利用低频超声波辅助微生物合成氧化银纳米材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用低频超声波辅助微生物合成氧化银纳米材料的方法，本发明专利技术方法以微生物如苏云金芽孢杆菌(Bt)为对象，将低频超声波技术用于辅助Bt

【技术实现步骤摘要】
利用低频超声波辅助微生物合成氧化银纳米材料的方法


[0001]本专利技术属于微生物工程及纳米金属材料合成
，具体涉及一种利用低频超声波辅助微生物合成氧化银纳米材料的方法。

技术介绍

[0002]害虫及微生物严重威胁粮食产量与质量。传统上防治害虫多采用化学杀虫剂，但是随着化学杀虫剂的广泛使用，出现害虫抗性增加、环境污染及农药残留等问题。近年来，一些微生物杀虫剂类型如苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)、球孢白僵菌(Beauveria bassiana)、核型多角体病毒(Nuclear Polyhedrosis Viruses)、颗粒体病毒(Granulosis Virus)被应用于害虫防治领域。其中，Bt及其制品是目前世界上应用最广泛的一类微生物杀虫剂，但是大量研究表明，害虫对Bt也产生了抗性。如何有效保护这种绿色杀虫剂资源成为农业领域研究的热点。微生物工程技术、纳米科技的发展，人们开始利用微生物合成金属纳米材料，工艺简单、绿色环保且合成的产品具备较好的杀虫抑菌特性，这为提高微生物杀虫剂的应用效果、拓宽应用领域提供了线索。
[0003]纳米氧化银(Ag2O NPs)除了具有不同于其他纳米材料的小尺寸效应、表面效应等特殊性能以外，还具有较强的光催化性、抑菌性、吸光性、氧化性等，在美容、医疗、化工、抗菌涂料、食品包装、纺织等领域有很大应用潜力。另外，纳米氧化银可被用于纳米抗虫抗菌材料，具有安全、高效、广谱和害虫不易产生耐药性等特点。目前，利用微生物合成纳米氧化银仍很少，尚未见到利用Bt合成纳米氧化银的相关研究。研究发现，微生物在低频率(20
‑
100kHz)超声波作用下，改变微生物聚集状态，增强对营养利用率，进一步促进细胞增殖并提高目标物质得率。通过合适的超声波条件刺激Bt发酵，将有利于改变金属纳米氧化物的产量与质量。例如，超声场作用可以显著降低酿酒酵母后代絮凝，并有效胞外多糖和菌丝体量26％和15％以上。另外，超声场可以显著增加微生物细胞膜的通透性，加快细胞内外物质转运和新陈代谢。例如，在超声场条件下，酿酒酵母内总Ga
2+
含量显著提高。在超声场条件下合成纳米级ZnS颗粒覆盖层，可有效提高废水中重金属如铅、镉去除率。但是，目前，未见到在低频超声场条件下利用Bt合成Ag2O NPs的相关报道。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种利用低频超声波辅助微生物合成氧化银纳米材料，其合成工艺简单、绿色污染、粒径较小且抗虫效果好；本专利技术的另一目的提供一种上述方法合成的氧化银纳米材料在制备杀虫剂中的应用。
[0005]技术方案：本专利技术的一种利用低频超声波辅助微生物合成氧化银纳米材料的方法，所述方法包括以下步骤：
[0006](1)获取苏云金芽孢杆菌贮存溶液；
[0007](2)将苏云金芽孢杆菌贮存溶液稀释N倍后，在培养箱中培养一段时间，期间，每隔m小时，采用超声波处理后再移入培养箱中继续培养；获得苏云金芽孢杆菌稀释液。
[0008](3)将硝酸银溶液加入步骤(2)中的苏云金芽孢杆菌稀释液中，调节pH，然后在超声场存在条件下水浴反应，水浴反应结束后，将其转移至震荡培养箱中，孵育一段时间，待反应结束，获得Bt
‑
Ag2O悬浊液；
[0009](4)Bt
‑
Ag2O悬浊液经过离心、清洗、干燥后获得Bt
‑
Ag2O NPs。
[0010]作为上述方案的进一步改进，步骤(1)中，获取苏云金芽孢杆菌贮存溶液的方法为：
[0011]在无菌环境中，将苏云金芽孢杆菌接种到LB固体培养基中，在生化培养箱培养一段时间后，再将苏云金芽孢杆菌接种到斜面中扩大培养一段时间，获得苏云金芽孢杆菌实验菌种；
[0012]在无菌环境中，将苏云金芽孢杆菌接种至LB液体培养基中，并将其转移至在恒温振荡培养箱中培养一段时间，获得苏云金芽孢杆菌贮存溶液。
[0013]作为上述方案的进一步改进，步骤(2)中，超声处理参数：频率为20
‑
60kHz，密度为20
‑
60W/L，超声时间10
‑
60s；优选的，超声时间30
‑
60s。
[0014]作为上述方案的进一步改进，步骤(2)中，超声处理参数：处理次数为0
‑
4次，每次间隔0
‑
60s；优选的，处理次数为2
‑
4次，每次间隔30
‑
60s；。
[0015]作为上述方案的进一步改进，步骤(3)中，按照体积比为1:1
‑
1:5，将0.03
‑
0.15mol/L硝酸银溶液加入步骤(2)中的苏云金芽孢杆菌稀释液中。
[0016]作为上述方案的进一步改进，步骤(3)中，超声场的条件为：超声频率20
‑
60kHz，密度为20
‑
60W/L。
[0017]作为上述方案的进一步改进，步骤(3)中，水浴反应条件为：水浴温度为60
‑
80℃，反应10
‑
20min。
[0018]作为上述方案的进一步改进，步骤(4)中，离心条件设置为8000
‑
12000r/min，5
‑
20min。
[0019]作为上述方案的进一步改进，干燥方法为：真空冷冻浓缩干燥6
‑
24h；或真空干燥30
‑
60℃，2
‑
12h；或鼓风干燥30
‑
60℃，2
‑
12h。
[0020]另一方面，本专利技术提供一种利用上述方法合成的氧化银纳米材料在制备杀虫剂中的应用。
[0021]所获得产品为褐色球型颗粒，具有粒径小(粒径为10
‑
30nm)、颗粒分布均匀等特点。且产品具有较好的杀虫活性，能够有效抑制昆虫生长发育、种群发展。在本专利技术中，在低频超声场条件下获得Bt
‑
Ag2O NPs产品Ag的回收率较非超声条件下获得产品高出近30％，且颗粒粒径较小，大小均匀。
[0022]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：
[0023](1)本专利技术制备工艺条件简单、容易操作，且无有毒、有害试剂添加，对环境友好。
[0024](2)本专利技术通过利用低频超声波诱导微生物细胞结构、代谢变化，提高其有益代谢产物及酶活性功能，可以拓宽微生物应用领域。
[0025](3)本专利技术通过改变反应条件，可制备出不同粒径、生物活性的纳米氧化银产品，可满足光催化、食品保鲜、化妆品、农业害虫防治等多领域不同需求。
[0026](4)本专利技术制备的球形纳米氧化银材料属于微生物杂化材料，具备比传统纳米氧化银更优越的抗虫抑菌特性，且粒径较小、分布均匀且分散性良好。
附图说明
[0027]图1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用低频超声波辅助微生物合成氧化银纳米材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)获取苏云金芽孢杆菌贮存溶液；(2)将苏云金芽孢杆菌贮存溶液稀释N倍后，在培养箱中培养一段时间，期间，每隔m小时，采用超声波处理后再移入培养箱中继续培养；获得苏云金芽孢杆菌稀释液；(3)将硝酸银溶液加入步骤(2)中的苏云金芽孢杆菌稀释液中，调节pH，然后在超声场存在条件下水浴反应，水浴反应结束后，将其转移至震荡培养箱中，孵育一段时间，待反应结束，获得Bt
‑
Ag2O悬浊液；(4)Bt
‑
Ag2O悬浊液经过离心、清洗、干燥后获得Bt
‑
Ag2O NPs。2.根据权利要求1所述的利用低频超声波辅助微生物合成氧化银纳米材料的方法，其特征在于，步骤(1)中，获取苏云金芽孢杆菌贮存溶液的方法为：在无菌环境中，将苏云金芽孢杆菌接种到LB固体培养基中，在生化培养箱培养一段时间后，再将苏云金芽孢杆菌接种到斜面中扩大培养一段时间，获得苏云金芽孢杆菌实验菌种；在无菌环境中，将苏云金芽孢杆菌接种至LB液体培养基中，并将其转移至在恒温振荡培养箱中培养一段时间，获得苏云金芽孢杆菌贮存溶液。3.根据权利要求1所述的利用低频超声波辅助微生物合成氧化银纳米材料的方法，其特征在于，步骤(2)中，超声处理参数：频率为20
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60kHz，密度为20
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60W/L，超声时间10
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60s。4.根据权利要求3所述的利用低频超声波辅助微生物合成氧化银纳米材料的方法，其特征在于，步骤(2)中，超声处理参数：处理次数为0
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔素芬，胡建中，王一戎，徐蔡嘉祎，崔哲雨，杨秀明，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：