干燥的生物组合物以及其方法技术

本公开内容一般而言涉及具有高菌落形成单位的干燥且稳定的生物组合物，以及其制备方法和使用方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】干燥的生物组合物以及其方法
本公开内容一般地涉及具有高菌落形成单位的干燥且稳定的生物组合物，及其制备方法和使用方法。
技术介绍
掺入有益病毒、细菌、酵母和真菌以靶向某些昆虫或植物物种的微生物杀虫剂、除草剂、杀真菌剂和生长促进剂由于其对非靶向物种和环境的影响较小而在农业领域受到越来越多的关注。然而，保持这些产品的存活能力通常是储存和配制物加工期间的挑战。当前，微生物杀虫剂产品可以液体或干燥的配制物来制备。液体配制物通常包括这些微生物在水、油或乳液中的悬浮体，以保持活力和功效。然而，这些液体配制物需要在较低温度下储存和运输，这常常是麻烦的并且不具有成本效益。另一方面，干配制物通常包括将微生物配制成可湿性粉末、颗粒、丸粒、包衣(coating)或结晶形式，以便于储存和运输。然而，为了配制成干燥形式以便于处理，这些微生物由于配制过程中的干燥热而遭受细胞死亡和稳定性问题。美国专利第8,409,822号(Trevino等人)公开并要求保护用于递送干燥模式的微生物的组合物，其包含具有多孔结构的沉淀二氧化硅颗粒和负载在整个沉淀二氧化硅颗粒的孔隙中的微生物，其中该组合物是可操作的，以允许所述微生物在沉淀二氧化硅颗粒的孔隙中的繁殖。还有，美国专利第9,296,989号(Trevino等人)公开并要求保护用于递送干燥模式的活细胞的组合物，其包含具有孔隙的惰性载体基底、负载在惰性载体基底的孔隙内的活细胞、以及设置在负载有活细胞的惰性载体基底的外表面上的表面层，其中所述表面层对有助于活细胞的细胞生长的分子是可渗透的，使得与另外没有所述表面层的组合物相比，所述组合物是可操作的，以允许所述活细胞在惰性载体基质中有增加的繁殖。虽然Trevino等人的组合物公开为“干燥模式”，但它们实际上并未干燥，因为包含活微生物的液体被公开为基本上负载到沉淀二氧化硅颗粒孔隙中。Trevino等人的二氧化硅用作吸收剂，并负载有25-75％的活微生物。在此负载水平下，负载的二氧化硅被定义为触感干燥的自由流动。这些组合物的使用相对受限，因为没有优化生物体的浓度和二氧化硅中的水含量，并且由于生物仍可以呼吸，因此很可能导致活性快速丧失。各种保护剂，例如亚砜、醇、单糖、多糖、氨基酸、肽、糖蛋白和其他添加剂已用于保护微生物免受脱水损害。美国专利第5,360,607号(Eyal等人)公开并要求保护的改进的、稳定的、干燥的、造粒的生物杀虫剂组合物，其包含能够支持真菌生长和促进分生孢子的孢子形成的惰性载体，和通过真菌玫烟色拟青霉(Paecilomycesfumosoroeus)分离物的深层发酵而制备的昆虫体寄生的真菌生物质。然而，该方法使用藻酸盐来包胶天然丸粒，这易受变化的影响，尤其是易受微生物赖以生存和呼吸的水分含量(例如水分活度(Aw)水平(wateractivitylevel))的影响。本领域中仍存在以高浓度制备干燥稳定形式的微生物的尚未满足的需求。
技术实现思路
本专利技术人惊奇地发现，可以在特定温度下配制微生物例如霉菌孢子和细菌并将其干燥到各种基底的表面上，以提供具有改善的存活能力和大于现有技术的浓度或菌落形成单位(“CFU”)的干燥的生物组合物。为了达到这些干燥的生物组合物(浓缩的干燥生物组合物)的期望的CFU水平，本专利技术定义了几个相互关联的参数，以便在不牺牲存活能力的情况下为待沉积的微生物创造最佳的环境。首先，从一组多孔颗粒，例如，BET表面积在10和400m2/g之间的沉淀颗粒中选择基底。其次，将微生物干燥到这种基底上，以达到在约0.01重量％和约15重量％之间的目标总水浓度。结合特定基底参数实现总水浓度目标产生了定义的水分活度(Aw)，因为水分活度既取决于水的总量，又取决于由特定基底控制的水的相对可利用率。定制理想的表面水分活度的能力允许将生物材料稳定在理想的休眠状态，该休眠状态通过菌落形成单位(“CFU”)随时间的低变化来描述。因此，在第一方面，本专利技术提供了干燥的生物组合物(组合物I)，该干燥的生物组合物包含以下组分，在特定的实施方案中基本上由以下组分组成，并且在另一特定实施方案中由以下组分组成：(i)基底和(ii)负载到所述基底的表面上的微生物，其中该组合物具有约0.01重量％至约15重量％的总水分含量。令人惊奇地发现，可以使微生物在由所得表面水分活度水平驱动的休眠状态下在某些基底上以高浓度和良好的存活能力存活。优选地，在第一方面中，本专利技术提供如下的组合物I：1.1组合物I，其中该组合物具有约0.01重量％至约8重量％的总水分含量；1.2组合物I或1.1，其中该组合物具有约3重量％至约8重量％，优选约5重量％至约8重量％，仍优选选自3重量％、5重量％和7重量％的总水分含量；1.3组合物I，或者1.1或1.2，其中该组合物具有在约0.01和约0.6之间，优选在约0.2和约0.6之间，仍优选在约0.3和约0.5之间的水分活度值(Aw)；1.4组合物I，或者1.1-1.3中任一种，其中该组合物具有大于约107的CFU/g，优选大于或等于约108CFU/g，仍优选大于或等于约109CFU/g，仍优选大于或等于约1010CFU/g，仍优选大于或等于约1011CFU/g，仍优选大于或等于约1012CFU/g；1.5组合物I，或者1.1-1.4中任一种，其中基底选自二氧化硅(例如沉淀二氧化硅，在特定的实施方案中，为亲水性二氧化硅，例如22二氧化硅)、硅藻土、硅胶、硅酸盐(例如，铝硅酸盐例如301，或粘土)，和水不溶性天然纤维材料例如纤维素；1.6组合物I，或者1.1-1.5中的任一种，其中基底是二氧化硅；1.7组合物I，或者1.1-1.6中的任一种，其中基底是沉淀二氧化硅；1.8组合物I，或者1.1-1.7中的任一种，其中基底是亲水性二氧化硅，例如22二氧化硅；1.9组合物I，或者1.1-1.5中的任一种，其中基底是水不溶性天然纤维材料例如纤维素；1.10组合物I，或者1.1-1.5中的任一种，其中基底是硅藻土；1.11组合物I，或者1.1-1.5中的任一种，其中基底是硅胶；1.12组合物I，或者1.1-1.5中的任一种，其中基底是硅酸盐(例如，铝硅酸盐例如301或粘土)；1.13组合物I，或者1.1-1.13中的任一种，其中基底的粒径(d50)为约5-200微米，优选地约8-160微米，仍优选地约9-150微米，仍优选地约50-150微米，仍优选地约50-130微米，仍优选地选自约50微米、约85微米和约120微米；1.14组合物I，或者1.1-1.14中的任一种，其中基底的BET表面积为约2-400m2/g，优选地约5-400m2/g，仍优选地约10-400m2/g，仍优选地约30-400m2/g，仍优选地约30-300m2/g，仍优选地约40-200m2/g，仍优选地约180m2/g；1.15组合物I，或者1.1-1.14中的任一种，其中基底的BET表面积为2m2/g，优选地约5m2/g；1.16组合物I，或者1.1-1.14中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种干燥的生物组合物，其包含(1)基底和(2)负载在所述基底的表面上的微生物，其中所述组合物具有约0.01重量％至约15重量％，优选约0.01重量％至约8重量％，优选约3重量％至约8重量％，优选约5重量％至约8重量％，仍优选选自3重量％、5重量％和7重量％的总水分含量。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181121 US 62/770,5571.一种干燥的生物组合物，其包含(1)基底和(2)负载在所述基底的表面上的微生物，其中所述组合物具有约0.01重量％至约15重量％，优选约0.01重量％至约8重量％，优选约3重量％至约8重量％，优选约5重量％至约8重量％，仍优选选自3重量％、5重量％和7重量％的总水分含量。


2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物具有在约0.01和约0.6之间，优选在约0.2和约0.6之间，仍优选在约0.3和约0.5之间的水分活度值(Aw)。


3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中所述组合物具有大于约107CFU/g，优选大于或等于约108CFU/g，仍优选大于或等于约109CFU/g，仍优选大于或等于约1010CFU/g，仍优选大于或等于约1011CFU/g，仍优选大于或等于约1012CFU/g。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的组合物，其中所述基底选自二氧化硅(例如沉淀二氧化硅，在特定的实施方案中，为亲水性二氧化硅，例如22二氧化硅)、硅藻土、硅胶、硅酸盐(例如，铝硅酸盐例如201，或粘土)和水不溶性天然纤维材料例如纤维素。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的组合物，其中所述基底是二氧化硅。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的组合物，其中所述基底是沉淀二氧化硅。


7.根据权利要求1-6中任一项所述的组合物，其中所述基底是亲水性二氧化硅。


8.根据权利要求1-7中任一项所述的组合物，其中所述基底的粒径(d50)为约5-200微米，优选地约8-160微米，仍优选地约9-150微米，仍优选地约50-150微米，还优选地约50-130微米，优选地选自约50微米、约85微米和约120微米。


9.根据权利要求1-8中任一项所述的组合物，其中所述基底的BET表面积为约2-600m2/g，优选地2-400m2/g，优选地约5-400m2/g，仍优选地约10-400m2/g，仍优选地约30-400m2/g，还优选地约30-300m2/g，仍优选地约40-200m2/g，仍优选地约180m2/g。


10.根据权利要求1-9中任一项所述的组合物，其中所述基底的BET表面积为2m2/g，优选地约5m2/g。


11.根据权利要求1-9中任一项所述的组合物，其中所述基底的BET表面积为约180m2/g。


12.根据权利要求1-11中任一项所述的组合物，其中所述基底的孔隙体积基于Barrett-Joyner-Halenda模型为约0.01-1.20cc/g，优选地约0.05-1.20cc/g，仍优选地约0.10-1.0cc/g，仍优选地约0.20-0.95cc/g，或者所述基底的BET表面积为约400-600m2/g，优选地500m2/g，并且所述孔隙体积按照Barrett-Joyner-Halenda模型为大于1cc/g，优选1.4cc/g，或者按照汞孔隙体积为大于2cc/g，优选2.2。


13.根据权利要求1-12中任一项所述的组合物，其中最终微生物浓度在总组合物的约4重量％和约40重量％之间，优选地约4重量％和约20重量％之间。


14.根据权利要求1-13中任一项所述的组合物，其中所述微生物选自枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)QST713、巴氏杆菌(Pasteuriausgae)、球孢白僵菌(Beauveriabassiana)、盾壳霉(Coniothyriumminitans)、银叶菌(Chondrostereumpurpureum)、淡紫拟青霉(Paecilomyceslilacinus)、粉虱座壳孢(Aschersoniaaleyrodis)、布氏白僵菌(Beauveriabrongniartii)、汤氏多毛菌(Hirsutellathompsonii)、玫烟色棒束孢(Isariafumosorosea)、棒束孢霉(Isariasp.)、长孢蜡蚧菌(Lecanicilliumlongisporum)、蝇蚧疥霉(Lecanicilliummuscarium)、蜡蚧菌(Lecanicilliumsp.)、绿僵菌(Metarhiziumanisopliae)、金龟子绿僵菌(Metarhiziumanisopliaevar.acridum)、莱氏野村菌(Nomuraearileyi)、虫生簇孢霉(Sporothrixinsectorum)、苹果蠹蛾颗粒体病毒(CydiapomonellaGV)；棕榈疫霉(Phytophthorapalmivora)、大链壶菌(Lagenidiumgiganteum)、苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis)、荧光假单胞菌(Pseudomonasfluorescens)、慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)、菌根菌(Mycorrhiza)、粉红粘帚霉(Clonostachysrosea)、芽孢杆菌(Bacillusspp.)和乳酸杆菌(Lactobacillusspp.)或者其任意组合，优选选自苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis)、荧光假单胞菌(Pseudomonasfluorescens)、慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)、菌根菌(Mycorrhiza)、粉红粘帚霉(Clonostachysrosea)以及其任意组合。


15.根据权利要求1-14中任一项所述的组合物，其中所述微生物是粉红粘帚霉或荧光假单胞菌。


16.根据权利要求1-15中任一项所述的组合物，其为片剂形式、可流动浓缩物形式，例如用于种子处理，或者为油分散体形式，其进一步包含一种或多种赋形剂，优选地一种或多种农业化学上可接受的赋形剂。


17.根据权利要求1-16中任一项所述的组合物，其中所述组合物不需要外源性保护剂例如藻酸盐包胶。


18.根据权利要求1-17中任一项所述的组合物，其中所述组合物进一步包含(i)选自聚乙烯醇、黄原胶、阿拉伯胶或其他多糖例如麦芽糊精、瓜尔胶(例如羟丙基瓜尔胶)、聚乙二醇和聚甘油的聚合物；或(ii)非还原性二糖例如海藻糖或蔗糖，或(iii)脱脂牛奶或二甲基亚砜。


19.根据权利要求1-18中任一项所述的组合物，其中所述组合物进一步包含作为外层的第二基底，优选地，所述第二基底选自(i)沉淀二氧化硅，优选沉淀的疏水性二氧化硅，优选地具有高BET表面积，优选50-750m2/g，优选50-380m2/g，优选50S或二氧化硅，或(ii)气相二氧化硅，优选气相二氧化硅，优选选自200、R202、R972和R812S二氧化硅。


20.根据权利要求1-19中任一项所述的组合物，其中(a)在室温下存储120天后；(b)在40℃下存储40天后；(c)在相对湿度为65％或更低下储存40天后，每克所述组合物的菌落形成单位(CFU/g)数值保持为高于约107CFU/g。


21.根据权利要求1-20中任一项所述的组合物，其中所述组合物的夯实密度大于纯基底材料的夯实密度的150％。


22.一种制备干燥的生物组合物的方法，包括(1)将微生物混合物、溶液或悬浮体与基底混合；和(2)干燥基底-微生物混合物以达到约0.01至约15重量％，优选约0.01重量％至约8重量％，仍优选约3重量％至约8重量％，仍优选约5重量％至约8重量％，仍优选选自3重量％、5重量％和7重量％的总水分含量。


23.根据权利要求22所述的方法，其中所述微生物是通过以下步骤而从种子的表面收...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·普罗克斯，A·帕舍，M·德尔纳德，S·施莱格尔卡赫尔，J·切尔尼亚耶夫，王静，S·莫勒，M·布劳恩，A·卡巴莱斯，S·雷梅勒，E·G·伦德奎斯特，S·默罕默德，
申请(专利权)人：赢创运营有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE