纳米几丁质在提高烟草产量和品质方面的应用制造技术

本发明专利技术经酸解脱酰制备一种新型纳米生物材料‑纳米几丁质。该纳米几丁质水悬浮剂是具有聚阳离子性质的纳米几丁质晶须颗粒，其晶须的平均尺寸为长度100－150nm，宽度15－30nm，综合表面带荷量33mmol/kg。该纳米几丁质水悬浮液处理烟草种子可以提高种子的发芽势、处理苗床期烟草幼苗可以提高幼苗的长势、对移栽后的烟苗灌根可以提高烟草的株高、茎粗、叶片数以及最大叶面积、其与甲基硫菌灵混用对提高烟草的植物学性状具有很好的协同增效和化学农药的减施作用；其与甲霜灵·锰锌混用处理移栽后，可以提高对烟草根腐病的防效，降低化学杀菌剂的用量。

【技术实现步骤摘要】
纳米几丁质在提高烟草产量和品质方面的应用
本专利技术属于烟草
，具体涉及一种新型生物纳米材料纳米几丁质在烟草生产上的应用，尤其是纳米几丁质在提高烟草产量和品质方面的应用。
技术介绍
生物纳米材料被公认为是21世纪最有前途的科研领域，是国际生物
的前沿和热点学科，纳米技术正在引发着一场新的产业技术革命。纳米科技与农业技术的相互渗透，也催生了农业纳米科技等新兴学科，为农业科学提供新的理论、方法和技术手段，必将对未来农业的发展产生广泛而深远的影响。纳米材料有着特殊的四大效应：表面效应、体积效应、量子效应和宏观量子隧道效应。这些特殊的效应使纳米材料具有传统材料所不具备的奇异或反常的物理、化学特性。几丁质（chitin，结构式如下左所示）是广泛存在于自然界的可再生多聚物，主要的来源为虾、蟹、昆虫等甲壳类动物的外壳与软体动物的器官（例如乌贼的软骨），以及真菌类的细胞壁等。其蕴藏量在地球上的天然高分子中占第二位，估计每年自然界生物的合成量可达1×1011吨，仅次于纤维素。自然条件下，几丁质不溶于水，也不溶于酸或有机溶剂，因此很难被有效利用。壳聚糖（chitosan,结构式如下右所示）是几丁质的衍生物，在特殊条件下，对几丁质进行降解和脱酰反应得到的。壳聚糖是可以溶解在弱酸中的。在弱酸中，壳聚糖上的氨基质子化后即成为带正电荷的聚合物，从而具有生物活性，被广泛的应用于医药、植物病虫害防治等领域。和纤维素一样，天然几丁质也是以纤维状形式存在，通过分子间和分子内的氢键将N-乙酰葡萄糖分子紧密结合在一起，形成具有晶体和非晶体两种结构的几丁质纤维。几丁质的晶体结构有三种，即α，β和γ型。不同来源的几丁质，其化学结构和性质不同。虾壳外壳主要是α-型，鱿鱼的羽状壳主要是β-型，真菌细胞壁的几丁质主要是γ-型（结晶度较低）。α-型，β-型几丁质最丰富，且结晶度高，最稳定，不易熔化，不易溶解，同时也不易溶于一般有机溶剂。α-型几丁质资源最丰富，易于工业化生产。纯净几丁质的制作工艺比较简单，目前生产上常用的方法是将原料（虾壳或蟹壳）经过脱蛋白、脱盐、脱色素、漂白、烘干研磨得到几丁质。传统工艺生产壳聚糖是化学脱酰反应或水解法，其原理是通过水解破坏几丁质的非晶体区域，使分子键断裂，分子链中部分N-乙酰葡萄糖脱酰，提高亲水性。但是化学脱酰或水解法反应条件要求较高，不宜控制，且反应时间较长，耗能，环境污染。利用酶解法可以解决这些问题，包括使用甲壳素酶，壳聚糖酶和溶菌酶进行水解。但是此类酶价格昂贵且不易获得，造成产品成本过高。盐酸水解是常用的方法制备纳米几丁质。α-型几丁质经酸水解可生产大小为150－800nm长，宽5－70nm的几丁质纳米颗粒。本专利技术是采用3MHCl,按1:300的比例在85-90oC条件下水解2小时。其产物经透析、超声处理获得粒度为100-150nm长，宽度15-30nm宽的几丁质纳米晶须，综合表面电荷密度为33mmol/kg。由于几丁质的天然性质和独特的分子结构，越来越受到科学界的重视。大量研究表明，几丁质除了具有无毒、生物相容、生物可降解性等性能外，几丁质的衍生物（壳聚糖）在农业生产中可用作病虫害防治、种子包衣、水果和蔬菜的涂层，也可以提高植物生长，诱发植物抗性和提高植物免疫力的作用。纳米几丁质除了继承几丁质的基本性质外，还有很高的比表面积、高结晶度和聚阳离子的性质，被视为综合性能优异的天然高分子材料。利用水解制备的纳米几丁质，比表面积较大且携带一定量的聚阳离子，其纳米颗粒比一般壳聚糖具有更显著的生物活性。经毒理检测，0.3%纳米几丁质水悬浮剂对雄性和雌性大鼠的急性径口LD50均大于5000mg/kg.BW,急性经皮LD50均大于2000mg/kg.BW,对其他生物基本无毒。有研究表明纳米二氧化钛、多层碳纳米管、金属纳米颗粒以及以纳米材料为基础的纳米感应器等等，这些材料在农业上均有应用，然而有着良好生物特性和应用价值的纳米几丁质在烟草上的应用还没有被系统研究。烟草是我国重要的经济作物，而病虫害是影响我国烟草产量和品质的重要因素。对这些病虫害的治理，化学防治是生产上采用的主要措施之一，但是广泛、大量和长期使用化学农药造成了烟叶农药残留增加，病虫的抗药性增强和再度猖獗，即“三R”问题。研究表明，目前有近70种可能干扰人体内分泌的化学物质，其中农药就有40余种。近年来由于使用农残超标的蔬菜、水果等食品而引起农药中毒的事件屡见不鲜。烟草虽然不能被直接食用，但是很多国家依然把烟草划为食品类或准食品类，作为吸食品，烟草在燃烧过程中发生大量复杂的化学反应，产生许多新的化学物质，残留的农药也会参与其中。农药残留指标已成为各国烟草及烟草制品质量控制中的重要内容。因此现代农业迫切需要高效、环境友好的新型制剂取代或减少化学和肥料的使用。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有技术缺陷，提供一种纳米几丁质在提高烟草产量和品质方面的应用。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：纳米几丁质在提高烟草产量和品质方面的应用。具体的，可以用0.001－0.02%纳米几丁质水悬浮液处理烟草种子，以提高烟草种子的发芽势。具体的，可以用0.001－0.01%纳米几丁质水悬浮液处理苗床期烟草幼苗，以提高烟草幼苗的长势。具体的，可以用0.001－0.005%纳米几丁质水悬浮液对移栽后的烟草幼苗进行灌根，以提高烟草的株高、茎粗、叶片数及叶面积。具体的，可以将0.001－0.005%纳米几丁质水悬浮液和36%甲基硫菌灵混用处理移栽后的烟草幼苗，以提高烟草的植物学性状，如株高、茎粗、叶片数及叶面积等，同时可以降低化学农药的施加量。具体的，可以将0.002%纳米几丁质水悬浮液和甲霜灵·锰锌混用处理移栽后的烟草，以提高对烟草根腐病的防效，同时降低化学杀菌剂的用量。本专利技术利用新型生物纳米材料纳米几丁质来提高烟草的产量与品质，以及利用其与常用杀菌剂的协同增效作用来防治烟草根茎病害，从而解决了大量使用化学制剂、农药、化肥等已造成病虫害抗性增加、土壤退化、环境污染、农产品农药残留超标等重大社会问题。和现有技术相比，本专利技术的有益效果：1）本专利技术纳米几丁质为一种环境友好型的纳米制剂-水悬浮液，无需任何有机或无机助剂；2）在烟草上超低用量应用既能提高作物的植物学性状，增产提质，又能减少对土壤、水以及环境的影响；3）和常用杀菌剂混用可以提高防病效果，同时降低杀菌剂的用量，降低农药残留，大幅度减少对人和环境的破坏和污染；4）对使用者的技术要求不高，并能省时、省工、省力，符合当前农村社会经济现实；5）具有提供养分、改良土壤和防治作物病虫害的多种功能；6）主要采用农业废弃物生产纳米材料，可以促进农业废弃物资源的循环利用。附图说明图1为纳米几丁质水悬浮液对苗床期烟草幼苗生长的促进作用；图2为纳米几丁质水悬浮液对烟草植物学性状的影响；图3为纳米几丁质水悬浮液和36%甲基硫菌灵混用对烟草植物学性状的协同增效作用；图4为纳米几丁质水悬浮液和甲霜灵·锰锌混用对防治烟草病害的协同增效作用；图5为本专利技术纳米几丁质的透射电镜图，图中可以看出，几丁质纳米颗粒为晶须结构，粒度在100-150nm长，15-30nm宽。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术的技术方案作进一步地详细介绍，但本专利技术的保护范围并不局本文档来自技高网...

【技术保护点】
纳米几丁质在提高烟草产量和品质方面的应用。

【技术特征摘要】
1.纳米几丁质在提高烟草产量和品质方面的应用；所述纳米几丁质为粒度在100－150nm长、15－30nm宽的几丁质纳米晶须。2.如权利要求1所述纳米几丁质在提高烟草产量和品质方面的应用，其特征在于，用0.001－0.02%纳米几丁质水悬浮液处理烟草种子以提高烟草种子的发芽势。3.如权利要求1所述纳米几丁质在提高烟草产量和品质方面的应用，其特征在于，用0.001－0.01%纳米几丁质水悬浮液处理苗床期烟草幼苗以提高烟草幼苗的长势。4.如权利要求1所述纳米几丁质在提高烟草产量和品质方面的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王合中，蒋士君，周扬，
申请(专利权)人：河南农业大学，
类型：发明
国别省市：河南;41