專利名稱：一種防治植物土傳病害殺菌微膠囊及其懸浮劑的制備和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物農(nóng)藥加工與應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種防治植物土傳病害的那他霉素微膠囊及其懸浮劑的制備和使用方法。
背景技術(shù)：
土傳真菌病害一直是困擾果蔬生產(chǎn)的一大問(wèn)題，如甘藍(lán)枯萎病、西瓜枯萎病、黃瓜枯萎病等，這些病害輕則產(chǎn)量下降20%-30%，重則減產(chǎn)50%以上，甚至絕產(chǎn)。例如，北京延慶縣2002-2006年期間甘藍(lán)枯萎病年發(fā)生面積增加了 6. 5倍，年產(chǎn)量損失由2002的18萬(wàn)kg發(fā)展到2006年的137萬(wàn)kg，累計(jì)年產(chǎn)量損失達(dá)到403萬(wàn)kg。目前，該病害有快速發(fā)展和蔓 延態(tài)勢(shì)，危害日趨加重，已經(jīng)構(gòu)成對(duì)當(dāng)?shù)馗仕{(lán)生產(chǎn)的巨大威脅，而且生產(chǎn)中缺少有效的防治措施，成為甘藍(lán)生產(chǎn)中的防治難題[張揚(yáng)等，中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2007，23 (5)]。因此，研發(fā)新的病害防治技術(shù)迫在眉睫。其中，創(chuàng)制新農(nóng)藥是一條主要的途徑，但研發(fā)出能夠滿足安全、高效、經(jīng)濟(jì)三原則的新藥的概率越來(lái)越低，開(kāi)發(fā)時(shí)間和費(fèi)用也大幅度增加。相比之下，開(kāi)發(fā)各種新的劑型和施用技術(shù)卻是一條簡(jiǎn)單易行的方法。生物農(nóng)藥具有耗資少、周期短、無(wú)殘留、無(wú)公害、特異性強(qiáng)、對(duì)人畜及天敵無(wú)副作用、不易產(chǎn)生抗性等優(yōu)點(diǎn)。但不少生物農(nóng)藥存在穩(wěn)定性較差、對(duì)光敏感等弱點(diǎn)，如那他霉素等。那他霉素(Natamycin, NA),又稱匹馬菌素。NA是納他鏈霉菌(Streptomycesnatalensis)、利迪鏈霉菌 AOl (Sotrytis Iydicus)(中國(guó)專利:200710187435. I)等鏈霉菌的次生代謝產(chǎn)物，屬抗生素類抗真菌劑。NA具有廣譜、高效、安全、不易獲得抗性等優(yōu)點(diǎn)，目前已在飲料、飼料、食品及醫(yī)藥領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，但在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上很少使用，僅限于防治棉花和豆類的種菌病害。這是由于NA的分子結(jié)構(gòu)屬于多烯大環(huán)內(nèi)酯，易受土壤、微生物、紫外光、等環(huán)境消解因素的影響而分解，從而限制了它的使用范圍。微膠囊(MC)技術(shù)是一種用成膜材料將活性物質(zhì)作為囊芯包覆起來(lái)形成微小粒子的技術(shù)，在醫(yī)藥、涂料、食品、紡織、日化、農(nóng)業(yè)等行業(yè)中已被廣泛應(yīng)用(宋健等，微膠囊化技術(shù)及應(yīng)用.化學(xué)工業(yè)出版社，2001，234-379)。微膠囊具有抑制因環(huán)境因素(如光、熱、空氣、雨水、土壤、微生物)造成囊芯活性成分的分解和流失，提高藥劑本身穩(wěn)定性的特點(diǎn)(高德霖，微膠囊技術(shù)在農(nóng)藥劑型中的應(yīng)用，現(xiàn)代化工，2000, 20(2) : 10-14)。鑒于以上情況，以微膠囊化來(lái)解決NA易降解、持效期短的問(wèn)題具有較大潛力。鄭雅婧等采用復(fù)凝聚法制備了那他霉素微膠囊，并證實(shí)其具有良好的抗光解作用(鄭雅婧等.那他霉素微膠囊的制備及性能測(cè)試.農(nóng)藥2012，51 (4) :267-269)，但是復(fù)凝聚法所制備的微膠囊釋放速率較快，在土壤中持效期較短，不適宜較長(zhǎng)時(shí)期有效控制土傳病害。為此研制一種密封性好、釋放緩慢的微膠囊十分必要。而選用原位聚合法(In Situ Polymerization)、并以密封性好的脲醒樹(shù)脂作為壁材來(lái)制備微膠囊正是解決這一問(wèn)題的良好途徑
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種防治植物土傳病害的NA微膠囊的制備方法。為了提高NA抗土壤環(huán)境降解的能力，本發(fā)明采用原位聚合法制備了 NA微膠囊，以脲醛樹(shù)脂作壁材，以疏水性藥物NA為芯材，通過(guò)正交試驗(yàn)獲得了制備NA微膠囊的優(yōu)化工藝條件。采用本發(fā)明制備的微膠囊具有較高的包封率，在最佳制備工藝條件下平均包封率可達(dá)89. 55%(質(zhì)量比)；以30%(體積比)甲醇溶液為釋放介質(zhì)，本發(fā)明的原位聚合法微膠囊在Ih和12h時(shí)，累積釋放率分別為8. 7%和13. 1%，從12h以后釋放速率趨于平緩，在120h時(shí)累累積釋放率達(dá)到19. 6%。復(fù)凝聚法微膠囊在Ih和12h時(shí)，累積釋放率分別為22. 4%和35. 2%，從12h到48h釋放速率變平緩，但由48h到72h的這段時(shí)間，再次出現(xiàn)大量釋放現(xiàn)象，從72h以后釋放趨于平緩，在120h時(shí)累積釋放率達(dá)63. 9%，這表明原位聚合法微膠囊較復(fù)凝聚法微膠囊釋放更緩慢、更平穩(wěn)，具良好的緩釋性能。在同等濃度下加藥24h時(shí)原位法MC的抑菌效果優(yōu)于復(fù)凝聚法MC，說(shuō)明原位法MC的囊壁具有良好的通透性。本發(fā)明還提供了那他霉素微膠囊懸浮劑(簡(jiǎn)稱NACS)的制備和使用方法。田間藥效試驗(yàn)表明，在甘藍(lán)移栽初期(移栽后21天)，本發(fā)明的NACS-I和復(fù)凝聚法微膠囊NACS-2 防治甘藍(lán)枯萎病的效果沒(méi)有顯著差異，它們的防治效果分別為65. 4%和64. 8%，優(yōu)于多菌靈(51. 2%)和未包囊的NA濃縮液(11. 9%);在甘藍(lán)種植后期(移栽后65天)，本發(fā)明的原位聚合法微膠囊(NACS-I)防治甘藍(lán)枯萎病的效果顯著優(yōu)于復(fù)凝聚法微膠囊(NACS-2)，它們的防治效果分別為63. 2%和57. 6%，優(yōu)于多菌靈(43. 8%)和NA濃縮液(5. 6%);這說(shuō)明對(duì)生物農(nóng)藥NA進(jìn)行微膠囊化可以改善環(huán)境因素導(dǎo)致的降解，而釋放速率較慢的NACS-I較釋放速率較快的NACS-2具有更好的持效性，更適宜于防治植物土傳病害。抑菌試驗(yàn)表明，NACS具有殺菌的廣譜性，對(duì)大部分植物土傳病菌有良好的抑制作用?！N那他霉素微膠囊的制備方法，其特征在于，以脲醛樹(shù)脂作為壁材，包括如下步驟按脲素和甲醛的摩爾比1:1. 5稱取脲素和甲醛，將甲醛置于反應(yīng)容器內(nèi)，在磁力攪拌下按比例加入脲素，攪拌溶解后，用體積比為20%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH為8. 0-9. O,65-75°C下反應(yīng)50-70min，得到透明粘稠的脲醛樹(shù)脂預(yù)聚體溶液；另稱取那他霉素，分散于以質(zhì)量計(jì)為那他霉素2-3倍量的質(zhì)量濃度為7%-9%的苯乙烯馬來(lái)酸酐水溶液中，攪拌下加入前述脲醛樹(shù)脂預(yù)聚體溶液，使得那他霉素與脲醛樹(shù)脂的質(zhì)量比為l:l，5000-7000rpm分散8-12min，然后緩慢滴加體積比為10%的鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH至I. 5-3. O后，逐步升溫至55-65°C，固化反應(yīng)l_3h，自然降至室溫，調(diào)節(jié)體系pH值至中性，即得那他霉素微膠囊懸浮液。該NA微膠囊懸浮液經(jīng)濃縮后添加農(nóng)藥助劑后即得NA微膠囊懸浮劑(NACS)，制備方法可以為本領(lǐng)域制備農(nóng)藥懸浮劑的常規(guī)方法，例如先稱取抗沉劑，加適量水充分化開(kāi)，調(diào)成漿糊狀，再加入經(jīng)稱量的微膠囊懸浮液，然后加入其它成分，在攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速800 IOOOrpm條件下充分?jǐn)嚢杈鶆?，即得那他霉素微膠囊懸浮劑(NACS)。懸浮劑以其總重量計(jì)，包含以下質(zhì)量百分比的組分那他霉素O. 5% 5. 4% ;微膠囊壁材脲醛樹(shù)脂O. 5% 10% ;抗沉劑O. 5% 10%、表面活性劑O. 5% 10%、余量為水。所述抗沉劑(又稱增稠劑或懸浮穩(wěn)定劑)選自聚丙烯酸鈉、海藻酸鈉和羧甲基纖維素中的一種或多種。所述表面活性劑選自0P-10、TX-10、土溫-20和土溫-80的一種或多種。微膠囊懸浮劑中還可以包括如下組分中的一種或多種，分散劑、防凍劑、消泡劑和pH調(diào)節(jié)劑，其使用劑量為本領(lǐng)域常規(guī)劑量。其中，分散劑選自木質(zhì)素磺酸鈉、NNO、MF等；防凍劑選自乙二醇、丙二醇、甘油、尿素等；消泡劑選自消泡劑GPE (敵泡)、聚醚類消泡劑7010等、有機(jī)硅銅類、CS 10的脂肪醇、ClO 20飽和脂肪族羧酸及其酯類、酯-醚型化合物等；pH調(diào)節(jié)劑選自醋酸、鹽酸、氫氧化鈉等。所述NACS優(yōu)選含有下列以質(zhì)量百分比計(jì)的組分那他霉素1% 5% ;脲醛樹(shù)脂I 8% ;表面活性劑O. 5% 10% ;抗沉劑O. 5% 10% ;余量為水。所述NACS的防治對(duì)象為真菌病害，所述病害為豌豆根腐病(Fusarium solanif. sp. pisi )、西瓜枯萎病(Fusarium oxysporum f. sp. niveum)、黃瓜枯萎病(Fusariumoxysporum f. sp. cucumerinum)> 百合根腐病(Rhizoctonia solani)、桃枯萎病(Fusarium oxysporum f. sp. persica)、甘藍(lán)枯萎病(Fusarium oxysporum Schl. f. sp.conglutinans)、棉花黃萎病(Verticillium dahliae)、棉花枯萎病(Fusarium oxysporumf. sp. vasinfectum)等,但不局限于上述真菌病害。一種那他霉素微膠囊懸浮劑的使用方法，具體操作步驟如下在農(nóng)作物播種前、移·栽前5-7天和移栽后當(dāng)天各用藥劑處理土壤I次，按NA有效用量I 5g/m2，將微膠囊懸浮劑兌水稀釋，均勻潑澆于地表，然后灌水2-3cm自然落干；每次用藥后間隔7-10天再用藥I次，連續(xù)2-3次。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)( I)采用原位聚合法制備的NA微膠囊，具有良好的藥劑緩釋效果，在30%甲醇溶液中釋放120h累積釋放率僅為19. 6%，而且釋放平穩(wěn)；(2)由于微膠囊內(nèi)的活性成分具有良好的緩釋作用，因此較常規(guī)制劑具有較長(zhǎng)的持效性，而且微膠囊囊壁可保護(hù)活性成分免于土壤及其微生物的分解作用，在田間甘藍(lán)移栽后65天防治甘藍(lán)枯萎病的效果仍可保持在63. 2% ；(3)微膠囊囊壁具有良好的通透性，用藥后有良好的速效性；(4)采用原位聚合法制備NA微膠囊，反應(yīng)條件溫和，不會(huì)造成活性成分NA因高溫而分解失效；(5)由原位聚合法制備NA微膠囊，粒徑較小，90%粒徑范圍在I 20μπι，因此在水中懸浮性好，有利于藥液的穩(wěn)定性和施藥的均勻性。(6)為作物生產(chǎn)，尤其是蔬菜生產(chǎn)，提供了安全的生物農(nóng)藥品種，保障了人民的身體健康。


圖I為NA濃度與吸光值的標(biāo)準(zhǔn)曲線圖2原位聚合法MC與復(fù)凝聚法MC的釋放曲線比較
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。以下是實(shí)施例中涉及的菌種、原料、試劑、藥劑和設(shè)備I、供試菌株植物病原真菌棉花黃萎病菌(Verticillium dahliae)、棉花枯萎病菌(Fusariumoxysporum f. sp. vasinfectum)、豌豆根腐病菌(Fusarium solani f. sp. pisi)、西瓜枯萎病菌(Fusarium oxysporum f. sp. niveum)、黃瓜枯萎病菌(Fusarium oxysporum f. sp.cucumerinum)、百合根腐病菌(Rhizoctonia solani )、桃枯萎病菌(Fusarium oxysporumf. sp. persica)、甘藍(lán)枯萎病菌(Fusarium oxysporum Schl. f. sp. conglutinans)。酵母菌啤酒酵母菌(Saccharomycescerevisiae)。以上植物病原真菌是由中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物病理學(xué)系和北京市農(nóng)林科學(xué)院植環(huán)所提供，啤酒酵母菌購(gòu)自中國(guó)農(nóng)業(yè)微生物菌種保藏管理中心(ACCC)。2、供試培養(yǎng)基PDA培養(yǎng)基馬鈴薯200g，洗凈切成lcm3小塊煮沸約30min后用四層紗布過(guò)濾， 濾液用蒸懼水補(bǔ)足至1000ml,加葡萄糖20g,瓊脂15g, pH自然，121° C滅菌30min。3、供試藥劑、試劑和農(nóng)藥助劑藥劑純度為95. 8% (質(zhì)量比)那他霉素原藥(粉末)(北京東方瑞德生物技術(shù)有限公司)；1.4g/L NA濃縮液；I. 4%NA微膠囊懸浮劑(復(fù)凝聚法，制備方法參照中國(guó)專利201110388140. 7);純度為91. 7% (質(zhì)量比)那他霉素標(biāo)準(zhǔn)品(USP);50%多菌靈可濕性粉劑。試劑99%脲素、37%甲醛、甲醇(AR)(國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)。農(nóng)藥助劑抗沉劑羧甲基纖維素(CMC)，聚丙烯酸鈉(分子量3X107)，海藻酸鈉(CP，溫州助劑廠)；表面活性劑苯乙烯馬來(lái)酸酐(北京中西遠(yuǎn)大科技有限公司)、Tween-20、Tween-80 (中國(guó)醫(yī)藥公司北京采購(gòu)供應(yīng)站)、0P-10、TX-10 ;分散劑木質(zhì)素磺酸鈉、萘磺酸甲醛縮合物(如ΝΝ0、MF等)；抗凍劑乙二醇、丙二醇、甘油、尿素。4、儀器和設(shè)備DU800可見(jiàn)-紫外分光光度計(jì)(美國(guó)BECKMAN)、800型臺(tái)式離心機(jī)(江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司)、生物顯微鏡(日本OLYMPUS)、STARTER-3C pH計(jì)(上海奧豪斯儀器有限公司)、ZKXF型真空干燥箱(上海樹(shù)立儀器儀表有限公司)、THZ-300型恒溫培養(yǎng)搖床(上海一恒科學(xué)儀器有限公司)、BT-9300H激光粒度分析儀(丹東百特科技有限公司)、450mL磨口二角瓶。5、供試作物品種甘藍(lán)中甘21 (中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所提供)。試驗(yàn)例I那他霉素的抑菌譜測(cè)定采用抑菌圈法。供試植物病原真菌在PDA斜面上28° C恒溫培養(yǎng)7天后，刮取其分生孢子和菌絲體置盛有無(wú)菌玻璃珠(直徑2. 5mm)和無(wú)菌水的三角瓶中用力充分振蕩，配成106 CFU/ml的菌懸液；取200 μ I菌懸液均勻涂布在PDA平板(直徑9cm)上，用直徑0. 7cm的無(wú)菌不銹鋼打孔器等距離打制三個(gè)孔，然后向每孔內(nèi)注入100mg/L NA濃縮液100μ1，25。C恒溫培養(yǎng)48h，十字交叉法測(cè)量抑菌圈的直徑；供試啤酒酵母菌測(cè)定方法按實(shí)施例3進(jìn)行。每個(gè)處理3次重復(fù)。從表I中可以看出，除了對(duì)啤酒酵母菌的抑菌圈直徑在3.00cm以下外，對(duì)其他病原真菌的抑菌圈直徑均達(dá)到了 3. OOcm以上，最強(qiáng)的抑菌效果是對(duì)甘藍(lán)枯萎病菌(oxysporum Schl. f. sp. conglutinans),直徑達(dá)4. 47cm。由此說(shuō)明NA具有廣譜的抑制真菌的活性。表I那他霉素抑菌測(cè)定結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種那他霉素微膠囊的制備方法，其特征在于，以脲醛樹(shù)脂作為壁材，包括如下步驟 按脲素和甲醛的摩爾比I: I. 5稱取脲素和甲醛，將甲醛置于反應(yīng)容器內(nèi)，在磁力攪拌下按比例加入脲素，攪拌溶解后，用體積比為20%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH為8. 0-9. O,65-75°C下反應(yīng)50-70min，得到透明粘稠的脲醛樹(shù)脂預(yù)聚體溶液；另稱取那他霉素，分散于以質(zhì)量計(jì)為那他霉素2-3倍量的質(zhì)量濃度為7%-9%的苯乙烯馬來(lái)酸酐水溶液中，攪拌下加入前述脲醛樹(shù)脂預(yù)聚體溶液，使得那他霉素與脲醛樹(shù)脂的質(zhì)量比為l:l，5000-7000rpm分散8-12min，然后緩慢滴加體積比為10%的鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH至I. 5-3. O后，逐步升溫至55-65°C，固化反應(yīng)l_3h，自然降至室溫，調(diào)節(jié)體系pH值至中性，即得那他霉素微膠囊懸浮液。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，包括如下步驟 按脲素和甲醛的摩爾比I: I. 5稱取脲素和甲醛，將甲醛置于反應(yīng)容器內(nèi)，在磁力攪拌下按比例加入脲素，攪拌溶解后，用體積比為20%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH為8. 5，70°C下反應(yīng)lh，得到透明粘稠的脲醛樹(shù)脂預(yù)聚體溶液；另稱取那他霉素，分散于以質(zhì)量計(jì)為那他霉素2-3倍量的質(zhì)量濃度為8%苯乙烯馬來(lái)酸酐水溶液中，攪拌下加入前述脲醛樹(shù)脂預(yù)聚體溶液，使得那他霉素與脲醛樹(shù)脂的質(zhì)量比為l:l，6000rpm分散10分鐘，然后緩慢滴加體積比為10%的鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH至2. O后，逐步升溫至60°C，固化反應(yīng)2h，自然降至室溫，調(diào)節(jié)體系PH值至中性，即得那他霉素微膠囊懸浮液。
3.—種那他霉素微膠囊懸浮劑，其特征在于，其中的微膠囊由權(quán)利要求I或2所述的方法制備，懸浮劑以其總重量計(jì)，含有如下質(zhì)量百分比的成分那他霉素O. 5% 5. 4% ;脲醛樹(shù)脂O. 5 10% ;表面活性劑O. 5% 10% ;抗沉劑O. 5% 10% ;余量為水。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微膠囊懸浮劑，其特征在于，懸浮劑以其總重量計(jì)，含有如下質(zhì)量百分比的成分那他霉素1% 5% ;脲醛樹(shù)脂I 8% ;表面活性劑1% 5% ;抗沉劑1% 8% ;余量為水。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的微膠囊懸浮劑，其特征在于，所述微膠囊懸浮劑還含有如下組 分中的一種或多種分散劑、防凍劑、消泡劑和pH調(diào)節(jié)劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的微膠囊懸浮劑，其特征在于，微膠囊外觀為無(wú)規(guī)則晶體，囊壁由脲醛樹(shù)脂組成，內(nèi)含芯材那他霉素微晶I個(gè)，90%的那他霉素微晶的粒徑范圍在I 20 μ m,優(yōu)選 10 μ m。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的微膠囊懸浮劑，其特征在于， 所述表面活性劑選自O(shè)P-10、TX-10、吐溫-20和吐溫-80中的一種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的微膠囊懸浮劑，其特征在于，所述抗沉劑選自聚丙烯酸鈉、海藻酸鈉和羧甲基纖維素中的一種或多種。
9.根據(jù)權(quán)利要求3-8中任一項(xiàng)所述的殺菌微膠囊懸浮劑的使用方法，其特征在于，所述微膠囊懸浮劑用于防治植物土傳真菌病害。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的微膠囊懸浮劑的使用方法，其特征在于，在農(nóng)作物播種前、移栽前5-7天和移栽后當(dāng)天各用兌水稀釋的微膠囊懸浮劑處理土壤I次，按那他霉素有效用量I 5g/m2均勻潑澆于地表，然后灌水2-3cm自然落干；每次用藥后間隔7_10天再用藥I次，連續(xù)2-3次。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種防治植物土傳病害殺菌微膠囊懸浮劑及制備方法。該微膠囊的芯材活性成分為那他霉素，以脲醛樹(shù)脂為壁材，采用原位聚合法制備微膠囊。該微膠囊可用于防治農(nóng)作物土傳真菌病害，具有活性成分釋放緩慢，持效期長(zhǎng)、殺菌譜廣、用量低、殺菌效果好、不易獲得抗性等特點(diǎn)，有良好的開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)A01N43/90GK102939962SQ20121043989
公開(kāi)日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月6日
發(fā)明者盧向陽(yáng), 劉偉成, 盧彩鴿, 鄭雅婧, 張殿朋, 張濤濤 申請(qǐng)人:北京市農(nóng)林科學(xué)院