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《江南大学》 2018年
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基于黄原胶的农用缓释系统的构建及其应用初探

左文怡  
【摘要】:黄原胶(xanthan gum,简称XG)是一种较廉价、应用非常广泛的微生物多糖,具有多种优良性质且来源广泛。黄原胶在药物缓释方面有广泛的应用,但其亲水性使缓释效果持续较短,因此在农用的缓释系统方面,未改性黄原胶的应用研究较少。本研究以黄原胶作为主要基质,借助聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,简称PVA)溶液的粘合性改善黄原胶的亲水性,避免快速水化、释放,通过与醋酸酯淀粉(acetate starch,简称AS)、硬脂酸(stearic acid,简称SRA)、壳聚糖(chitosan,简称CS)等几种物质复配,将混合粉末粘合制作成缓释颗粒,并对其缓释性能进行测试,以期获得缓释效果良好的环境友好型缓释颗粒。主要研究内容及结论如下:对缓释颗粒配方进行了优化。通过单因素实验对造粒的相关条件进行了探索,确定了造粒直径为8 mm、4%PVA溶液为粘合剂进行造粒效果最佳。以水杨酸(salicylic acid,简称SA)为释放对象分别制作了四种组成的缓释颗粒(XG-PVA、XG-AS-PVA、XG-SRA-PVA、XG-CS-PVA),最佳配方是XG:CS:SA=3:0.1:1,以将CS预溶解入4%PVA的2%醋酸溶液中形成的液体为粘合剂进行造粒(粘合剂与混合粉末比例为1:1)。该配方制成的缓释颗粒(简称XCPA缓释颗粒)在去离子水中可持续释放约5 d,释放高峰期在前2 d,土柱中可持续释放约40 d,且在25 d后混合了该缓释颗粒的土壤的保水率比空白土壤高7.53%。探究了温度、离子种类和强度、pH等外部条件对XCPA缓释颗粒释放行为的影响。在15~20℃范围内缓释颗粒的释放持续时间最长;阳离子对缓释颗粒释放行为和吸水溶胀性能的削弱力度是Ca~(2+)K~+Na~+,二价离子对缓释颗粒的释放和溶胀行为影响更大,离子浓度越高对SA释放的抑制越强;酸性或碱性(pH 6.0~8.0)的外部环境都会抑制缓释颗粒的释放,H~+和OH~-浓度相同时酸性环境的抑制作用较强。以生菜为种植对象,探究了在土壤中XCPA缓释颗粒的释放行为以及对植株的相关生理指标的影响。在土壤中由于微生物及其他条件的作用,缓释颗粒的释放行为更加复杂,土柱中释放可持续40 d,而在土壤中缓释颗粒的释放量在40~60 d中还有所增长。与缓释颗粒中含量相同的SA直接施用3 d后幼苗枯萎,而缓释颗粒处理后生菜幼苗仍能继续生长,长势与空白对照差异不大,但生菜叶片内可溶性蛋白下降为对照组的86.94%,可溶性糖含量、丙二醛含量、过氧化物酶活性及叶绿素含量分别提升为对照组的118.20%、168.65%、257.14%、112.72%,这些变化表明包埋SA的XCPA缓释颗粒起到了一定的诱导抗病作用。拓宽了黄原胶缓释系统的应用范围。研究了该缓释系统对无机盐KNO_3的释放行为,发现包埋KNO_3的缓释颗粒对K~+的释放速率要慢于对NO_3~-的释放速率,NO_3~-的最高释放率达到了75.43%,而K~+释放率只有40.49%。对基于黄原胶的缓释颗粒进行了技术经济分析。计算了缓释颗粒的成本约为¥5·kg~(-1)(折合约5000颗),可以认为其成本低廉,经济适用性较强。
【学位授予单位】:江南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TQ450.1

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