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農用抗生素


   

農用抗生素(agricultural antibiotics),簡稱農抗,是指由生物發酵產生、具有農藥功能、用於農業上防治病蟲草鼠等有害生物的次生代謝產物

簡介

  農用抗生素簡稱農抗,是指由微生物發酵產生、具有農藥功能、用於農業上防治病蟲草鼠等有害生物的次生代謝產物。放線菌真菌細菌等微生物均能產生農用抗生素,其中放線菌產生的農用抗生素最多。目前廣泛應用的許多重要農用抗生素都是從鏈黴菌屬中分離得到的放線菌所產生的。
  系列用微生物所產生的活性物質作為農藥。最早的農用抗生素為鏈黴素,並由此推動了抗生素在農業上的應用,20世紀70年代后得到了迅速的發展。目前,農用抗生素已幾乎遍及殺蟲劑殺菌劑、除草劑、植物生長調節劑等農藥所有領域,其中較為突出的有殺蟲劑土霉素殺菌劑井岡霉素春雷霉素;除草劑雙丙氨膦;植物生長調節劑赤霉素等。
  農用抗生素由於易被土壤微生物分解而不污染環境,其對人畜安全,選擇性高,故很有發展前途。

定義

  20世紀90年代以來,許多專家對生物農藥的定義都有不同的見解歸納為6種。
  ①生物農藥是由生物產生的具有農藥生物活性的化學品,和具有農藥生物作用作為農藥應用的活性物體(沈寅初,2002年);
  ②生物農藥是可用來防除病、蟲、草等有害生物的物體本身及源於生物,並可作為「農藥」的生物活性物質,更要在生產、加工、使用及對環境的安全性等方面符合有關「農藥」的法規(張興,2002年);
  ③生物農藥是指用來防治病蟲草害等有害生物的生物活體及其代謝產物和轉基因產物,並可以製成商品上市流通的生物源製劑,包括微生物源
  (細菌、病毒、真菌及其次級代謝產物農用抗生素)、植物源、動物源和抗病蟲草害的轉基因植物等(朱昌雄,2002年);
  ④生物源農藥即利用生物資源開發的農藥,狹義上指直接利用生物產生的天然活性物質或生物活體作為農藥(徐偉松,2002年);
  ⑤生物農藥系指含非人工合成、具有殺蟲殺菌或抗病能力的生物活性物質或生物製劑,包括生物殺蟲劑、殺菌劑、農用抗生素、生態農藥等(林敏,2003年);
  ⑥生物農藥是指利用生物資源開發的農藥;根據其來源大致可分為植物農藥、微生物農藥和抗生素等(顧寶根,2000年)。
  根據上述專家對生物農藥的定義,可以看出農用抗生素應當屬於生物農藥的範疇。[1]

分類

農用抗生素(圖2)

  一類由微生物發酵產生的具有農藥效能的抗生素,按用途區分,有殺菌劑、殺蟲劑、殺蟎劑、除草劑和植物生長調節劑(見表)。與一般化學合成農藥相比,農用抗生素具有以下特點:①結構複雜;②活性高、用量小、選擇性好;③易被生物或自然因素所分解,不在環境中積累或殘留;④生產原料為澱粉糖類等農產品,屬於再生性能源;⑤採用發酵工程生產,同一套設備只要改變菌種即可生產不同的抗生素,生產菌大多是土壤中的放線菌,也有真菌和細菌。

沿革

  農用抗生素是在20世紀40年代醫用抗生素發展的基礎上研究開發的。最初,將某些醫用抗生素如鏈黴素、土霉素、灰黃霉素等用於防治農作物病害,取得了一定的效果。同時也篩選出一些農業專用的抗生素如放線酮、抗霉素和一些多烯類抗生素。50年代以來,廣泛使用化學農藥帶來了環境污染問題,這促進了尋找比較安全的生物源農藥的研究,因此農用抗生素得到較快的發展,日本在這方面處於領先地位。1961年,日本開發了殺稻瘟素-S用於防治稻瘟病,是世界上第一個大規模生產的農用抗生素,它成功地取代了公害嚴重的有機汞製劑。60~70年代,日本又開發了春日霉素、多氧霉素、有效霉素等高效品種。70年代以來,一些具有防治昆蟲、蟎、動物寄生原蟲和蠕蟲、除草和調節動植物生長功能的農用抗生素,不斷研究開發出來,擴大了農用抗生素的應用領域。原來,歐美國家的一些科學家擔心抗生素在農業上應用,可能引起人類病原菌對醫用抗生素產可生抗藥性,因而持慎重態度。自從日本率先開發許多化學類型與醫用抗生素不同的農業專用抗生素以後,這種擔心已逐漸消除,美國、西歐、蘇聯都已重視和加強了農用抗生素的研究開發。70年代後期,日本農用抗生素的年總產量已達到400t以上(按有效成分計)。
  中國從50年代起研究開發農用抗生素,在20多年裡陸續投產了赤霉素、滅瘟素、春雷霉素、多抗霉素和井岡霉素等品種。其中產量最大的是井岡霉素,到80年代年產量已接近 1kt(有效成分)、占全國農用抗生素產量的95%以上,成為防治水稻紋枯病首選的安全有效的藥劑
  農用抗生素是現代生物技術和化學工程結合發展的產品。由於自然界微生物種類繁多,從中尋找有特殊生理活性的物質還有很大潛力。隨著生物工程新技術,特別是遺傳工程細胞工程的發展,現有的生產菌種將獲得更高的生產能力,以提高工業的經濟效益;還可能選育出產生新農用抗生素的新種微生物,以解決農業上難治病蟲害的防治問題。

生產

  農用抗生素的工業生產,通常採用液體深層通氣培養的發酵工程,世界上生產農用抗生素用的發酵罐容積最大的已達300m3。各種農用抗生素生產過程的發酵工序大體相同,而分離和純化工序則因品種而異,有的有效成分存在於發酵液中,有的則存在於菌絲體中,要採用不同的分離純化流程來制取。例如:井岡霉素存在於發酵液中,過濾濃縮萃取純化,再加入助劑調製即成為製劑產品。

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