至50~60℃搅拌30~40min，高速剪切乳化10~15min后装入雾化干燥器中，在160~180℃下喷雾干燥，得生物农药微胶囊。
步骤（1）所述大蒜瓣、小米椒、印楝种仁的质量比为（1~2）：（1~2）：（0.5~1）。
步骤（2）所述泥炭、褐煤的质量比为1：1~1：3。
步骤（3）所述培养液各原料重量份为20~22份葡萄糖，3.0~3.2份磷酸二氢钾，1.5~2.0份硫酸镁，20~22份琼脂，1000~1200份去离子水。
步骤（4）或步骤（5）所述菌种与培养液的质量比为1：200~1：600。
步骤（6）所述植物发酵料与矿物发酵料的质量比为1：6~1：20。
步骤（6）所述活化分枝杆菌菌液用量为矿物发酵料质量的0.1%，所述活化酵母菌菌液用量为矿物发酵料质量的0.1%。
步骤（8）所述生物农药、去离子水、大豆分离蛋白、壳聚糖、酪朊酸钠的重量份为1~2份生物农药，200~240份去离子水，5~8份大豆分离蛋白，3~5份壳聚糖，3.2~4.0份酪朊酸钠。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明利用大蒜、小米椒、印楝种仁作为植物源发酵料，结合泥炭、褐煤发酵生产腐植酸，并通过分枝杆菌和酵母菌降解腐植酸，生产作为农业除草剂和杀虫剂成分的小分子量的甾类物质和萜类物质，影响细胞膜的结构和功能，干扰病原微生物的正常生理代谢，对病原微生物起到防御作用，来抑制黄瓜炭疽病、小麦赤霉病、玉米大斑病孢子萌发，同时还能较好地抑制番茄灰霉病菌丝的生长，防治葡萄炭疽病，可延缓或避免菌株抗药性的产生，减小对潜在抗性菌株的选择性压力，且降解产物中的含氮物质可以为植物提供营养，促进植物生长，同时结合植物源中的大蒜素、辣椒素、印楝素，具备昆虫拒食剂、忌避剂、生长发育抑制剂等效果，使害虫不再取食或减少取食为害，使用更加安全、环境压力小；
（2）本发明制备的生物农药微胶囊中还含有可促进农作物营养吸收的物质，改善作物品质，同时还能改良土壤，增加土壤肥力；
（3）本发明应用广谱抗菌性的壳聚糖包裹成胶凝，可有效延长药效作用时间，且存储稳定性较好，便于运输及长期保存，能有效防治植物病虫害。
具体实施方式
取1~2kg大蒜瓣，1~2kg小米椒，0.5~1.0kg印楝种仁，用去离子水洗涤2~3次后装入组织捣碎机中破碎打浆，再转入高压灭菌锅中，在120~125℃下灭菌处理20~30min，得植物发酵料，取10~20kg泥炭，20~30kg褐煤，自然风干后装入粉碎机粉碎，过40目筛，得矿物发酵料，取20~22g葡萄糖，3.0~3.2g磷酸二氢钾，1.5~2.0g硫酸镁，20~22g琼脂，加入1.0~1.2L去离子水中混合均匀，得培养液，用接种针挑取0.5~1.0g分枝杆菌，加入200~300g培养液中，于28~30℃恒温条件下，培养5~7天，得活化分枝杆菌菌液，用接种针挑取0.5~1.0g酵母菌，加入200~300g培养液中，于28~30℃恒温条件下，培养5~7天，得活化酵母菌菌液，将植物发酵料与矿物发酵料混合装入发酵罐中，并加入20~30kg去离子水，在25~30℃下发酵2~4天，再加入30~50g活化分枝杆菌菌液，30~50g活化酵母菌菌液，继续发酵7~9天，得发酵产物，取1~2kg发酵产物，加入20~40L无水乙醇中，在50~60℃下，以300~400r/min搅拌20~30min，过滤得滤液，将滤液转入高压灭菌锅中，在120~125℃下灭菌处理20~30min，再转入旋转蒸发仪上减压蒸发至干，得生物农药，取1~2g生物农药，加入200~240mL去离子水中，以300~400r/min搅拌15~20min，再加入5~8g大豆分离蛋白，3~5g壳聚糖，3.2~4.0g酪朊酸钠，并加热至50~60℃搅拌30~40min，转入高速剪切机中以10000~12000r/min剪切乳化10~15min，再装入雾化干燥器中，在160~180℃下喷雾干燥，得生物农药微胶囊。
实例1
取1kg大蒜瓣，1kg小米椒，0.5kg印楝种仁，用去离子水洗涤2次后装入组织捣碎机中破碎打浆，再转入高压灭菌锅中，在120℃下灭菌处理20min，得植物发酵料，取10kg泥炭，20kg褐煤，自然风干后装入粉碎机粉碎，过40目筛，得矿物发酵料，取20g葡萄糖，3.0g磷酸二氢钾，1.5g硫酸镁，20g琼脂，加入1.0L去离子水中混合均匀，得培养液，用接种针挑取0.5g分枝杆菌，加入200g培养液中，于28℃恒温条件下，培养5天，得活化分枝杆菌菌液，用接种针挑取0.5g酵母菌，加入200g培养液中，于28℃恒温条件下，培养5天，得活化酵母菌菌液，将植物发酵料与矿物发酵料混合装入发酵罐中，并加入20kg去离子水，在25℃下发酵2天，再加入30g活化分枝杆菌菌液，30g活化酵母菌菌液，继续发酵7天，得发酵产物，取1kg发酵产物，加入20L无水乙醇中，在50℃下，以300r/min搅拌20min，过滤得滤液，将滤液转入高压灭菌锅中，在120℃下灭菌处理20min，再转入旋转蒸发仪上减压蒸发至干，得生物农药，取1g生物农药，加入200mL去离子水中，以300r/min搅拌15min，再加入5g大豆分离蛋白，3g壳聚糖，3.2g酪朊酸钠，并加热至50℃搅拌30min，转入高速剪切机中以10000r/min剪切乳化10min，再装入雾化干燥器中，在160℃下喷雾干燥，得生物农药微胶囊。
实例2
取1kg大蒜瓣，1kg小米椒，0.8kg印楝种仁，用去离子水洗涤2次后装入组织捣碎机中破碎打浆，再转入高压灭菌锅中，在121℃下灭菌处理25min，得植物发酵料，取15kg泥炭，25kg褐煤，自然风干后装入粉碎机粉碎，过40目筛，得矿物发酵料，取21g葡萄糖，3.1g磷酸二氢钾，1.8g硫酸镁，21g琼脂，加入1.1L去离子水中混合均匀，得培养液，用接种针挑取0.8g分枝杆菌，加入250g培养液中，于29℃恒温条件下，培养6天，得活化分枝杆菌菌液，用接种针挑取0.8g酵母菌，加入250g培养液中，于29℃恒温条件下，培养6天，得活化酵母菌菌液，将植物发酵料与矿物发酵料混合装入发酵罐中，并加入25kg去离子水，在28℃下发酵3天，再加入40g活化分枝杆菌菌液，40g活化酵母菌菌液，继续发酵8天，得发酵产物，取1kg发酵产物，加入30L无水乙醇中，在55℃下，以350r/min搅拌25min，过滤得滤液，将滤液转入高压灭菌锅中，在123℃下灭菌处理25min，再转入旋转蒸发仪上减压蒸发至干，得生物农药，取1g生物农药，加入220mL去离子水中，以350r/min搅拌18min，再加入6g大豆分离蛋白，4g壳聚糖，3.6g酪朊酸钠，并加热至55℃搅拌35min，转入高速剪切机中以11000r/min剪切乳化12min，再装入雾化干燥器中，在170℃下喷雾干燥，得生物农药微胶囊。
实例3
取2kg大蒜瓣，2kg小米椒，1.0kg印楝种仁，用去离子水洗涤3次后装入组织捣碎机中破碎打浆，再转入高压灭菌锅中，在125℃下灭菌处理30min，得植物发酵料，取20kg泥炭，30kg褐煤，自然风干后装入粉碎机粉碎，过40目筛，得矿物发酵料，取22g葡萄糖，3.2g磷酸二氢钾，2.0g硫酸镁，22g琼脂，加入1.2L去离子水中混合均匀，得培养液，用接种针挑取1.0g分枝杆菌，加入300g培养液中，于30℃恒温条件下，培养7天，得活化分枝杆菌菌液，用接种针挑取1.0g酵母菌，加入300g培养液中，于30℃恒温条件下，培养7天，得活化酵母菌菌液，将植物发酵料与矿物发酵料混合装入发酵罐中，并加入30kg去离子水，在30℃下发酵4天，再加入50g活化分枝杆菌菌液，50g活化酵母菌菌液，继续发酵9天，得发酵产物，取2kg发酵产物，加入40L无水乙醇中，在60℃下，以400r/min搅拌30min，过滤得滤液，将滤液转入高压灭菌锅中，在125℃下灭菌处理30min，再转入旋转蒸发仪上减压蒸发至干，得生物农药，取2g生物农药，加入240mL去离子水中，以400r/min搅拌20min，再加入8g大豆分离蛋白，5g壳聚糖，4.0g酪朊酸钠，并加热至60℃搅拌40min，转入高速剪切机中以12000r/min剪切乳化15min，再装入雾化干燥器中，在180℃下喷雾干燥，得生物农药微胶囊。
对照例：河南某公司生产的生物农药微胶囊制剂。
将实例及对照例的生物农药微胶囊制剂进行检测，具体检测如下：
包覆率的测定：将制备所得的微胶囊悬浊液直接干燥，得到未包覆微胶囊的混合固体，称量其重，取其中0.5g，用30ml乙醇浸没，形成悬浊液，70℃加热3min；将悬浊液转移至100ml容量瓶，定容；从100ml容量瓶中取大约40ml悬浊液离心l0min，转速l0000r/min；移取1ml上清液，定容至50ml；测定50ml容量瓶中溶液的吸光度。根据公式计算包覆率。
微胶囊缓释速率测定：根据公式计算。
粒径分布：采用BT9300H激光粒度仪测试微胶囊的粒径分布。
具体检测结果如表1。
表1性能表征对比表
检测项目 实例1 实例2 实例3 对照例
包覆率% 66.33 69.73 70.39 41.21
缓释速率% 97 96 95 71
粒径/um 4.76 4.44 5.14 11.7
由表1可知，本发明制备的生物农药微胶囊制剂具有良好的粒径、包覆率和缓释率。

Claims (8)

1.一种生物农药微胶囊的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）取大蒜瓣、小米椒、印楝种仁水洗后混合破碎打浆，并灭菌处理得植物发酵料；
（2）取泥炭、褐煤风干后混合粉碎，过40目筛，得矿物发酵料；
（3）取葡萄糖、磷酸二氢钾、硫酸镁、琼脂，加入去离子水中，得培养液；
（4）用接种针挑取分枝杆菌，加入培养液中，于28～30℃恒温条件下，培养5～7天，得活化分枝杆菌菌液；
（5）用接种针挑取环酵母菌，加入培养液中，于28～30℃恒温条件下，培养5～7天，得活化酵母菌菌液；
（6）将植物发酵料与矿物发酵料混合装入发酵罐中，并加入去离子水，在25～30℃下发酵2～4天，再加入活化分枝杆菌菌液，活化酵母菌菌液，继续发酵7～9天，得发酵产物；
（7）将发酵产物与无水乙醇按制备比1：10～1：40混合提取20～30min，过滤得滤液，将滤液灭菌处理后蒸发至干，得生物农药；
（8）将生物农药加入去离子水中混合均匀，再加入大豆分离蛋白、壳聚糖、酪朊酸钠，并加热至50～60℃搅拌30～40min，高速剪切乳化10～15min后装入雾化干燥器中，在160～180℃下喷雾干燥，得生物农药微胶囊。
2.如权利要求1所述的一种生物农药微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述大蒜瓣、小米椒、印楝种仁的质量比为（1～2）：（1～2）：（0.5～1）。
3.如权利要求1所述的一种生物农药微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述泥炭、褐煤的质量比为1：1～1：3。
4.如权利要求1所述的一种生物农药微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述培养液各原料重量份为20～22份葡萄糖，3.0～3.2份磷酸二氢钾，1.5～2.0份硫酸镁，20～22份琼脂，1000～1200份去离子水。
5.如权利要求1所述的一种生物农药微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤（4）或步骤（5）所述菌种与培养液的质量比为1：200～1：600。
6.如权利要求1所述的一种生物农药微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤（6）所述植物发酵料与矿物发酵料的质量比为1：6～1：20。
7.如权利要求1所述的一种生物农药微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤（6）所述活化分枝杆菌菌液用量为矿物发酵料质量的0.1%，所述活化酵母菌菌液用量为矿物发酵料质量的0.1%。
8.如权利要求1所述的一种生物农药微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤（8）所述生物农药、去离子水、大豆分离蛋白、壳聚糖、酪朊酸钠的重量份为1～2份生物农药，200～240份去离子水，5～8份大豆分离蛋白，3～5份壳聚糖，3.2～4.0份酪朊酸钠。
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