赢创： 如何制备一种保质期长、生物功效优异的液体微生物制剂？

Dr. Daniela Kruse

赢创界面与功能化学品业务线新市场经理

近几年来，无论是政策方面还是公众对绿色健康的认知，甚至害虫日益增强的抗药性，都对化学农药和化肥提出了更高的要求。正推动农业转向新的可持续生物解决方案，以保护作物和促进生长。以微生物活性为基础的农业解决方案可能成为具有新市场模式下的化学农药制剂产品的有效替代方案。它们作为生物肥料、生物刺激素以及生物农药产品具有很高的潜力。

然而，微生物农用溶液在田间有时效果不明显，因此尚未广泛被市场接受。这种性能差距有几个根本原因：首先也是非常重要的是较短的保质期。对于基于敏感微生物（如真菌孢子）的产品，这通常只有几周的时间。其中许多活性物质对水分和pH值变化敏感，需要冷藏，并且难以配制。因此，大多数产品被制成固体，这往往又会影响其在水中的分散性。最终使这些产品的运输、储存、应用和处理变得更为复杂。

第二个原因是现场施药。在喷施过程中，由于空中的漂移和/或叶片上的低附着力和滞留，造成部分产品的流失。如果是施用于土壤，往往因渗透不均而导致分布受限。这些施药问题导致低下和/或不一致的田间功效。性价比偏低，这个原因也导致了市场对此类产品的接受程度较低。

微生物农用溶液保质期的延长有重要的辅助作用。微生物的存活能力取决于几个标准。除了生产过程中合适的生长条件和适当的下游加工外，正确的配方和合适的助剂能有助于减少微生物活性成分的活性损失。微生物长期生存能力的一个基本指标是配方中的最佳水活度。在特定的低水分活动下，真菌孢子会降低其代谢，在休眠期保持活力，并在储存和运输期间存活。水活度描述的是固体或液体配方中的水的可用性，而不是存在的水量。它定义了水作为细胞膜增塑剂的作用程度。数值范围从0.0（也就是说″没有游离水″）到蒸馏水中的1.0。如果水活度非常高，细胞膜就会非常灵活，导致细胞增殖，结束微生物孢子的休眠状态。如果水活度太低，细胞膜就会太脆弱，细胞就会死亡。微生物孢子通常需要约0.2的水活度值才能保持休眠。制造商试图通过生产固体产品来达到这种水活性。然而，这种方法并不总是足够的，因此许多商业固体产品在储存期间需要冷却，但保质期不超过12个月。例如商业相关物种哈茨木霉、微小锥孢霉和金龟子绿僵菌。

除了提高保质期外，还需要基于微生物农药制剂考虑搭配增效剂来保证田间测试的一致性和有效性，以及简化田间用药的成本和易操作性，从而使微生物制剂在市场上获得更多认可。

在这个前提下，赢创能有效的解决这两个痛点，赢创发出了适用于微生物农药制剂的有效载体以及添加剂BREAK-THRU®BP 787，同时有效的解决微生物相容性问题。BREAK-THRU®BP 787是一种不含水的载液，如果与微生物制剂混合，能够控水并降低水的活性。它为木霉菌、芽孢杆菌和球孢白僵菌等活菌活性物质提供了最佳条件，可以有效提高它们的保质期，而且不需要冷冻保存。同时，优异的负载体系能保持混合溶液中微生物的稳定性-这就使微生物和化学活性的有效复配成为可能。

BREAK-THRU®BP 787是一种具有良好流变性能的稳定液体，因此操作方便。它是水溶的且不需要添加额外的乳化剂，因此可以大大简化配方的复杂性，以及不需要额外对应用场景中的叶面、土壤或种子进行处理。

使用BREAK-THRU®BP 787，微生物制剂可以进行定制化，因为这个方案可以与赢创的BREAK-THRU®助剂及二氧化硅产品有效混合，以达到不同应用所需的性能。BREAK-THRU®助剂的生物相容性已于2019年发布。BREAK-THRU®助剂不会对微生物产生负面影响，可以有效延长微生物的保质期。此外，它们与新的载液兼容，因此能够实现定制解决方案。如果微生物固定在固体载体上，则应向载体液体中添加分散剂以分散活性物质。润湿剂可降低水的表面张力，从而增强药液的沉积性、粘附性和滞留性。其他影响包括减少容易漂移的小液滴，增加叶面施用溶液的耐雨水冲刷性能，以及改善在土壤中的有效渗透。这些效应协同下能够实现更好的施药效果，并使基于微生物的农用溶液的生物活性得以提高。这些是有效和经济使用这些产品的关键先决条件。

哈茨木霉孢子以BREAK-THRU®BP 787（表1）为基础配制成低粘度分散物。孢子可以很容易地分散到多功能载液和与微生物相容的助剂混合液中。

表1：微生物孢子的无水指导配方（水活度（aw）=0.2）：可分散液剂（DC）

该配方易于在水中分散，添加了易于生物降解的BREAK-THRU®S 301以达到更好的土壤分布。该配方的水活度值为0.2，最适合哈茨木霉孢子，因此该配方在室温下可稳定储存数月。与商业WP配方相比，在40°C下进行四周的加速储存稳定性试验证明了这一点。图1显示，与WP产品相比，DC配方中孢子的存活时间更长。此外，由于在40°C下放置四周后无法检测到脱水，因此该配方在物理上也是稳定的。

图1：配方a）中哈茨木霉在25°C下的生存能力

b） 在40°C下

基于BREAK-THRU®BP 787的哈茨木霉DC配方在贫瘠土壤中的玉米养分胁迫耐受性温室试验中进行了测试。Oxisol土壤的养分利用率极低，尤其是磷酸盐。土壤样本取自德国黑森州巫妖城福格尔斯贝格地区（0.32 mg CAL-P/kg土壤；6.67 mg CAL-K/kg土壤；3300 mg总C/kg土壤；pH值5.5（0.01 mol/L CaCl2）。土壤与粘土（1:1）混合，并补充NK肥料和50毫升0.5%磷酸三钙悬浮液（缓慢溶解）。每个地块的两个玉米种子在发芽后和播种后两周接种不同的哈茨木霉制剂。孢子浓度调整为105 cfu/ml，每株施用10 ml。每个处理有五个重复的罐。图2显示，当玉米幼苗使用基于BREAK-THRU®BP 787的哈茨木霉指导配方处理时，与商业哈茨木霉WP产品相比，充足养分下的新鲜玉米产量显著增加。

图2：处理后4周的玉米重量(g)

总之，BREAK-THRU®BP 787易生物降解（OECD 301F），绿色环保无毒标签，该多功能载液能够增强生物制剂的物理稳定性，从而实现更长的保质期。由于其与高效的、生物相容的BREAK-THRU®系列助剂的兼容性，可以使定制解决方案成为可能，尤其是应用于具有出色的微生物活性，分散性和针对性的田间。同时，出色的抗漂移性，可以有效增强喷雾液滴的粘附性和滞留性、喷雾覆盖、吸收、渗透和有效的土壤渗透，从而大大提高生物制剂的有效性。BREAK-THRU®BP 787可以有效助力微生物制剂，为其配方复配提供一种便捷高效的新思路。

BREAK-THRU®BP 787具有上述多功能，进一步的数据分析和其他特性请关注我们将于2022年6月在AgroPages 特刊上的报道。届时我们将展示该最新产品在种子上的相关应用，同样的，其中微生物的保质期也可以显著提高。此外，与硅基BREAK-THRU®BP 787一起，具有极佳的粘附降尘效果。由于其易于生物降解，因此是一种无微塑料粘合剂溶液。由于BREAK-THRU®BP 787可与赢创BREAK-THRU®添加剂和二氧化硅产品兼容混合，因此可以实现低摩擦、抗粘连及良好流动性和覆盖率等。BREAK-THRU®BP 787与水基产品兼容，因此操作简单，复杂性低。同时，我们也将展示该载液对种子发芽的促进作用。