聚γ-谷氨酸—明胶苏云金芽胞杆菌微胶囊剂的研究

论文摘要

由于苏云金芽胞杆菌（Bacillus thuringiensis简称Bt）的杀虫有效成份为生物活体,其抗紫外能力以及抗热处理能力较差,在生产及施用过程中易受外界不良环境的影响而失活。为保证其贮存稳定性并在田间充分发挥作用,必须选择合适的剂型。微胶囊剂是目前最好的控制释放技术之一,能增强微生物农药的抗逆性,解决微生物农药贮藏稳定性和田间使用的持效性问题。本文用聚γ-谷氨酸及明胶等天然化合物为壁材通过凝聚相分离法以及喷雾干燥技术对Bt进行微胶囊化研究,并对Bt微胶囊剂抗紫外线能力和抗热处理能力进行了检测,以及监测Bt微胶囊剂在各种环境中控制杀虫晶体蛋白释放的效果。其中取得结果如下:1.通过单因素实验及正交实验确定了制备聚γ谷氨酸—明胶Bt微胶囊的复合凝聚体系的较适条件,并在此基础上制备了Bt微胶囊制剂。聚γ谷氨酸—明胶Bt微胶囊较适工艺条件为:Bt原粉5%,壁材浓度为1.6%,明胶:聚γ-谷氨酸为1:1,pH值为4.0,温度40℃,搅拌转数为400 r/min,甲醛0.6 ml/g明胶,包埋率为89.2%,平均粒径25.5μm。Bt微胶囊的喷雾干燥工艺条件:进风口温度190±5℃,出风口温度70±2℃,进料速度控制在25±2 ml/min,喷头压力0.15 Mpa。Bt微胶囊制剂生物效价达到32105 IU/mg。2.通过紫外线处理及热处理对Bt微胶囊制剂进行抗逆性研究。主要测定了芽胞存活率以及对棉铃虫初孵的相对致死率。结果表明经紫外照射4 h,Bt微胶囊和Bt原粉对棉铃虫初孵相对致死率分别是53.57%和16.60%,芽胞存活率分别是46.63%和6.90%:80℃处理100 min,对棉铃虫初孵相对致死率分别是43.42%和26.11%;100℃处理15 min,Bt微胶囊和Bt原粉的芽胞存活率分别是72.53%和25.50%。Bt微胶囊化可显著提高Bt对热处理以及紫外照射的抗逆性。3.通过检Bt研微胶囊制剂在水溶液、土壤中以及在昆虫肠道环境中的杀虫晶体蛋白的释放情况以及壁材的降解情况。建立Bt微胶囊剂在各种环境中的晶体蛋白累计释放率方程。其中在20℃的自来水、春季菜园土土壤、家蚕肠液中的晶体蛋白的累计释放率方程分别为:Mt=0,（t=0～3）,Mt=4.7214（t－3）－8.7643（10≥t＞3）;Mt=0（t=0～0.5）,Mt=10.045（t－0.5）－6.2087（7≥t＞0.5）;Mt=177.71t+2.6548,（t=0～0.167）:Mt为晶体蛋白累计释放率,单位为%,时间单位为d。聚γ-谷氨酸-明胶Bt微胶囊剂有效的解决了传统Bt微囊制剂残效期和速效性不平衡的问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 苏云金芽胞杆菌简介
• 1.2 苏云金芽胞杆菌剂型研究进展
• 1.2.1 苏云金芽胞杆菌杀虫剂剂型研究概况
• 1.2.2 苏云金芽胞杆菌杀虫剂剂型的特点及问题
• 1.3 微胶囊技术简介及研究进展
• 1.3.1 微胶囊的组成
• 1.3.2 微胶囊的制备技术及方法
• 1.3.3 微胶囊的应用
• 1.4 新型生物材料γ-PGA的介绍
• 1.4.1 γ-PGA的结构
• 1.4.2 γ-PGA的提取
• 1.4.3 γ-PGA的降解特性
• 1.4.4 γ-PGA的应用
• 1.5 本研究的目的和意义
• 第二章 γ-PGA—明胶Bt微胶囊化制剂加工工艺的优化
• 2.1 前言
• 2.2 材料、仪器及试剂
• 2.2.1 菌种
• 2.2.2 Bt原粉
• 2.2.3 Bt标准品
• 2.2.4 供试昆虫
• 2.2.5 仪器
• 2.2.6 试剂
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 Bt菌液的制备
• 2.3.2 Bt微胶囊液体剂的制备
• 2.3.3 Bt微胶囊液体剂的喷雾干燥
• 2.3.4 杀虫晶体蛋白含量的测定
• 2.3.5 Bt微胶囊液体剂的伴胞晶体包埋率测定
• 2.3.6 生物测定方法
• 2.3.7 平均粒径的测定
• 2.3.8 工艺参数的确定
• 2.3.9 Bt微胶囊剂的电镜观察
• 2.4 结果与分析
• 2.4.1 壁才浓度对包埋率的影响
• 2.4.2 温度对包埋率的影响
• 2.4.3 pH对包埋率的影响
• 2.4.4 壁材、pH、温度和搅拌转数对包埋率影响的正交实验
• 2.4.5 固化剂对包埋率的影响
• 2.4.6 电镜结果
• 2.4.7 毒力测定
• 2.5 小结
• 第三章 γ-PGA-明胶Bt微胶囊剂的抗逆性研究
• 3.1 前言
• 3.2 材料、仪器及试剂
• 3.2.1 Bt微胶囊剂
• 3.2.2 Bt原粉
• 3.2.3 标准品
• 3.2.4 供试昆虫
• 3.2.5 仪器
• 3.2.6 试剂
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 杀虫晶体蛋白含量的测定
• 3.3.2 芽胞存活率的测定
• 3.3.3 相对致死率的测定
• 3.3.4 紫外线对Bt微胶囊剂的影响实验
• 3.3.5 不同温度、时间热处理对Bt微胶囊剂的影响实验
• 3.4 结果与分析
• 3.4.1 紫外线对Bt微胶囊剂及原粉的芽胞存活率的影响
• 3.4.2 紫外线对Bt微胶囊剂及原粉的相对致死率的影响
• 3.4.3 不同温度热处理对Bt微胶囊剂及原粉的芽胞存活率的影响
• 3.4.4 不同时间热处理对Bt微胶囊剂及原粉的相对致死影响
• 3.5 小结
• 第四章 γ-PGA-明胶Bt微胶囊剂的释放研究及释放模型的初步探讨
• 4.1 前言
• 4.2 材料、仪器及试剂
• 4.2.1 Bt微胶囊剂
• 4.2.2 Bt原粉
• 4.2.3 供试家蚕肠液
• 4.2.4 供试水样
• 4.2.5 供试土样
• 4.2.6 仪器
• 4.2.7 试剂
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 杀虫晶体蛋白含量的测定
• 4.3.2 Bt微胶囊剂总晶体蛋白含量的测定
• 4.3.3 Bt微胶囊剂囊外晶体蛋白含量的测定
• 4.3.4 Bt微胶囊剂在自来水的释放实验
• 4.3.5 Bt微胶囊剂及原粉在土壤中的释放实验
• 4.3.6 Bt微胶囊剂及原粉在家蚕肠道环境中的释放实验
• 4.3.7 各种环境下Bt微胶囊剂的晶体蛋白累计释放率测定
• 4.4 结果与分析
• 4.4.1 微胶囊剂囊心释放的模型分析
• 4.4.2 γ-PGA-明胶Bt微胶囊剂中晶体蛋白在水中的释放
• 4.4.3 γ-PGA-明胶Bt微胶囊剂中晶体蛋白在土壤中的释放
• 4.4.4 γ-PGA-明胶Bt微胶囊剂中晶体蛋白在昆虫肠道环境中的释放
• 4.4.5 各种环境下Bt微胶囊晶体蛋白释放模型的建立
• 4.5 小结
• 参考文献
• 致谢