[发明专利]一种细胞膜仿生农业微生物菌剂微胶囊及其制备方法

说明书

本发明公开了一种细胞膜仿生农业微生物菌剂微胶囊及其制备方法，通过调控微生物细胞自身水分含量和氧气的通量实现调节细胞渗透压的作用，微胶囊壁材选用γ‑聚谷氨酸、多糖材料和多巴胺。γ‑PGA可以和菌剂起到协同功效，增强植物抗氧化能力，缓解植物在非生物胁迫下受到的伤害，促进植物生长，是一种典型的微生物源生物刺激素，多巴胺在菌体表面自聚合形成的致密薄膜可以有效缓解外界渗透压对胶囊内部菌体的影响，而且聚合反应条件温和，对菌体损伤小。本发明制备方法基于细胞表面聚合技术，可以实现对微生物菌剂的单细胞包覆，抑制其增殖。

技术领域

本发明涉及微生物技术领域，具体是一种细胞膜仿生农业微生物菌剂微胶囊及其制备方法。

背景技术

土壤有益微生物(农业微生物菌剂)能够通过自身的增殖及分泌活性物质，激发土壤活力，增加土壤团粒结构，使土壤疏松，缓解过量施用化学肥料对土壤的污染和板结，还可强力分解、释放多年沉积的磷、钾、铁、硅等微量元素，增加土壤营养。土壤有益微生物进入土壤后与土壤中微生物形成相互间的共生增殖关系，抑制有害菌生长并转化为有益菌，相互作用，相互促进，起到群体的协同作用。同时，在作物根系形成的优势有益菌群能抑制有害病原菌繁衍，增强作物抗逆抗病能力，抵抗非生物胁迫，增强抗重茬能力，提高作物产量，提升农产品品质。因此，发展微生物肥料成为实现农田土壤改良的重要推动手段。然而，在生产、贮藏、运输等过程中，微生物菌剂将受到诸如周围环境组分(酸、氧、添加剂等)、储存温度等的影响，常导致活菌数大幅下降，货架期大幅缩短。

微胶囊技术作为一种有效的保护策略已被广泛应用于提高微生物菌剂在不利环境中的存活率。将微生物菌剂进行微胶囊化，可以将菌体与外界的不良环境分开，减缓外界不良温度和压力的影响，同时利于储存和运输。其中壁材和包埋方法的选择对包埋体系的保护作用至关重要。由于微生物细胞膜是自我保护的天然屏障，起到抵御外界不利环境，调节自身代谢和渗透压的作用，因此，从微生物细胞膜结构和功能的角度仿生构建新型微生物菌剂微胶囊材料，是实现微生物菌剂长效性保存和新型菌剂制备技术的有效策略。

水凝胶材料因含水量高、孔隙率高、生物相容性好、成分与微生物细胞外基质相似等优势，近年来在微生物细胞和酶制剂载体领域得到广泛应用。将细胞包覆在水凝胶材料中，不仅能为细胞提供一个较好的三维仿生微环境，还可以减少细胞在储存和运输过程中所受到的损伤。但因传统水凝胶组分多为化学高分子，降解性较差，且交联过程如使用有毒交联剂会很大影响内部包裹细胞的生物活性。

目前制备微胶囊使用较多的方法有挤压法、乳化法以及喷雾干燥法。挤压法制备的微胶囊尺寸一般较大，大多为毫米级别，进一步缩小尺寸对器材要求较高。乳化法制备的微胶囊尺寸均一性较差，且制备过程中需要剧烈的机械搅拌，对菌的活性有较大损伤。喷雾干燥法需要短时间的高温干燥，会不可避免的对菌造成较大损伤，而且对设备的要求也比较高。综上所述，现有的微胶囊包被技术或者在其实施过程中会对微生物菌剂产生较大的破坏作用，不利于微胶囊产品的产业化和应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，从细胞膜仿生角度，仿生构建并调控微生物菌剂渗透压和新陈代谢作用，提供一种细胞膜仿生农业微生物菌剂微胶囊及其制备方法，以优化农用微胶囊的应用效果。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种细胞膜仿生农业微生物菌剂微胶囊，包括芯材和壁材，所述壁材由γ-聚谷氨酸、多巴胺和多糖制成；所述芯材为农业微生物菌剂；细胞膜仿生农业微生物菌剂微胶囊的粒径在50-75μm之间。