一种生物炭基苏云金芽孢杆菌缓释微球及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种生物炭基苏云金芽孢杆菌缓释微球及其制备方法和应用，其制备方法包括以下步骤：将生物炭与苏云金芽孢杆菌原粉加入到蒸馏水中，振摇、静置、离心后，对沉淀进行常温真空干燥、粉碎后得到吸附固定有苏云金芽孢杆菌的生物炭粉，将其与海藻酸钠溶液混合均匀后，将得到的药物混合悬浮液滴加到交联剂溶液中，交联固化，过滤、分离，得到生物炭基苏云金芽孢杆菌/海藻酸钠微球；将得到的微球转移到壳聚糖醋酸溶液中覆膜，洗涤、真空干燥后，得到生物炭基苏云金芽孢杆菌缓释微球。该微球可以显著提高苏云金芽孢杆菌微球的包埋率、苏云金芽孢杆菌的存活率、药效稳定性、环境适应性，从而有效延长其药效持效期，符合绿色农业发展的要求。的要求。的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种生物炭基苏云金芽孢杆菌缓释微球及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及生物农药领域，尤其涉及一种生物炭基苏云金芽孢杆菌缓释微球及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis，Bt)是世界上研究最多、应用最广、对人畜安全、不破坏生态平衡的微生物杀虫剂，在形成芽孢的过程中，能形成具有杀虫活性的伴胞晶体(ParasporalCrystal)，伴孢晶体由具有高度特异的杀虫活性的一种或几种被称为杀虫晶体蛋白(insecticidal crystalproteins，ICPs)或δ
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内毒素(δ
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endotoxins)的晶体蛋白组成。
[0003]虽然Bt作为生物杀虫剂具有显著的优势，但由于Bt的主要杀虫成分是杀虫晶体蛋白，抗紫外线和不良环境条件的能力较差，导致苏云金杆菌制剂存在持效期短，防治效果易受阳光、温度、雨水等外界气候和生态条件制约等缺点，其田间应用持效期短是制约该杀虫剂发展的瓶颈，如何提高其杀虫效果是相关研究机构和生产企业所共同面临的难题。
[0004]目前Bt主要剂型包括粉剂、可湿性粉剂、悬浮剂、油剂、油乳剂、颗粒剂、片剂等剂型，但这些剂型均未完全解决以上问题。虽然Bt微胶囊剂在国内外也有较多的研究，但主要是利用明胶、淀粉、纤维素、阿拉伯胶、聚γ
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谷氨酸(γ
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PGA)等天然材料做壁材生产Bt微胶囊剂，但仍然存在生物制剂的稳定性和环境适应性的问题。因此，现有的Bt剂型还不能满足田间应用对其延长持效期、防治效果稳定、对紫外等外界条件耐受度高的要求，亟需对现有剂型进行改进。
[0005]生物炭是有机物质在低温缺氧条件下热解后的产品，主要由有芳香烃和单质炭或具有石墨结构的炭组成，含有60％以上的碳元素，其作为肥料缓释载体、土壤改良剂、污染物修复、减少碳排放量等方面近些年来受到国内外学者的广泛关注，生物炭孔隙度发达和比表面积巨大，可以作为优良的功能性微生物载体。目前已有研究利用生物炭固定降解菌实现持续降解环境污染物。而动物源生物炭是以动物骨粉为主要原料制备的生物炭，不但具有典型的植物源生物炭组分，还含有大量含氮基团和无机矿物成分羟基磷灰石，将其制备成纳米生物炭后，其分散能力、吸附能力和固定能力都有很大提高。
[0006]本专利技术针对目前Bt菌制剂的缺点，通过引入动物源纳米生物炭吸附固定苏云金芽孢杆菌，利用海藻酸钠、壳聚糖等天然高分子材料进一步包埋和覆膜制备了生物炭基苏云金芽孢杆菌微球，改善了Bt生物农药制剂的抗紫外线性能，提高了防治效果，为Bt菌剂的应用推广奠定基础。

技术实现思路

[0007]针对目前传统苏云金芽孢杆菌制剂的药效不稳定性、环境适应性差的问题，本专利技术提供了一种生物炭基苏云金芽孢杆菌微球及其制备方法和应用，该微球是以苏云金芽孢杆菌为模型药物，通过在海藻酸钠、壳聚糖等天然高分子制备的载体体系中引入高吸附的
纳米生物炭以固定苏云金芽孢杆菌及杀虫晶体蛋白，提高其抗紫外性能和药效稳定性。
[0008]为解决上述问题，本申请提供的方案具体如下：
[0009]第一方面，本申请还提供一种生物炭基苏云金芽孢杆菌缓释微球的制备方法，其包括以下步骤：
[0010](1)将生物炭与苏云金芽孢杆菌原粉加入经灭菌的蒸馏水中，经摇床振摇2～3h，进行静置、离心分离后，对离心获得的沉淀进行常温真空干燥、粉碎后得到吸附固定有苏云金芽孢杆菌的生物炭粉；其中，生物炭和苏云金芽孢杆菌总质量浓度为30～100g/L；
[0011](2)将吸附固定有苏云金芽孢杆菌的生物炭粉与浓度为10～30g/L的海藻酸钠溶液混合均匀后，得到药物混合悬浮液；
[0012](3)将得到的药物混合悬浮液滴加到浓度为10～40g/L的氯化钙溶液中，交联固化2
‑
3h，过滤、分离，得到生物炭基苏云金芽孢杆菌/海藻酸钠微球；
[0013](4)将得到的苏云金芽孢杆菌/海藻酸钠微球转移到浓度为1～10g/L的壳聚糖醋酸溶液中覆膜，过滤、分离、洗涤，再经过常温真空干燥后，得到生物炭基苏云金芽孢杆菌微球。优选地，覆膜时间为0.5～1h。
[0014]优选地，步骤(2)中，药物混合悬浮液中结合有苏云金芽孢杆菌的生物炭与海藻酸钠质量比为1:(3～7.5)。
[0015]优选地，交联剂为氯化钙；壳聚糖作为覆膜剂；进一步优选地，所述覆膜剂为壳聚糖醋酸溶液。
[0016]可选地，所述苏云金芽孢杆菌为苏云金芽孢杆菌菌株B
‑
Y7
‑
1，其它实施例中可采用其他苏云金芽孢杆菌。
[0017]优选地，所述生物炭基苏云金芽孢杆菌缓释微球中，苏云金芽孢杆菌原粉包括芽孢及杀虫晶体蛋白。
[0018]优选地，所述生物炭基苏云金芽孢杆菌缓释微球中，吸附固定剂生物炭是以动物骨粉为原料制备的纳米生物炭。进一步优选地，所述吸附固定剂生物炭是以动物骨粉作为原料在缺氧条件下500℃炭化2h后，再经球磨机研磨12h获得。
[0019]可选地，生物炭基苏云金芽孢杆菌缓释微球中，所述生物炭与苏云金芽孢杆菌原粉的质量比为1:1～3:1。优选地，所述生物炭与苏云金芽孢杆菌原粉的质量比为2:1，此条件下制备得到的生物炭基苏云金芽孢杆菌微球的各方面性能都更优异。
[0020]第二方面，本专利技术提供了一种生物炭基苏云金芽孢杆菌微球，其主要由以下组分制成：苏云金芽孢杆菌原粉、生物炭、海藻酸钠、氯化钙和壳聚糖，采用前述的制备方法制备得到。
[0021]所述微球中，苏云金芽孢杆菌原粉作为活性成分，生物炭作为吸附固定剂，海藻酸钠与氯化钙交联钙化作为载体，通过壳聚糖覆膜制备形成的苏云金芽孢杆菌生物菌剂，可以显著提高苏云金芽孢杆菌微球的包埋率、苏云金芽孢杆菌的存活率、药效稳定性、环境适应性，从而有效延长其药效持效期。
[0022]经检测，上述制备得到的生物炭基苏云金芽孢杆菌缓释微球的包埋率在85％以上，粒径大小在1.0～1.5mm，且其制备的生物菌剂的抗紫外性能得到了改善。
[0023]第三方面，本申请还提供上述生物炭基苏云金芽孢杆菌缓释微球作为生物杀虫剂中的应用。
[0024]本专利技术具有以下有益效果：
[0025]本专利技术的生物炭基苏云金芽孢杆菌缓释微球的配方原料少，制备方法简单，药效稳定，持效期长，易于进行工业化生产和推广应用。该微球以新型环境友好的苏云金芽孢杆菌为模型药物，以动物源纳米生物炭作为吸附固定剂，海藻酸钠与氯化钙交联钙化作为载体，通过壳聚糖覆膜制备的生物菌剂，可以显著提高生物炭基苏云金芽孢杆菌微球的药效稳定性、环境适应性，并延长其药效持效期，而且该苏云金芽孢杆菌缓释微球符合绿色农业发展的要求，为环境友好型微生物农药的田间进一步推广应用和农业可持续发展奠定基础。
附图说明
[0026]图1为添加动物源生物炭(图A)和未添加生物炭制备的苏云金芽孢杆菌微球(图B)的外观图；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物炭基苏云金芽孢杆菌缓释微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将生物炭与苏云金芽孢杆菌原粉分别加入到经灭菌的蒸馏水中，振摇、静置、离心分离后，对离心获得的沉淀进行常温真空干燥、粉碎后得到吸附固定有苏云金芽孢杆菌的生物炭粉；(2)将吸附固定有苏云金芽孢杆菌的生物炭粉与质量分数10～30g/L的海藻酸钠溶液混合均匀后，得到药物混合悬浮液；(3)将得到的药物混合悬浮液滴加到浓度为10～40g/L的交联剂溶液中，交联固化，过滤、分离，得到生物炭基苏云金芽孢杆菌/海藻酸钠微球；(4)将步骤(3)得到的微球转移到浓度为1～10g/L的壳聚糖醋酸溶液中覆膜，过滤、分离、洗涤，再经过常温真空干燥后，得到生物炭基苏云金芽孢杆菌缓释微球。2.根据权利要求1所述的生物炭基苏云金芽孢杆菌缓...

【专利技术属性】
技术研发人员：张保华，李长友，朱海云，刘云飞，张佳璇，
申请(专利权)人：青岛农业大学，
类型：发明
国别省市：