СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО ИНСЕКТИЦИДНОГО ПРЕПАРАТА Российский патент 2008 года по МПК A01N63/00 

Изобретение относится к области микробиологической промышленности и биотехнологии и представляет собой создание нового жидкого инсектицидного препарата для борьбы с листогрызущими насекомыми на основе культуры Вас. thuringiensis var. kurstaki.

Потери урожая в сельском хозяйстве от листогрызущих насекомых весьма велики и достигают порядка 25%. И особенно большой урон листогрызущие насекомые, в частности сибирский шелкопряд, наносят лесам. В связи с недоступностью доставки препарата в таежные леса и невозможностью обработки кроме авиации, возникает вопрос о создании такого препарата, который имел бы небольшую норму расхода, был удобен в применении, и которым можно было обрабатывать леса методом малообъемного опрыскивания.

Для этих целей ранее использовались химические инсектициды, достаточно эффективные, но обладающие рядом серьезных недостатков:

- возникновение у насекомых устойчивости к инсектицидам;

- неспецифичность действия (поражение полезных насекомых);

- накопительный эффект в почве, воздухе и воде.

Все эти недостатки отсутствуют у биологических инсектицидов на основе споро-кристаллического комплекса Вас. thuringiensis var. kurstaki. Токсическое действие этого комплекса обусловлено действием кристаллических белковых токсинов.

Все биологические инсектициды готовились традиционным способом: приготовление дрожжеполисахаридной питательной среды, выращивание культуральной жидкости при определенной температуре и расходе воздуха. После окончания культивирования культуральную жидкость концентрируют методом сепарации и подвергают сушке на распылительной сушилке [1].

Для повышения эффективности инсектицидных препаратов в их состав включают антиоксиданты, прилипатели и другие вещества, способствующие повышению физической и биологической стабильности препарата, улучшению контакта растения с препаратом. Известен бактериальный препарат, содержащий спорокристаллический комплекс бактерий Вас. thuringiensis var. kurstaki и добавки, содержащие сульфазол, сульфат аммония и триполифосфат [2].

Содержание спор в вышеуказанных препаратах в пределах от 50 до 100 млрд.спор/г, расход 1-2 кг/га, при котором достигается гибель 80-90% чувствительных насекомых вредителей, срок хранения 1,5 года. Общим недостатком этих препаратов является то, что их нельзя использовать для борьбы с вредителями способом малообъемного опрыскивания. Перед обработкой бактериальный сухой препарат необходимо разбавлять водой и применять водную суспензию с нормой расхода рабочей жидкости 20-25 л/га.

Естественно, такая технология требует больших трудовых и денежных затрат по сравнению с ультрамалообъемным опрыскиванием, когда препарат используется в готовом виде с малыми нормами расхода.

Первым жидким инсектицидным препаратом, отвечающим требованиям малообъемного опрыскивания, является препарат - лепидоцид жидкий СК [3], который имеет жидкую форму. Данный препарат готовят путем добавления в сухой препарат - лепидоцид, консервантов (глицерина), суспенгатора (парафин нефтяной жидкий), диспергатора-смачивателя (твина), антиоксиданта (неонола), отдушки хвойной и воды. Данный патент наиболее близок к предлагаемому изобретению и используется в качестве прототипа.

Целью изобретения является усовершенствование технологии получения жидкого инсектицидного препарата - лепидоцида СК с изменением технологии приготовления питательной среды с целью уменьшения размеров частиц питательной среды до молекулярного уровня, что позволило бы изменить технологию приготовления жидкого препарата и получить препарат более высокого качества.

Самой совершенной и технологичной средой в приготовлении инсектицидов первоначально была среда на основе кукурузного экстракта и глюкозы (глюкоза в качестве источника углеводов, а кукурузный экстракт в качестве аминного питания). С развитием многотоннажного производства, с дефицитом и большой стоимостью данного сырья возникла необходимость замены сырья. В настоящее время в производстве инсектицидов используют обычно дрожжеполисахаридные среды (кукурузная мука - в качестве источника углеводов, дрожжи или мука бобовых культур (обычно соевая мука) в качестве источника аминного азота). Но данная питательная среда имеет ряд недостатков: (в ней содержится до 3-5% взвешенных частиц, которые не усваиваются микроорганизмами, процесс сепарирования протекает с большими потерями, при процессе выпаривания происходит налипание взвешенных частиц на трубки выпарного аппарата). При приготовлении жидкого инсектицидного препарата согласно патента № 21495 51 для уменьшения размера частиц требуется применение стадии гомогенизирования при давлении 100-200 атм. Данные недостатки ликвидируются путем приготовления питательной среды с помощью специального аппарата - кавитатора, который представляет из себя вращающуюся емкость с перфорированным барабаном, в котором происходит процесс кавитации, основанный на гидродинамических колебаниях высокой интенсивности в жидкой среде, сопровождающийся явлениями 2 типов:

- гидродинамическими

- акустическими

с образованием большого количества кавитационных пузырьков-каверн. В кавитационных пузырьках происходит сильное нагревание газовой паров, происходящее в результате адиабатического сжатия их при кавитационном схлопывании пузырьков. В кавитационных пузырьках происходит концентрирование мощностей акустических колебаний жидкости и кавитирующие излучения меняют физико-химические свойства вещества, находящегося поблизости (в данном случае происходит измельчение вещества до молекулярного уровня).

Приготовленная таким образом питательная среда используется для выращивания культуры Вас. thuringiensis var. kurstaki. Полученная культуральная жидкость в отличие от культуральной жидкости, полученной традиционным способом путем простого нагрева кукурузной муки и дрожжей до 80°С, подлежит процессу фильтрации и концентрированию на центрифуге. Данный процесс получения концентрированной культуральной жидкости исключают стадию сепарирования и сушки в процессе приготовления спорокристаллического комплекса для жидкого инсектицидного препарата.

При отсутствии стадии сушки сокращается расход энергоносителей и соответственно происходит снижение себестоимости продукта на 20-25% см. (таблицу 3).

Пример 1. Способ приготовления препарата.

1.1. Культивирование продуцента и получение концентрированной культуральной жидкости.

Для культивирования продуцента Вас. thuringiensis var. kurstaki Z-52 № В5351 используют стандартную дрожжеполисахаридную среду (ДПС) на водопроводной воде, следующего состава:

- дрожжи кормовые - 1,5%- мука пшеничная или - мука кукурузная - 3%- калий хлористый- 0,1%- диаммоний фосфат - 0,2%- кальций хлористый- 0,1- синтетический пеногаситель - 0,015-0,05.

Расчетное количество кукурузной муки и кормовых дрожжей при гидромодуле 1:5 загружают через аппарат кавитатор (модель YUMIX P-15M) при температуре 55-60° С и рН 6,8-7,2 в течение 60 минут. В стерильную питательную среду подают посевной материал в количестве не менее 1% и ведут процесс выращивания культуры при температуре 28-30°С, расходе воздуха 0,1-0,2 л/л среды в минуту до 50-70% высыпания спор. При этом время ферментации составляет 26-28 часов и сокращается на 5-6 часов по сравнению с ферментацией на стандартной среде. Титр спор 5,5-6,0 млрд. спор в мл. При этом продуктивность культуры по экзотоксину на 30% выше, чем на стандартной среде. По окончании культивирования культуральную жидкость фильтруют через фильтр-пресс или получают осадок на центрифуге.

Полученный осадок при необходимости смешивают водой, добавляют мыло хозяйственное, хвойную отдушку, неонол и получают водную фракцию лепидоцида жидкого. Масляная фракция готовится путем смешивания консерванта-глицерина и суспенгатора - парафинов нефтяных жидких.

Обе фракции - водная и нефтяная - смешиваются и пропускаются через кавитатор.

Готовый препарат фасуют в тару различной емкости.

Так как готовый лепидоцид СК имеет большую биологическую активность, в отличии от препарата, полученного согласно патента № 2149551 (см. табл.1 и 2), то расход препарата на 1 га сокращается на 40% (см. табл.3).

Пример 2. Способ приготовления препарата на питательной среде следующего состава.

При дефиците кормовых дрожжей допускается их замена на муку бобовых культур, в нашем случае на соевую муку.

Питательная среда имеет следующий состав:

- мука кукурузная- 2,2%- дрожжи кормовые- 1%- мука соевая- 1%- калий хлористый - 0,1%- диаммоний фосфат - 0,2%- кальций хлористый - 0,1 %- синтетический пеногаситель - 0,015-0,05.

Приготовление питательной среды и выращивание культуральной жидкости ведут аналогично примеру 1. Приготовление жидкого препарата проводят аналогично примеру 1.

Таблица 1
Сравнительная таблица биологической активности контрольного и опытного образцовВариантБиологическая активность культуральной жидкости
ЕД/мгБиологическая активность готового продукта
ЕД/мгL_к50 мг/гКонтрольный образец70020000,17Опытный образец100026000,12

Таблица 2
Оценка биологической эффективности лепидоцида жидкого на разных тест-объектахВариантТитр спор × 10⁹ спорБиологическая активность
ЕД/мгL_к50Черемуховая моль 4 возрастаБоярышница 2 и 3 возраста2 сутки3 сутки2 сутки3 суткиКонтрольный5×10⁹20000,1248,360,476,682,8образец       Опытный2×10⁹43000,1531,173,683,395,4образец       Таблица 3
Сравнительный анализ эффективности обработки лесных насаждений Новосибирской области от сибирского шелкопрядаВариантНорма расходаЭффективность обработки, %2 сутки3 сутки4 суткиКонтрольный3456882образец    Опытный1,8517494образец    

Таблица 4
Сравнительная таблица себестоимости жидкого инсектицидного препаратаВариантыПрямые затраты в себестоимости продукции (сырье и энергетические затраты), руб./л готового продуктаКонтрольный образец28Опытный образец22Примечание: Контрольный образец: Лепидоцид СК, приготовленный согласно патента № 2149551.
Опытный образец: Лепидоцид СК, приготовленный согласно данного описания.

Источники информации

1. А.С. № 769789,1984 г.

2. Патент России № 2080065, 6 А 01 N 63/00.

3. Патент России № 2149551, 7 А 01 N 63/00.

Изобретение относится к биотехнологии и представляет собой способ получения нового жидкого инсектицидного препарата. Способ включает культивирование Вас. thuringiensis var. kurstaki на питательной среде, содержащей в качестве источника углерода муку зерновых культур, источника аминного азота - дрожжи кормовые, муку бобовых культур предварительно обработанные кавитационно-вихревым диспергатором в течение 60 минут при 50-60^°С и гидромодуле 1:5. Культуральную жидкость подвергают процессу фильтрования или центрифугирования, добавляют глицерин, парафин нефтяной жидкий, неонол, отдушку хвойную. Изобретение позволяет повысить биологическую активность инсектицидного препарата. 1 з.п. ф-лы, 4 табл.

1. Способ получения жидкого инсектицидного препарата, включающий культивирование Bacillus thuringiensis var. kurstaki на питательной среде, концентрирование культуральной жидкости, добавление глицерина, парафина нефтяного жидкого, неонола, мыла и хвойной отдушки с последующим гомогенизированием, отличающийся тем, что культивирование проводят на питательной среде, содержащей в качестве источника углерода муку зерновых культур, а в качестве источника аминного азота дрожжи кормовые, муку бобовых культур, предварительно обработанные кавитационно-вихревым диспергатором в течение 60 мин при 55-60⁰С и гидромодуле 1:5.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрирование культуральной жидкости осуществляют фильтрованием или центрифугированием.