[發(fā)明專利]納米幾丁質(zhì)在防治小麥蚜蟲方面的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610075052.4
• 申請(qǐng)日: 2016-02-03
• 公開（公告）號(hào): CN105638663B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王合中;尹新明;李振亞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): A01N43/16
• 分類號(hào): A01N43/16;A01N25/04;A01P7/04;A01N57/12
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專利事務(wù)所(普通合伙)41104
• 代理人: 時(shí)立新,楊海霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于小麥防治技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型生物納米材料納米幾丁質(zhì)在防治小麥蚜蟲方面的應(yīng)用。

背景技術(shù)

幾丁質(zhì)（俗稱，甲殼質(zhì)、甲殼素、殼多糖）是自然界中唯一帶正電荷的天然高分子聚合物，（chitin，結(jié)構(gòu)式如下左所示）主要的來(lái)源為蝦、蟹、昆蟲等甲殼類動(dòng)物的外殼與軟體動(dòng)物的器官（例如烏賊的軟骨），以及真菌類的細(xì)胞壁等。其蘊(yùn)藏量在地球上的天然高分子中占第二位，估計(jì)每年自然界生物的合成量可達(dá) 1 × 10¹¹噸，僅次于纖維素。自然條件下，幾丁質(zhì)不溶于水，也不溶于酸或有機(jī)溶劑，因此很難被有效利用。殼聚糖（結(jié)構(gòu)式如下右所示）是幾丁質(zhì)的衍生物，在特殊條件下，對(duì)幾丁質(zhì)進(jìn)行降解和脫酰反應(yīng)得到的。殼聚糖是可以溶解在弱酸中的。在弱酸中，殼聚糖上的氨基質(zhì)子化后即成為帶正電荷的聚合物，從而具有生物活性，被廣泛的應(yīng)用于醫(yī)藥、植物病蟲害防治等領(lǐng)域。理論講，不大可能通過(guò)脫乙酰基的方法生產(chǎn)100%脫乙酰度的殼聚糖。目前所有的殼聚糖產(chǎn)品基本都是部分脫乙酰。幾丁質(zhì)脫乙酰化的程度越高，發(fā)揮的生理效應(yīng)也越強(qiáng)。當(dāng)幾丁質(zhì)脫乙酰度達(dá)到90%以上，國(guó)際醫(yī)學(xué)營(yíng)養(yǎng)食品學(xué)會(huì)將此物質(zhì)命名為除糖、蛋白質(zhì)、脂及、維生素和礦物質(zhì)五大生命要素后的第六大生命要素，因此越來(lái)越受到廣泛關(guān)注。

和纖維素一樣，天然幾丁質(zhì)也是以纖維狀形式存在，通過(guò)分子間和分子內(nèi)的氫鍵將N-乙酰葡萄糖分子緊密結(jié)合在一起，形成具有晶體和非晶體兩種結(jié)構(gòu)的幾丁質(zhì)纖維。幾丁質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)有三種，即α，β和γ型。不同來(lái)源的幾丁質(zhì)，其化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不同。蝦殼外殼主要是α-型，魷魚的羽狀殼主要是β-型，真菌細(xì)胞壁的幾丁質(zhì)主要是γ-型（結(jié)晶度較低）。α-型，β-型幾丁質(zhì)最豐富，且結(jié)晶度高，最穩(wěn)定，不易熔化，不易溶解，同時(shí)也不易溶于一般有機(jī)溶劑。α-型幾丁質(zhì)資源最豐富，易于工業(yè)化生產(chǎn)。

幾丁質(zhì)的制備一般不需要復(fù)雜的工序和化學(xué)反應(yīng)。目前生產(chǎn)上常用的方法是將原料（蝦殼或蟹殼）經(jīng)過(guò)脫蛋白、脫鹽、脫色素、漂白、烘干研磨得到幾丁質(zhì)。傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)殼聚糖是化學(xué)脫酰反應(yīng)或水解法，其原理是通過(guò)水解破壞幾丁質(zhì)的非晶體區(qū)域，使分子鍵斷裂，分子鏈中部分N-乙酰葡萄糖脫酰，提高親水性。但是化學(xué)脫酰反應(yīng)條件要求較高，不宜控制，且反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，耗能，環(huán)境污染。據(jù)報(bào)道，酸水解制備的納米幾丁質(zhì)顆粒大小一般為長(zhǎng)200－500nm，寬10－15nm，也有報(bào)道稱納米顆粒在長(zhǎng)150－800nm，寬5－70nm。納米幾丁質(zhì)顆粒依然偏大，其產(chǎn)品的脫乙酰度（電荷電量）鮮有報(bào)道，最佳工業(yè)化生產(chǎn)納米幾丁質(zhì)的條件也未見報(bào)道。因此，迫切需要研發(fā)出一種反應(yīng)條件溫和的、浪費(fèi)少的新型幾丁質(zhì)納米化方法。本發(fā)明是采用3M HCl, 按1:300的比例在85-90^oC條件下水解2小時(shí)。其產(chǎn)物經(jīng)透析、超聲處理獲得粒度為100-150nm長(zhǎng)，寬度15-30nm寬的幾丁質(zhì)納米晶須，綜合表面電荷密度為33mmol/kg。用本方法制備的納米幾丁質(zhì)除了繼承幾丁質(zhì)的基本性質(zhì)外，還有很高的比表面積、高結(jié)晶度和聚陽(yáng)離子的性質(zhì)，被視為綜合性能優(yōu)異的天然高分子材料，其納米顆粒比殼聚糖具有更顯著的生物活性。有研究表明納米二氧化鈦、多層碳納米管、金屬納米顆粒以及以納米材料為基礎(chǔ)的納米感應(yīng)器等等，這些材料在農(nóng)業(yè)上均有應(yīng)用，然而有著良好生物特性和應(yīng)用價(jià)值的納米幾丁質(zhì)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用還沒(méi)有被系統(tǒng)研究。

傳統(tǒng)化學(xué)農(nóng)藥在防治農(nóng)林病蟲害的同時(shí)也會(huì)對(duì)人畜產(chǎn)生危害。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道, 農(nóng)藥利用率一般為10%，約90%殘留在環(huán)境中，大量散失的農(nóng)藥殘留經(jīng)水流入食物鏈轉(zhuǎn)移到人體, 對(duì)人體產(chǎn)生危害，污染范圍極廣。其次使用農(nóng)藥也導(dǎo)致害蟲天敵的死亡，破壞生態(tài)平衡，不利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，用藥次數(shù)和用藥量的增加，也促使害蟲抗藥性的范圍和抗藥能力增加，同時(shí)加大了對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)生態(tài)的破壞，由此形成濫用農(nóng)藥的惡性循環(huán)，削弱農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力。因此，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展亟需高效綠色對(duì)環(huán)境友好的新型制劑，減少、取代化學(xué)農(nóng)藥的使用。

隨著全球氣候變暖和抗藥性的普遍提高，小麥蚜蟲近年來(lái)爆發(fā)、危害越來(lái)越重，并且防治趨于日益困難。目前對(duì)麥蚜的防治方法除選用抗蟲品種外，主要還是化學(xué)防治。為解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中這些突出的問(wèn)題，納米農(nóng)藥，尤其是用生物材料制成的新型納米農(nóng)藥將在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供納米幾丁質(zhì)在防治小麥蚜蟲方面的應(yīng)用。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

納米幾丁質(zhì)在防治小麥蚜蟲方面的應(yīng)用。