福建农林大学张灵玲教授团队：壳聚糖基Pickering双乳液微胶囊增强苏云金芽孢杆菌杀蚊持久性-北京永康乐业科技发展有限公司

导读：

苏云金芽孢杆菌（Bt）在害虫防治应用中受到紫外线辐射和细菌沉降的影响，导致农药利用率低，防治时间短。为了提高Bt在这些应用中的稳定性并延长生物防治的持续时间，近期，福建农林大学张灵玲教授团队开发了一种壳聚糖基Pickering双乳液微胶囊，用于包埋Bt，以提高其在紫外线下的稳定性、悬浮性能和持效性。相关研究以“Chitosan-based Pickering double emulsion microcapsules improve the UV stability and the persistence of Bacillus thuringiensis on mosquito control”为题目，发表在期刊《Carbohydrate Polymers》上。

本文要点：

1、本研究采用双乳液技术封装Bt LLP29（这是一种从白玉兰叶片中分离获得的Bt菌株，对蚊虫有高效杀虫活性），以木质素磺酸钠和壳聚糖作为壁材，形成了W1/O/W2双乳液微胶囊。

2、经过96小时的紫外线照射，微胶囊中Bt细菌和孢子的存活率分别保持在22.98%和8.18%，72小时后杀虫蛋白的保留率提高了41.42%，同时保持了较高的灭蚊活性。

3、该微胶囊展现出优异的悬浮性能和缓释能力，增强了Bt活性成分在幼蚊环境中的保留，有效延长了害虫防治的持续时间。

4、这项研究为双乳液技术及微胶囊的应用开辟了新的方向，有助于开发更高效且环保的生物农药配方，以应对传统方法在害虫管理中的挑战。

这种Pickering双乳液微囊的具体制备步骤如下：

制备壳聚糖纳米胶体（W2）

配制壳聚糖溶液：将壳聚糖溶解在0.15%（v/v）的醋酸溶液中，制备不同浓度（0.05 wt%、0.1 wt%、0.15 wt% 和 0.2 wt%）的壳聚糖醋酸水溶液。

调整pH值：用4 mol/L的氢氧化钠溶液将壳聚糖溶液的pH值调整至约6.8，使溶液从无色透明变为乳白色、浑浊的胶体溶液，即为W2相。

制备W1/O初级乳液

准备油相：将二氧化硅（SiO₂）溶解在甘油中，制备不同浓度（0.5 wt%、1 wt%、1.5 wt%、2 wt% 和 2.5 wt%）的SiO₂溶液。

混合水相和油相：将Bt悬浮液作为内水相（W1），缓慢滴入含有SiO₂的甘油中，控制油水比（W1:O）为1:9、2:8、3:7、4:6 和 5:5。

均质化：使用高速均质机以8000 rpm的速度均质3分钟，制备W1/O初级乳液。

制备W1/O/W2双乳液

加入外水相（W2）：将制备好的W1/O初级乳液作为油相，按不同的油水比（W1/O:W2）（如2:8、2.5:7.5、3:7 和 4:6）缓慢加入到壳聚糖纳米胶体（W2）中。

均质化：使用高速均质机以6000 rpm的速度均质3分钟，制备W1/O/W2双乳液。

微囊化处理

加入木质素磺酸钠：将制备好的W1/O/W2双乳液转移到烧杯中，在磁力搅拌下，缓慢加入两倍体积的1 mol/L木质素磺酸钠溶液，搅拌10分钟。

静置分层：搅拌完成后，让混合物静置，小心移除下层清液。

加入壳聚糖溶液：再加入等体积的0.15 wt%壳聚糖溶液，搅拌10分钟。

再次静置分层：静置后移除下层清液，最终形成棕色的微囊颗粒。

微囊的后处理

清洗与收集：通过离心或过滤等方法收集微囊，并用去离子水清洗以去除未反应的原料。

干燥与保存：将微囊冷冻干燥或喷雾干燥，得到干燥的微囊粉末，用于后续的表征和应用测试。

微胶囊的结构对其功能性有显著影响，主要体现在以下几个方面：

1、壳层组成与稳定性：
微胶囊的壳层由壳聚糖和木质素磺酸钠组成。壳聚糖的氨基在pH调节下发生去质子化，形成带正电的纳米颗粒，随后与带负电的木质素磺酸钠通过静电吸附相互作用，形成稳定的壳层。这种结构赋予微胶囊良好的机械和化学稳定性，从而有效保护内部的活性成分（如Bt细菌和孢子）免受外界环境的影响。

2、多层乳液结构与缓释性能：
微胶囊内部的W1/O/W2双乳液结构形成了一个多层体系，内水相（W1）包裹Bt活性成分，油相（O）作为中间层，而外水相（W2）则提供额外的保护。这种多层结构使得活性成分的释放更加缓慢且持久，延长了微胶囊在应用环境中的有效作用时间，提高了杀虫持久力。

3、壳层的紫外线吸收能力：
木质素磺酸钠具有良好的紫外线吸收性能，能够在壳层中形成紫外线屏蔽层，有效保护内部的Bt活性成分，减少紫外线对杀虫蛋白和孢子的破坏，从而提高微胶囊在户外环境中的稳定性和使用寿命。

4、悬浮性能与环境适应性：
微胶囊的表面特性和壳层结构赋予其优异的悬浮性能，使其能够在蚊子幼虫生活的水体表面长时间保持活性成分的存在，增加幼虫接触和摄取微胶囊的机会，提升杀虫效果。

5、生物相容性与环境友好性：
微胶囊的壳层材料（如壳聚糖和木质素磺酸钠）均为天然的生物相容性材料，具有良好的环境友好性，符合绿色农业及公共卫生领域对环保型生物农药的需求，从而拓展了微胶囊的应用范围。

图1.Bt微胶囊制备流程图（A）。壳聚糖和木质素磺酸钠通过静电相互作用增强脱质子化壳聚糖基Pickering乳液的示意图（B）。

图2.乳液稳定性评估。（A）（E）纳米二氧化硅制备的W1/O乳液在第1天和第14天的形态特征和分层指数。（B）（F）不同油水比制备的W1/O乳液在第1天和第14天的形态特征和分层指数。（C）（G）用不同质量分数的纳米壳聚糖制备的W1/O/W2乳液在第1天和第14天的形态特征和分层指数。（D）（H）不同油水比制备的W1/O/W2乳液在第1天和第14天的形态特征和分层指数。