CN108617666A - 一种含ε-聚赖氨酸和氟环唑的杀菌剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种含ε-聚赖氨酸和氟环唑的杀菌剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含ε‑聚赖氨酸和氟环唑的杀菌剂及其制备方法和应用，所述杀菌剂按重量份包括0.5～1份的ε‑聚赖氨酸、0.1～0.5份的氟环唑和0.05‑0.1份的鼠李糖脂。本发明所述杀菌剂的制备方法包括将ε‑聚赖氨酸、氟环唑和鼠李糖脂混匀即得。本发明还公开了所述杀菌剂在预防或杀灭土壤中导致土传病害的病原菌或引发作物常见病害的病原菌以及延长果蔬产品保鲜期中的应用。本发明的杀菌剂的活性和杀菌效果不是各组分活性简单的叠加，而是有显著的协同增效作用。并且在保证相同防治水平下的情况下，可以减少施用20‑40％的化学农药使用量。

Description

一种含ε-聚赖氨酸和氟环唑的杀菌剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种农用生物杀菌剂，特别涉及一种含ε-聚赖氨酸和氟环唑的杀菌剂及其制备方法和应用。
背景技术
植物病害一直是农作物优质高产的重要制约因素之一。据估计，全球主要农作物因受病原菌侵害造成的平均损失约占总产量的10％～15％，每年直接经济损失高达数千亿美元。
农业是杀菌剂使用量最大，所用品种最多，使用范围最广的一个领域。农用杀菌剂是指对病原菌起抑制或者杀灭作用的物质，具有杀死病菌孢子、菌丝体或者抑制其发育、生长的作用。然而，当前农业生产上应用的杀菌剂主要为化学类药剂，不易生物降解，易残留，长期使用易造成环境污染，并对食品安全构成威胁。理想的杀菌剂，应当具有高效性、高选择性、对环境友好、对植物无药害并能提高植物的抗病能力，不在人、畜体内积蓄。近年来，对生物源杀菌剂的研究越来越多。生物杀菌剂具有添加量少、使用成本低、杀菌效果明显、对人体无毒害、对环境无污染等优点。
ε-聚赖氨酸(ε-Polylysine)是一种微生物合成的由25～45个赖氨酸残基通过α-羟基和ε-氨基形成酰胺键而连接成的赖氨酸聚合物。ε-聚赖氨酸的抑菌谱很广，对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、酵母菌、霉菌等都有较好的抑制作用。其主要机理是ε-聚赖氨酸与菌体细胞膜结合，在膜上形成孔洞，破坏微生物的细胞膜结构，导致少量细胞内溶物外泄，但细胞性状保持不变，仍然存活。而后ε-聚赖氨酸继续与菌体细胞作用，通过膜上的孔道进入细胞，进而影响细胞膜的结构与功能，破坏细菌的正常生理代谢，引起细胞的物质、能量与信息的传递，与细胞内部物质发生作用，破坏细胞核心，最终导致细胞死亡。聚赖氨酸是一种异型多肽，最终可被降解为赖氨酸盐，缓慢的为作物生长提供营养。
氟环唑是一种内吸性***类杀菌剂，其活性成分氟环唑抑制病菌麦角甾醇的合成，阻碍病菌细胞壁的形成，并且氟环唑分子对一种真菌酶有强力亲和性，能有效抑制病菌原真菌。氟环唑可提高作物的凡丁质酶活性，导致真菌吸器的收缩，抑制病菌侵入，这是氟环唑在所有***类产品中独一无二的特性。
现在市售的生物杀菌剂多为化学类药剂，在作物及果实上易造成毒性残留，给食品安全带来威胁。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种含ε-聚赖氨酸和氟环唑的杀菌剂，
本发明的另一个目的是提供所述杀菌剂的制备方法。
本发明的另一个目的是提供所述杀菌剂的应用。
为实现发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种含ε-聚赖氨酸和氟环唑的杀菌剂，所述杀菌剂按重量份包括0.5～1份的ε-聚赖氨酸、0.1～0.5份的氟环唑和0.05-0.1份的鼠李糖脂。
所述的ε-聚赖氨酸为ε-聚赖氨酸纯品、ε-聚赖氨酸发酵液或ε-聚赖氨酸发酵液喷雾干燥粉剂，ε-聚赖氨酸的平均分子量为1000-5500Da。
优选地，所述的ε-聚赖氨酸纯品包括ε-聚赖氨酸或者是螯合了Na、K、Ca、Mn、Cu、Zn、Fe等一种或多种元素的ε-聚赖氨酸盐。
优选地，所述的ε-聚赖氨酸粉剂包括ε-聚赖氨酸发酵液的粉状干燥物、ε-聚赖氨酸或ε-聚赖氨酸盐与其他辅料成分配制而成的组合粉剂。
优选地，所述的ε-聚赖氨酸发酵液包括含有ε-聚赖氨酸生产菌株及发酵培养基的ε-聚赖氨酸发酵液、ε-聚赖氨酸发酵液的浓缩液或干燥物。
本发明所述的含ε-聚赖氨酸和氟环唑的杀菌剂的制备方法，包括将ε-聚赖氨酸、氟环唑和鼠李糖脂混匀即得。
本发明所述杀菌剂优选在干燥处保存。
本发明所述的含ε-聚赖氨酸和氟环唑的杀菌剂在预防或杀灭土壤中导致土传病害的病原菌或引发作物常见病害的病原菌中的应用。
本发明所述的含ε-聚赖氨酸和氟环唑的杀菌剂应用范围广泛，其作为杀菌剂可对土壤中导致土传病害的病原菌如腐霉菌、丝核菌、象尖孢镰、黄萎轮枝孢，对引发作物常见病害的病原菌如尖孢镰刀菌、赤霉菌等有显著的防治效果。
本发明所述杀菌剂可通过调整ε-聚赖氨酸的分子量实现对不同类型病原菌的杀灭作用，具体为：
当ε-聚赖氨酸分子量为1000-2000Da时，所述杀菌剂主要杀灭革兰氏阴性病菌；
当ε-聚赖氨酸分子量为2000-3500Da时，所述杀菌剂可杀灭革兰氏阴性病菌、革兰氏阳性病菌、酵母菌；
当ε-聚赖氨酸分子量为3500-5500Da时，所述杀菌剂可杀灭霉菌。
本发明所述的含ε-聚赖氨酸和氟环唑的杀菌剂在延长果蔬产品保鲜期中的应用。
本发明所述杀菌剂通常采用喷雾的方法，也可根据农业实际生产需要采取其他实用技术。
工作机理：
鼠李糖脂为杀菌剂增效成分，具有超强湿润、扩展、附着能力，强力渗透，使药液直达标靶，作用迅速，提高耐雨水冲刷能力，破坏蜡质层消除抗性，提高对病菌的杀灭效果。
该杀菌剂三种组分中，ε-聚赖氨酸为生物杀菌剂起主导作用，氟环唑为化学杀菌剂起辅助作用，通过调整ε-聚赖氨酸的分子量和ε-聚赖氨酸、氟环唑、鼠李糖脂的比例，可达到协同增效的作用，使该新型农用杀菌剂效果达到最优，并大大降低化学杀菌剂用量，减少农药残留。
本发明通过将生物杀菌剂ε-聚赖氨酸与化学杀菌剂氟环唑配合使用，再添加生物型表面活性剂鼠李糖脂，充分发挥了各组分的有效活性，可以大大降低化学杀菌剂的使用量，减少毒性残留，提高食品安全性。另外，通过控制添加的ε-聚赖氨酸的分子量，可以选择性杀灭植物病原菌，其研究与推广具有重要意义。
有益效果：本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、ε-聚赖氨酸是微生物发酵产生的，由25～45个赖氨酸残基通过α-羟基和ε-氨基形成酰胺键连接而成的异型多肽，具有无毒、生物可降解和环境友好等优点，具有广谱的抑菌效果，同时降解后的产物赖氨酸盐可以为作物的生长提供营养，无环境污染。
2、该杀菌剂可通过添加不同分子量的ε-聚赖氨酸针对不同类型的病原菌起到最优杀灭效果，具体为：
当ε-聚赖氨酸分子量为1000-2000Da时，所述新型农药杀菌剂主要杀灭革兰氏阴性病菌；
当ε-聚赖氨酸分子量为2000-3500Da时，所述新型农药杀菌剂可杀灭革兰氏阴性病菌、革兰氏阳性病菌、酵母菌；
当ε-聚赖氨酸分子量为3500-5500Da时，所述新型农药杀菌剂可杀灭霉菌。
3、本发明的含ε-聚赖氨酸和氟环唑的杀菌剂，经验证以一定质量配比范围内表现出较为显著的增效作用。并且该新型农用杀菌剂的活性和杀菌效果不是各组分活性简单的叠加，而是有显著的协同增效作用。并且在保证相同防治水平下的情况下，可以减少施用20-40％的化学农药使用量。
具体实施方式
以下实施例所用氟环唑为市售氟环唑粉剂，其中有效成分含量≥98％。
以下实施例所用鼠李糖脂为市售的产品，有效成分含量为100％。
实施例1含ε-聚赖氨酸和氟环唑的杀菌剂的制备
1)所用ε-聚赖氨酸为含ε-聚赖氨酸的可湿性粉剂，是由ε-聚赖氨酸发酵液经干燥制备得到的，其中ε-聚赖氨酸含量为25wt％，分子量为5000Da。
2)将1重量份ε-聚赖氨酸(以纯的ε-聚赖氨酸计算)、0.1重量份氟环唑以及0.05重量份的杀菌剂增效成分鼠李糖脂配制成本发明所述含ε-聚赖氨酸和氟环唑的新绿色杀菌剂。
实施例2含ε-聚赖氨酸和氟环唑的杀菌剂的制备
1)所用ε-聚赖氨酸为含ε-聚赖氨酸的可湿性粉剂，是由ε-聚赖氨酸发酵液经干燥制备得到的，其中ε-聚赖氨酸含量为30wt％，分子量为1500Da。
2)将1重量份ε-聚赖氨酸(以纯的ε-聚赖氨酸计算)、0.3重量份氟环唑以及0.05重量份的杀菌剂增效成分鼠李糖脂配制成本发明所述含ε-聚赖氨酸和氟环唑的新绿色杀菌剂。
实施例3含ε-聚赖氨酸和氟环唑的杀菌剂的制备
1)所用ε-聚赖氨酸为含ε-聚赖氨酸的可湿性粉剂，是由ε-聚赖氨酸发酵液经干燥制备得到的，其中ε-聚赖氨酸含量为28wt％，分子量为2500Da。
2)将1重量份ε-聚赖氨酸(以纯的ε-聚赖氨酸计算)、0.2重量份氟环唑以及0.05重量份的杀菌剂增效成分鼠李糖脂配制成本发明所述含ε-聚赖氨酸和氟环唑的新绿色杀菌剂。
实施例4含ε-聚赖氨酸和氟环唑的杀菌剂的制备
1)所用ε-聚赖氨酸为含ε-聚赖氨酸的可湿性粉剂，是由ε-聚赖氨酸发酵液经干燥制备得到的，其中ε-聚赖氨酸含量为28wt％，分子量为2500Da。
2)将0.5重量份ε-聚赖氨酸(以纯的ε-聚赖氨酸计算)、0.5重量份氟环唑以及0.1重量份的杀菌剂增效成分鼠李糖脂配制成本发明所述含ε-聚赖氨酸和氟环唑的新绿色杀菌剂。
实施例5含不同分子量ε-聚赖氨酸的本发明所述杀菌剂抑菌活性测定
将灭过菌的细菌培养基(LB培养基)、真菌培养基(PDA培养基)冷却至55～70℃，按设计浓度加入定量的由不同分子量的ε-聚赖氨酸制备而得的本发明所述杀菌剂，待其充分冷却后，分别接种直径为0.5cm的不同菌属的测试菌片，置于恒温培养箱中培养。
在培养箱中培养96h后进行调查，分别测量每个处理过后的测试菌片的菌落直径，并计算抑菌率。
菌体生长抑制率(％)＝[(测试菌片直径-处理后菌落直径)/测试菌片直径]×100％。试验结果结果见表1。
表1含不同分子量ε-聚赖氨酸的本发明所述杀菌剂的抑菌活性(抑制率％)
由表1可知，当ε-聚赖氨酸分子量为1000-2000Da时，本发明的杀菌剂对革兰氏阴性菌具有较强的抑制作用；当ε-聚赖氨酸分子量为2000-3500Da时，对革兰氏阴性病菌、革兰氏阳性病菌、酵母菌具有较强的抑制作用；当ε-聚赖氨酸分子量为3500-5500Da时，对霉菌具有较强的抑制作用。本试验通过测定含不同分子量ε-聚赖氨酸的杀菌剂对不同菌属的抑菌效果，为本发明杀菌剂中ε-聚赖氨酸分子量的选择提供了参考。将ε-聚赖氨酸的分子量范围划分为三个区间，根据不同的病原菌选择合适分子量范围的ε-聚赖氨酸，使杀菌效果达到最大。
实施例6、在大田实验中杀菌剂对水稻恶苗病的预防具有更优的效果
本实施例中含ε-聚赖氨酸和氟环唑的杀菌剂的制备同实施例1。本试验选择在历年水稻恶苗病比较严重的种植地块中进行。试验设8个处理，每个处理3次重复，小区长8m，宽3m，小区面积24m2，小区四周设置保护行，具体试验处理如表2。将不同处理兑水均匀施用于该地块，添加量按表2所示。
表2各处理对水稻恶苗病发病率的影响
由表2可知，单一成分的ε-聚赖氨酸或氟环唑均能通过抑制土壤中的病原菌赤霉菌(霉菌)来降低水稻恶苗病发病率，平均发病率分别为15.3％和17.8％。当施用ε-聚赖氨酸和氟环唑的组合物时，可以显著降低水稻恶苗病的发病率，为10.9％，相较于不施用杀菌剂的对照可以显著降低83.95％。鼠李糖脂作为一种助剂单独使用时并没有表现出杀菌活性，但当与ε-聚赖氨酸或氟环唑中的一种或两种搭配使用时，均能提升杀菌效果，降低水稻恶苗病的发病率。当ε-聚赖氨酸、氟环唑和鼠李糖脂三者搭配使用时，水稻恶苗病的发病率只有4.5％。这说明当ε-聚赖氨酸和氟环唑两种有效杀菌成分配合鼠李糖脂使用时，杀菌效果增效明显。本实施例说明该杀菌剂作为土壤杀菌剂时，可以有效防治土传病害。
实施例7在大田实验中杀菌剂对柑橘黄龙病的防治具有更优的效果
本实施例中含ε-聚赖氨酸和氟环唑的杀菌剂的制备同实施例2。以柑橘为实验对象进行小区试验，本实验在感染了柑橘黄龙病的柑橘种植地块中进行，试验设8个处理，每个处理3次重复，小区长7m，宽5m，小区面积35m2，小区四周设置保护行，具体试验处理如表3。将不同处理兑水均匀喷雾施药于各处理，每七天处理一次，连续处理三次，杀菌剂添加量按表3所示。
表3各处理对柑橘黄龙病的防治效果
由表3可知，单一成分的ε-聚赖氨酸或氟环唑均能通过对柑橘黄龙病病原菌韧皮部杆菌(革兰氏阴性菌)的杀灭作用来提高防治效果，每七天处理一次，连续处理三次后，平均防治效果分别为71.4％和68.9％。当施用ε-聚赖氨酸和氟环唑的组合物时，可以显著提高对柑橘黄龙病的防治效果，达到82.6％。鼠李糖脂作为一种助剂单独使用时并没有表现出杀菌活性，当与ε-聚赖氨酸或氟环唑中的一种或两种搭配使用时，均能提升杀菌效果，提高对柑橘黄龙病的防治率。当ε-聚赖氨酸、氟环唑和鼠李糖脂三者搭配使用时，对柑橘黄龙病的防治效果高达93.2％。这说明当ε-聚赖氨酸和氟环唑两种有效杀菌成分配合鼠李糖脂使用时，杀菌效果增效明显。本实施例说明该杀菌剂作为农药使用时，可以有效防治作物常见病害。
实施例8杀菌剂对果蔬产品的保鲜具有更优的效果
本实施例中含ε-聚赖氨酸和氟环唑的杀菌剂的制备同实施例3。以小青菜为实验对象进行试验，将不同处理兑水后均匀喷洒于各处理，然后贮藏，试验设8个处理，每个处理3次重复，具体试验处理如表4。统计贮藏三周和六周后的小青菜腐烂率，杀菌剂添加量按表4所示。
表4各处理对小青菜的保鲜效果
由表4可知，处理三周后，单一成分的ε-聚赖氨酸或氟环唑均能通过对造成小青菜腐烂的酵母菌杀灭来延长小青菜的保质期，在六周后，小青菜的腐烂率有所提高，但仍然维持在比较低的水平。当施用ε-聚赖氨酸与氟环唑组合的杀菌剂第三周时，小青菜的腐烂率为9.1％，第六周时为12.9％。当ε-聚赖氨酸、氟环唑和鼠李糖脂三者搭配使用时对小青菜的保鲜效果尤为明显，第三周时腐烂率为6.8％，第六周时也仅为9.6％。本实施例说明该杀菌剂作为果蔬保鲜剂使用时，可以有效杀灭酵母菌，延长果蔬保鲜期。
综上所述，本发明的ε-聚赖氨酸和氟环唑以特定质量比存在，并且选择合适分子量的ε-聚赖氨酸时，协同增效显著提高。对土壤中导致土传病害的病原菌如腐霉菌、丝核菌、象尖孢镰、黄萎轮枝孢，对引发作物常见病害的病原菌如尖孢镰刀菌、赤霉菌等有显著的防治效果；其作为保鲜剂还可用于延长果蔬产品的保质期。

Claims (9)

1.一种含ε-聚赖氨酸和氟环唑的杀菌剂，其特征在于，所述杀菌剂按重量份包括0.5～1份的ε-聚赖氨酸、0.1～0.5份的氟环唑和0.05～0.1份的鼠李糖脂。
2.根据权利要求1所述的杀菌剂，其特征在于，所述的ε-聚赖氨酸为ε-聚赖氨酸纯品、ε-聚赖氨酸发酵液或ε-聚赖氨酸发酵液喷雾干燥粉剂，ε-聚赖氨酸的平均分子量为1000-5500Da。
3.根据权利要求2所述的杀菌剂，其特征在于，所述的ε-聚赖氨酸纯品包括ε-聚赖氨酸或者是螯合了Na、K、Ca、Mn、Cu、Zn、Fe等一种或多种元素的ε-聚赖氨酸盐。
4.根据权利要求2所述的杀菌剂，其特征在于，所述的ε-聚赖氨酸粉剂包括ε-聚赖氨酸发酵液的粉状干燥物、ε-聚赖氨酸或ε-聚赖氨酸盐与其他辅料成分配制而成的组合粉剂。
5.根据权利要求2所述的杀菌剂，其特征在于，所述的ε-聚赖氨酸发酵液包括含有ε-聚赖氨酸生产菌株及发酵培养基的ε-聚赖氨酸发酵液、ε-聚赖氨酸发酵液的浓缩液或干燥物。
6.权利要求1-5任意一项所述的含ε-聚赖氨酸和氟环唑的杀菌剂的制备方法，其特征在于，将ε-聚赖氨酸、氟环唑和鼠李糖脂混匀即得。
7.权利要求1-5任意一项所述的含ε-聚赖氨酸和氟环唑的杀菌剂在预防或杀灭土壤中导致土传病害的病原菌或引发作物常见病害的病原菌中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述杀菌剂可通过调整ε-聚赖氨酸的分子量实现对不同类型病原菌的杀灭作用，具体为：
当ε-聚赖氨酸分子量为1000-2000Da时，所述杀菌剂主要杀灭革兰氏阴性病菌；
当ε-聚赖氨酸分子量为2000-3500Da时，所述杀菌剂可杀灭革兰氏阴性病菌、革兰氏阳性病菌、酵母菌；
当ε-聚赖氨酸分子量为3500-5500Da时，所述杀菌剂可杀灭霉菌。
9.权利要求1-5任意一项所述的含ε-聚赖氨酸和氟环唑的杀菌剂在延长果蔬产品保鲜期中的应用。
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