包含金属和木质素的有机-无机混杂材料、用于制备混杂材料的工艺及其用途

摘要

公开了一种包含金属化合物和木质素级分的有机‑无机混杂材料，以及用于制备所述混杂材料的工艺以及在农业和在人类和动物食品工业中作为抗微生物剂的用途。

说明书

描述

发明领域

本发明涉及一种包含金属化合物和木质素级分的有机-无机混杂材料(organic-inorganic hybrid material)，以及用于制备所述混杂材料的工艺以及在农业和在人类和动物食品工业中作为抗微生物剂的用途。

现有技术

在一些工业中，例如在食品工业中，有必要避免细菌增殖，以便保持加工到该工业中的产品例如食品产品的卫生条件。在农场中和在屠宰场中，细菌增殖在一方面非常普遍，并且在另一方面限制和避免这样的增殖是非常重要的。

已知的产品通常对多种有害或病原性微生物无效，因此必须同时使用许多不同的产品，并且已知的产品还经常污染环境和使用它们的产品两者。

在这些情况中通常使用的产品是抗生素。然而，这些药物的过度使用和误用，以及由于减少的经济激励和具有挑战性的监管要求而导致的制药工业缺乏新药开发，被认为是抗生素耐受性危机的潜在原因。

抗微生物耐受性(AMR)是微生物抵抗先前用于治疗它们的药物的影响的能力。该术语包括更具体的“抗生素耐受性”，其仅适用于对抗生素变得耐受的细菌。耐受微生物更难以治疗，需要替代药物或较高的剂量，这两者均可能更昂贵或更有毒性。

世界卫生组织确认，在畜牧业中抗生素的不适当使用是抗生素耐受性细菌出现和传播的潜在因素，并且应当限制在动物给料中使用抗生素作为生长促进剂。世界动物卫生组织(World Organisation for Animal Health)在《陆生动物卫生法典(TerrestrialAnimal Health Code)》中加入了一系列指南，其中向其成员推荐创建和协调国家抗微生物耐受性监测和监控计划、监控畜牧业中使用的抗生素的量以及推荐确保正确和谨慎使用抗生素物质。另一个指南是实施有助于建立相关风险因素和评估抗生素耐受性风险的方法。

在这方面，在农业中用于作物保护和促进的产品也在人类和动物给料的质量中发挥相关作用，特别是用于预防或治疗由细菌、真菌或病毒引起的作物病害的产品。

因此，感觉必须有效地对抗这些有害和病原性微生物，从而避免抗生素的使用，同时保护人类和动物的健康、作物和环境。

发明概述

上文目的已经通过如权利要求1中所要求保护的包含金属化合物和木质素级分的有机-无机混杂材料来实现。

在另一个方面中，本发明涉及用于制备所述有机-无机混杂材料的工艺。

在另外的方面中，本发明涉及所述有机-无机混杂材料在农业中作为抗微生物剂的用途。

在另外的方面中，本发明涉及农业化学产品，所述农业化学产品包含有机-无机混杂材料和农业化学添加剂。

在另外的方面中，本发明涉及所述有机-无机混杂材料在人类和动物给料中作为抗微生物剂的用途。

在另外的方面中，本发明涉及一种食品产品，所述食品产品包含有机-无机混杂材料和合适的食品成分。

在另一个方面中，本发明涉及一种食品补充剂，所述食品补充剂包含有机-无机混杂材料和合适的食品载体。

附图简述

本发明的特性和优点根据以下详述、根据被提供用于说明性目的的工作实施例、以及根据附图将变得明显，在附图中：

-图1示出了根据实施例3的具有不同铜含量的HMW-Cu的XRPD图；

-图2示出了根据实施例3的HMW-Cu 42％和水胆矾(细线，来自矿物数据库)的XRPD图之间的匹配重叠；

-图3示出了根据实施例3的以20μm(a)和10μm(b)标度单位的HMW-Cu 40％的颗粒的ESEM图像；

-图4示出了根据实施例3的对HMW-Cu 17％的颗粒的斑点(spot)的EDX分析；

-图5示出了根据实施例3的HMW-Cu 14％从100nm(左)至50nm(右)标度单位的亮场模式(A)和STEM模式(B)中的TEM图像；

-图6示出了根据实施例3的HMW-Cu 2％从200nm(左)至20nm(右)标度单位的亮场模式(A)和STEM模式(B)中的TEM图像；

-图7示出了根据实施例4的HMW-Cu 17％和MMW-Cu 18％的XRPD图；

-图8示出了根据实施例4的MMW-Cu 18％从100μm(a)至1μm(b)标度单位的ESEM图像；

-图9示出了根据实施例4的对HMW-Cu 17％的颗粒的斑点的EDX分析；

-图10示出了根据实施例4的MMW-Cu 14％中的水胆矾的晶体；

-图11示出了根据实施例4的埋入MMW基质(MMW-Cu 14％)中的水胆矾晶体的STEM图像，其中对选定的区域进行X射线微量分析；

-图12示出了根据实施例4的MMW-Cu 14％中的水胆矾(呈白色)的晶体的STEM图像；

-图13示出了根据实施例5的从Cu(NO

-图14示出了根据实施例6A的通过使用机械化学技术获得的HMW-Cu 20％的XRPD迹线；

-图15示出了根据实施例7的通过使用机械化学技术获得的MMW-Cu 21％的XRPD迹线；

-图16示出了根据实施例8的HMW-Fe 20％的XRPD迹线；

-图17示出了根据实施例8的HMW-Fe 20％、针铁矿和纤铁矿(细线，来自数据库)的XRPD图之间的匹配重叠；

-图18示出了根据实施例9的在与10％的铜反应2小时后在水性介质中获得的产物HMW-Cu的XRPD图，红色迹线是水胆矾；

-图19示出了根据实施例9的a)在200nm的区域上收集的选定区域电子衍射(SAED)，b)和c)HMW-Cu 10％Cu，2h的STEM图像；

-图20示出了在潮湿条件下用机械化学法使用Ca(OH)

-图21示出了根据实施例11的与基于Cu的商品产品，即

发明详述

因此，本发明的主题是包含金属化合物和木质素级分的有机-无机混杂材料，其中：

-所述金属化合物选自金属氢氧化物、金属氧化物、金属卤化物、金属硫酸盐、金属硝酸盐、金属葡萄糖酸盐、金属氯氧化物、金属乙酸盐、金属碳酸盐、金属硅酸盐、金属铝硅酸盐及其组合，并且金属选自Li、Na、K、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ag、Au、Al、Bi、As及其混合物，

-木质素级分包含具有如通过尺寸排阻色谱法测量的高达10,000道尔顿的重均分子量的片段(fragment)，所述片段包含基于重量平均的高达55个苯基丙烷单元，

并且其中金属化合物以基于有机-无机混杂材料的重量的高达50wt％的量被埋入木质素级分中。

术语“有机-无机混杂材料”表示包含无机材料和有机聚合物的复合材料。在本情况下，金属化合物代表无机材料，并且木质素级分代表有机聚合物。

在优选的实施方案中，在所述有机-无机混杂材料中，无机材料被埋入有机聚合物中；更优选地，无机材料被支撑在有机聚合物上。

优选地，所述金属选自Mg、Ca、Ti、Fe、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Ag、Al及其混合物。

在优选的实施方案中，金属包括Cu、Fe或其混合物。

在更优选的实施方案中，金属化合物包括水胆矾、铜硝石、针铁矿、纤铁矿或其混合物。

在最优选的实施方案中，金属化合物包括水胆矾。水胆矾是一种具有化学式Cu

木质素是一类复杂的有机聚合物，其在一些藻类、维管植物，包括它们的树皮、以及草本植物，诸如木材(即软木和硬木)、所有谷物的秸秆、甘蔗渣、草、亚麻、黄麻、大麻或棉花的支持组织中形成重要的结构材料。木质素还可以具有矿物来源，诸如泥炭、风化褐煤和煤。

在化学上，呈天然形式的木质素是由许多不同的键连接的苯基丙烷单元的非常不规则的、随机交联的聚合物，具有20,000道尔顿或更高的重均分子量。包含最重要的键合模式的代表性和说明性的木质素片段(I)在下文示出：

所述聚合物是以下三种类苯基丙烷(phenylpropanoid)单体前体的酶介导的脱氢聚合的结果：

它们分别产生以下部分：

松柏醇存在于所有物种中并且是针叶树(软木)中的主要单体。落叶(硬木)物种含有高达40％的丁香醇单元，而草和农业作物还可能含有香豆醇单元。

木质素可以根据其原始生物质来源被分类为软木木质素和硬木木质素。

可以是用于获得相关木质素级分的合适的起始材料的原始生物质来源是任何木质素，包括基本上纯的木质素以及硫酸盐木质素、生物质来源的木质素、来自碱法制浆工艺的木质素、来自烧碱工艺的木质素、来自有机溶剂制浆(organosolv pulping)的木质素、来自酶工艺的木质素、来自蒸汽爆炸工艺的木质素及其任何组合。

通过表述“基本上纯的木质素”，应理解为基于干原始生物质的至少80％纯的木质素、优选地至少90％纯的木质素、更优选地至少95％纯的木质素，剩余物为提取物和诸如半纤维素的碳水化合物以及无机物质。

通过表述“硫酸盐木质素”，应理解为源自硫酸盐黑液的木质素。黑液是在硫酸盐制浆工艺中使用的木质素残余物、半纤维素和无机化学品的碱性水溶液。来自制浆工艺的黑液包含以各种比例的、源自不同软木物种和硬木物种的组分。木质素可以通过不同的技术从黑液中分离，所述不同的技术包括例如沉淀和过滤。木质素通常在低于11-12的pH值开始沉淀。可以使用不同的pH值，以便沉淀具有不同性质的木质素级分。这些木质素级分可以通过分子量分布例如M

可选择地，将木质素从纯生物质中分离。分离过程可以从用强碱液化生物质开始，随后是中和过程。在碱处理之后，木质素可以以与上文呈现的类似的方式被沉淀。

可选择地，从生物质中分离木质素包括酶处理的步骤。酶处理改变待从生物质提取的木质素。从纯生物质中分离的木质素基本上不含硫(硫含量小于3％)，并且因此在进一步的加工中是有价值的。

优选地，如此分离的木质素还经历解聚工艺，以便进一步降低片段的重均分子量。

在一些实施方案中，如此分离的木质素还经历解聚工艺，以便进一步降低片段的重均分子量和数均分子量。

合适的解聚工艺包括碱催化的解聚、酸催化的解聚、金属催化的解聚、离子液体辅助的解聚和超临界流体辅助的木质素解聚。

在优选的实施方案中，所述木质素级分通过碱催化的解聚来获得。

优选地，所述木质素级分通过在低于300℃的温度和低于30MPa的压力使分离的木质素经历碱催化的解聚来获得。

通过加入诸如NaOH、KOH、Ca(OH)

为了本发明的目的，木质素级分中片段的重均分子量(M

优选地，所述木质素级分包含具有高达6,000道尔顿的重均分子量的片段。

更优选地，所述木质素级分包含具有高达5,500道尔顿的重均分子量的片段。

甚至更优选地，所述木质素级分包含具有高达5,000道尔顿的重均分子量的片段。

在一些实施方案中，所述木质素级分包含具有高达2,000道尔顿的重均分子量的片段。

在优选的实施方案中，所述木质素级分包含具有高达1,500道尔顿的重均分子量的片段。

在其他实施方案中，所述木质素级分包含具有低至150道尔顿的重均分子量的片段。

在优选的实施方案中，所述木质素级分包含具有150道尔顿至6,000道尔顿的重均分子量、优选地具有250道尔顿至5,000道尔顿的重均分子量、更优选地具有500道尔顿至2,500道尔顿的重均分子量的片段。

优选地，在这些实施方案中，所述片段包含基于重量平均的高达30个苯基丙烷单元，更优选地基于重量平均的高达27个苯基丙烷单元。

三种类苯基丙烷单体前体的分子量在香豆醇的150Da、松柏醇的180Da和丁香醇的210Da之间变化。因此，平均重量为180Da并且该值已经被用作“苯基丙烷单元”。将M

在其他实施方案中，木质素级分包含具有高达2,000道尔顿的数均分子量(M

为了本发明的目的，木质素级分中的片段的数均分子量(M

在优选的实施方案中，所述木质素级分包含具有150道尔顿至1,300道尔顿的数均分子量的片段。

不希望受任何理论的束缚，据信较低的数均分子量意味着更活泼的分子。这提出了以下考虑：较低的分子量意味着较小的片段，且较小的片段意味着较少交联的/较短的片段，并且较少交联的/较短的片段意味着其上较高数目的游离官能团，从而意味着更具反应性的片段。

此外，据信较小的分子可以容易地穿过病原体的细胞膜并在其中扩散，从而显著地提高木质素级分的整体有效性。

优选地，在这些实施方案中，所述片段包含基于数量平均的高达11个苯基丙烷单元，更优选地，基于数量平均的高达8个苯基丙烷单元。

三种类苯基丙烷单体前体的分子量在香豆醇的150Da、松柏醇的180Da和丁香醇的210Da之间变化。因此，平均重量为180Da并且该值已经被用作“苯基丙烷单元”。将M

在优选的实施方案中，所述木质素级分包含具有150道尔顿至2,500道尔顿的重均分子量(M

更优选地，所述木质素级分包含具有150道尔顿至2,500道尔顿的重均分子量(Mw)和基于重量平均的2至13个苯基丙烷单元的片段，以及具有高达2,000道尔顿的数均分子量(M

在另外的实施方案中，木质素级分具有1.25至6的多分散性指数(PDI)。

多分散性指数(PDI)或不均匀性指数或者简单地分散度是给定的聚合物样品中分子质量分布的量度。PDI是重均分子量(M

特别优选的实施方案是其中所述木质素级分包含具有150道尔顿至2,500道尔顿的重均分子量(M

特别优选的实施方案还是其中所述木质素级分包含具有高达2,000道尔顿的数均分子量(M

最优选的实施方案是其中所述木质素级分包含具有150道尔顿至2,500道尔顿的重均分子量(M

在本发明的特别优选的实施方案中，所述木质素级分包含具有4,400道尔顿至5,000道尔顿的重均分子量(M

在本发明的其他特别优选的实施方案中，所述木质素级分包含具有800道尔顿至1,500道尔顿的重均分子量(M

本发明的有机-无机混杂材料优选地包含金属化合物和木质素级分，其中：

-所述金属化合物选自金属氢氧化物、金属氧化物、金属卤化物、金属硫酸盐、金属硝酸盐、金属葡萄糖酸盐、金属乙酸盐、金属碳酸盐、金属氯氧化物及其组合，并且金属选自Mg、Ca、Ti、Fe、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Ag、Al及其混合物，

-所述木质素级分包含具有4,400道尔顿至6,000道尔顿的重均分子量(M

并且其中所述金属化合物以基于有机-无机混杂材料的重量的高达50wt％的量被埋入木质素级分中。

可选择地，本发明的有机-无机混杂材料优选地包含金属化合物和木质素级分，其中：

-所述金属化合物选自金属氢氧化物、金属氧化物、金属卤化物、金属硫酸盐、金属硝酸盐、金属葡萄糖酸盐、金属乙酸盐、金属碳酸盐、金属氯氧化物及其组合，并且金属选自Mg、Ca、Ti、Fe、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Ag、Al及其混合物，

-所述木质素级分包含具有800道尔顿至1,500道尔顿的重均分子量(M

并且其中金属以基于有机-无机混杂材料的重量的高达50wt％的量被埋入木质素级分中。

更优选地，在本发明的有机-无机混杂材料中，金属化合物以基于有机-无机混杂材料的重量的高达40wt％的量被埋入木质素级分中。

特别优选的是其中有机-无机混杂材料包含金属化合物和木质素级分的那些实施方案，其中：

-所述金属化合物选自水胆矾、铜硝石、针铁矿、纤铁矿或其混合物，

-所述木质素级分包含具有150道尔顿至5,500道尔顿的重均分子量(M

并且其中金属以基于有机-无机混杂材料的重量的高达40wt％的量被埋入木质素级分中。

在其他实施方案中，如上文所描述的，有机-无机混杂材料基本上由金属化合物和木质素级分组成。为了本发明的目的，表述“基本上由……组成”意指所述金属化合物和所述木质素级分是有机-无机混杂材料中存在的针对有害和病原性微生物的唯一活性成分，可能的其他组分是杂质或未反应的起始材料。

在另外的实施方案中，如上文所描述的，有机-无机混杂材料由金属化合物和木质素级分组成。

在另一个方面中，本发明涉及用于制备所述有机-无机混杂材料的工艺。

在第一实施方案中，用于制备有机-无机混杂材料的工艺包括以下步骤：

i)提供金属化合物的水溶液，

ii)加入木质素级分并混合持续至少1小时，

iii)通过加入碱将pH调节至7-8，和

iv)回收并干燥所得到的有机-无机混杂材料。

在步骤ii)中，木质素级分优选地以与金属高达5:1的重量比加入。

在步骤ii)中，混合优选地在室温进行持续6小时-24小时。

在另一种实施方案中，在步骤ii)中，混合在室温进行持续1小时-3小时、更优选地持续约2小时。

在步骤iii)中，碱可以是任何无机碱，诸如NH

在步骤iv)中，回收优选地通过过滤出包含所得到的有机-无机混杂材料的固相，并在70℃-80℃干燥来进行。

任选地，过滤的固相可以在干燥之前用水洗涤。这样做是为了除去所得到的碱盐，然而，由于所述所得到的盐无害，相反是有用的成分，优选的是不洗涤过滤的固相。例如，当起始金属化合物是硫酸铜并且碱是氢氧化钠时，所得到的盐仅是Na

在第二实施方案中，用于制备有机-无机混杂材料的工艺包括以下步骤：

a)提供呈粉状和干燥形式的金属化合物和木质素级分，

b)加入碱，从而获得固体混合物，

c)在行星式球磨机中研磨固体混合物，

d)收集所得到的有机-无机混杂材料。

应该注意，在这些第二实施方案中不存在溶剂，并且该工艺作为整体在固态和干燥状态的组分上进行。

步骤b)的碱可以与上文的步骤iii)的碱相同，但优选地呈固态。

上文的工艺允许获得本发明的有机-无机混杂材料，其中木质素级分和金属化合物紧密混合。

例如，当起始金属化合物是硫酸铜并且碱是氢氧化钠时，所得到的产物是Na

应该理解，当起始金属化合物中的金属是Cu时，两种工艺均允许获得包含水胆矾的有机-无机混杂材料，如将在下面的工作实施例中看到的。

本发明的有机-无机混杂材料出人意料地且令人惊讶地被证明作为针对有害和病原性微生物的抗微生物剂是非常有选择性和有效的。因此，在另一个方面中，本发明涉及所述有机-无机混杂材料在农业以及人类和动物给料中作为抗微生物剂的用途。

为了本发明的目的，有害和病原性微生物包括食物病原体和植物病原体两者。

食物病原体是革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌和真菌，诸如大肠杆菌(Escherichiacoli)、白色念珠菌(Candida albicans)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、肠炎沙门氏菌(Salmonella enterditis)、空肠弯曲杆菌(Campylobacter jejuni)、单核细胞增生李斯特菌(Listeria monocytogenes)。

术语“植物病原体”意指寄生在植物宿主上从而引起土传病害或感染的生物体，所述生物体是细菌、真菌、卵菌(oomycetes)或病毒。

典型的病原性细菌是梨火疫病病原菌(Erwinia amylovora)、丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae)、黄单胞杆菌(Xanthomonas arboricola)、野油菜黄单胞菌(Xanthomonas campestris)，

典型的病原性真菌是灰霉菌(Botrytis cinerea)、甜菜褐斑病菌(Cercosporabeticola)、小麦叶枯病菌(Zymoseptoria tritici)、腐皮镰刀菌(Fusarium solani)、茄链格孢菌(Alternaria solani)、立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)、褐腐病菌(Monilialaxa)、草坪草炭疽病(Anthracnose of turfgrass)、苹果白粉病(Apple powderymildew)、苹果黑星病(Apple scab)、黑癌病(Black knot)、黑叶斑病(Black sigatoka)、油菜黑腿病(Blackleg of oilseed rape)、核果褐腐病(Brown rot of stone fruits)、草坪草币斑病(Dollar spot of turfgrass)、荷兰榆树病(Dutch elm disease)、马铃薯和番茄早疫病(Early blight of Potato and Tomato)、裸麦麦角病(Ergot of rye)、赤霉病(Fusarium head blight)、西瓜和其它葫芦科植物的枯萎病(Fusarium wilt ofwatermelon and other cucurbits)、核果溃疡病(Leucostoma canker of stonefruits)、黑点根腐病(Monosporascus root rot)、僵果病(Mummy Berry)、稻瘟病(Riceblast)、小麦壳针孢叶枯病(STB)(Septoria tritici blotch(STB)of wheat)、大豆猝死综合症(Sudden death syndrome of soybean)、全蚀病(Take-all root rot)、谷物的褐斑病(Tan spot of cereals)、黄萎病(Verticillium wilt)、白霉病(White mold)(核盘菌)(Sclerotinia)、蜜环菌根病(Armillaria root disease)、蜜环菌根腐病(shoestringroot rot)、褐根腐病(Brown root rot)、咖啡锈病(Coffee rust)、玉米黑粉病(Commonsmut of corn)、黄花菜锈病(Daylily rust)、草坪草丝核菌属病(Rhizoctonia diseasesof turfgrass)、白绢病(Southern blight)、南方茎枯病(southern stem blight)、白霉病(white mold)、大豆锈病(Soybean rust)、小麦秆锈病(Stem rust of wheat)、小麦光腥黑穗病(Stinking smut of wheat)、小麦秆锈病(Wheat Stem Rust)、白松疱锈病(Whitepine blister rust)，

典型的病原性卵菌是致病疫霉菌(Phytophthora infestans)、葡萄霜霉病菌(Plasmopara viticola)、豆科植物的丝囊菌根腐病或普通根腐病(Aphanomyces root rotor common root rot of legumes)、烟草黑茎病(Black shank of tobacco)、葫芦科植物霜霉病(Downy mildew of cucurbits)、葡萄霜霉病(Downy mildew of grape)、马铃薯和番茄晚疫病(Late blight of potato and tomato)、葫芦科植物的疫病(Phytophthorablight of cucurbits)、大豆疫霉根腐病和茎腐病(Phytophthora root and stem rot ofsoybean)、草坪草腐霉枯萎病(Pythium blight of turfgrass)、橡树突然死亡和枯萎病(Sudden oak death and ramorum blight)、芋头叶枯病(Taro leaf blight)、草坪草快速枯萎病(Rapid Blight of Turfgrass)，并且

典型的病毒包括类病毒生物体和病毒样生物体。大多数植物病毒具有小的单链RNA基因组。然而，一些植物病毒还具有双链RNA基因组或者单链或双链DNA基因组。这些基因组可以仅编码三种或四种蛋白质：复制酶、外壳蛋白、移动蛋白，以便允许通过胞间连丝的细胞间移动，并且有时编码允许通过载体传输的蛋白质。植物病毒可以具有更多种蛋白质并采用许多不同的分子翻译方法。

植物病毒通常通过载体在植物间传播，但还发生机械传播和种子传播。载体传播通常通过昆虫(例如蚜虫)，但是一些真菌、线虫和原生动物已经被证明是病毒载体。在许多情况下，昆虫和病毒对病毒传播是特异性的，诸如传播在若干种作物植物中引起病害的曲顶病毒的甜菜叶蝉。

这意味着本发明的有机-无机混杂材料有利地允许替代抗生素治疗。抗生素耐受性，被定义为细菌对抗生素的耐受性因素的出现(和增殖)，是由过度和/或不适当使用抗生素对微生物群体施加的选择性压力触发的。如此处描述的有机-无机混杂材料已经被证明是用于预防和治疗抗生素耐受性感染的抗生素的有效替代物。

如将从下文给出的实施例中看到的，本发明的有机-无机混杂材料有利地且令人惊讶地显示出显著的抗微生物性质，这允许改善人类和动物的整体健康(health)和健康(wellness)，以及植物和作物的整体健康。

在另外的方面中，本发明涉及农业化学产品，所述农业化学产品包含有机-无机混杂材料和农业化学添加剂。

合适的添加剂是pH调节剂、酸度调节剂、水硬度调节剂、矿物油、植物油、肥料、叶肥(leaf manure)及其组合。

示例性的添加剂包括2-乙基己醇EO-PO、烷氧基化醇、烷氧基化脂肪胺、烷氧基化甘油三酯、烷基多糖苷、烷基醚硫酸钠盐、烷基酚环氧乙烷缩合物、烷基苯基羟基聚氧乙烯、烯丙基聚乙二醇甲醚、两性二丙酸酯表面活性剂、二-1-对-薄荷烯、二甲基聚硅氧烷、酯化植物油、环氧乙烷缩合物、脂肪酸酯、脂肪醇环氧乙烷缩合物、脂肪醇聚烷氧基化物、卵磷脂(大豆)、甲基化菜籽油、n-十二烷基吡咯烷酮、n-甲基吡咯烷酮、n-辛基吡咯烷酮、非离子型表面活性剂、壬基酚环氧乙烷缩合物、石蜡油、聚(乙烯吡咯烷酮)/1-十六烯、聚丙烯酰胺、聚亚烷基二醇、聚亚烷基氧化物、聚醚改性的三硅氧烷、聚乙烯聚丙二醇、聚氧乙烯单月桂酸酯、丙酸、苯乙烯-丁二烯共聚物、合成胶乳、牛脂胺乙氧基化物、植物油及其混合物。

鉴于有机-无机混杂材料即使以减小很多的浓度也有效的事实，农业化学产品有利地且优选地包含以一定量的所述有机-无机混杂材料，以便具有5克-200克每升农业化学产品的金属浓度。

农业化学产品可以呈固体或液体形式。

当农业化学产品呈固体形式时，所述固体形式可以是片、小片(mini-tablet)、微片(micro-tablet)、颗粒、微颗粒、丸粒(pellet)、多颗粒、微粉化颗粒或粉末。

当农业化学产品呈液体形式时，所述液体形式可以是溶液、悬浮液、乳液、分散体、液滴或可喷雾的流体，并且可以是水基或油基液体形式。所述液体形式可以包括溶剂。合适的溶剂是水、二醇、醇、多元醇、有机酸及其组合。

优选的溶剂是水、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、烯丙醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-乙二醇、聚乙二醇(PEG)、甘油、乳酸、聚乳酸及其混合物。更优选的溶剂是水、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-乙二醇、聚乙二醇(PEG)及其混合物。

优选地，当农业化学产品呈液体形式时，所述液体形式具有5-9、更优选地6-8的pH。

当农业化学产品呈液体形式时，所述液体形式包含1wt％-50wt％的有机-无机混杂材料。这意味着农业化学产品是一种浓缩物，如果需要，该浓缩物可以在使用前被适当地稀释或者与其他化学品直接混合。

所述农业化学产品可以是谷物诱饵(bait in grain)、气溶胶罐、液体(没有稀释)、散装诱饵、基质、浓缩的诱饵、可混溶于油的流体浓缩物、封装的颗粒、胶囊的悬浮液、可分散的浓缩物、粉末、用于干法鞣制种子的粉末、可乳化的浓缩物、可带电荷的液体、油包水乳液、用于鞣制种子的乳液、水包油乳液、烟熏罐(smoky jar)、细颗粒、烟熏蜡烛、烟熏筒、烟熏板条、用于鞣制的浓缩悬浮液、烟熏片剂、发烟剂(熏剂)、烟熏颗粒(或丸粒)、气体(在压力下)、颗粒状诱饵、可气化的产品、微粒、滑动粉末、颗粒、油基糊状物、热烟雾排放浓缩物、固体/液体组合包装、液体/液体组合包装、冷烟雾排放浓缩物、固体/固体组合包装、漆、用于鞣制种子的溶液、微乳液、微粒、可分散的油、可混溶于油的浓缩悬浮液、可混溶于油的液体、油状悬浮液、糊状物、扁平诱饵、浓缩的糊状物或凝胶、倾倒物(pour-on)、植物用棒、经处理的或经包覆的种子、可即用的诱饵、现场物(spot-on)、碎片化诱饵、浓缩的悬浮液、悬浮液-乳液、可溶于水的颗粒、可溶性浓缩物、成膜油、可溶于水的粉末、用于鞣制种子的可溶性粉末、悬浮液、片剂、技术材料、技术浓缩物、微量粉末、超低体积的液体、水可分散的微粒、水可分散的颗粒、可润湿的粉末、用于鞣制种子的可润湿的粉末、自粘合贴剂及其组合。

农业化学产品可以通过以下程序中的一种或更多种应用：

-在播种机的料斗中将农业化学产品与种子混合，

-将农业化学产品喷洒在播种沟旁边，

-在最后一次土壤耕作之前或之后，在整个田地喷洒农业化学产品。

当农业化学产品呈液体形式时，它也可以通过以下程序中的一种或更多种应用：

-将农业化学产品喷雾在块茎、鳞茎和种子上，

-将农业化学产品喷雾在植物的地上部分、叶子、茎上，

-将植物的根浸入到包含农业化学产品的水溶液中。

取决于最终用途的目的，农用化学产品以一定的量应用，以便实现每公顷(ha)100g-1000kg、优选地100g-100kg/ha、更优选地100g-1000g/ha的有机-无机混杂材料。这意味着，所使用的金属的对应的量令人惊讶地低。事实上，如还将在以下的工作实施例中看到的，当应用3L/ha(即300g/ha)的含10％Cu的有机-无机混杂材料时，在草莓和番茄的培养中已经观察到非常显著的结果。

在另外的方面中，本发明涉及一种食品产品，所述食品产品包含有机-无机混杂材料和合适的食品成分。

术语“食品产品”意指预期用于人类和动物营养两者的任何可食用的产品，包括面粉、烘焙食品、动物给料、能量饮料、减肥棒、食用油、所谓的“早餐谷类”、酸奶、新鲜和干燥的面食、冰淇淋、果汁或蜜饯以及糖果。

优选地，当食品产品呈液体形式时，所述液体形式具有2-14、更优选地5-10、甚至更优选地8-11的pH。

鉴于有机-无机混杂材料即使以减小很多的浓度也有效的事实，食品产品有利地且优选地包含以减小很多的量的所述有机-无机混杂材料。在食品产品特别是动物食品产品的优选的实施方案中，有机-无机混杂材料是以每吨食品产品高达10kg、更优选地每吨食品产品1kg-5kg的量。

在另一个方面中，本发明涉及一种食品补充剂，所述食品补充剂包含有机-无机混杂材料和合适的食品载体。

食品补充剂可以呈固体或液体形式。

当食品补充剂呈固体形式时，所述固体形式可以是片、小片、微片、颗粒、微颗粒、丸粒、多颗粒、微粉化颗粒或粉末。

当食品补充剂呈液体形式时，所述液体形式可以是溶液、悬浮液、乳液、分散体、液滴或可喷雾的流体，并且可以是水基液体形式或油基液体形式。所述液体形式可以包括溶剂。合适的溶剂是水、二醇、醇、多元醇、有机酸、油、脂肪及其组合。

优选的溶剂是水、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、烯丙醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-乙二醇、聚乙二醇(PEG)、甘油、乳酸、聚乳酸及其混合物。更优选的溶剂是水、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-乙二醇、聚乙二醇(PEG)及其混合物。

当食品补充剂呈液体形式时，所述液体形式包含5wt％-70wt％的有机-无机混杂材料。这意味着食品补充剂是一种浓缩物，如果需要，所述浓缩物可以在使用前被适当地稀释或者与其他载体/成分直接混合。

鉴于有机-无机混杂材料即使以减小很多的浓度也有效的事实，食品补充剂有利地且优选地包含以减小很多的量的所述有机-无机混杂材料。在食品补充剂特别是动物食品补充剂的优选的实施方案中，有机-无机混杂材料是以每吨食品补充剂高达10kg、更优选地每吨食品补充剂1kg-5kg的量。

合适的食品载体是酸化剂、酸度校正剂、防聚剂、抗氧化剂、填充剂、抗剂(resistance agent)、胶凝剂、包衣剂、改性的淀粉、螯合剂、增稠剂、甜味剂、稀释剂、溶剂、解聚剂、助流剂、染料、粘合剂、润滑剂、稳定剂、吸附剂、防腐剂、润湿剂、调味剂、成膜物质、乳化剂、润湿剂、释放延缓剂及其混合物。

优选地，本发明涉及食品补充剂，用于在牲畜饲养中用作抗微生物剂。

在本发明中，术语“牲畜”意指包括反刍动物和非反刍动物两者。反刍动物是具有四腔胃的食草哺乳动物，它们通过在该复杂的胃中发酵原本不可消化的植物物质来消化该植物物质，并且它们咀嚼反刍的食物(它们咳出半消化的植物物质的球，并在再次吞咽之前重新咀嚼以将其分解)。它们包括牛、绵羊、山羊、鹿、羚羊、长颈鹿和骆驼以及它们的近亲，诸如野牛、麝牛、霍加皮和羊驼(lamas)。非反刍动物，包括伪反刍动物，可以是猪、马、鸡、兔、火鸡、鸭、鹅、鹌鹑、野鸡、鹧鸪，以及鱼类和贝类。这意味着本发明的食品补充剂也可以有利地用于鱼类和贝类饲养，即水产养殖。

优选地，本发明涉及食品补充剂，用于在宠物食品中用作抗微生物剂。宠物食品包括狗粮、猫粮、鸟食和鱼食。

在其他优选的实施方案中，食品补充剂还包含至少一种树脂酸。优选地，所述树脂酸是枞酸、脱氢枞酸、长叶松酸、新枞酸、海松酸、异海松酸、山达海松酸(sandaropimaricacid)或其酯、或其醚、或其碱金属盐或碱土金属盐、或其混合物。

优选地，食品补充剂包含基于食品补充剂的重量的高达10wt％、更优选地高达7wt％的所述至少一种树脂酸。

树脂酸存在于针叶树中，并且存在三种主要种类的树脂酸产品，即妥尔油松香(TOR)、木松香和树胶松香。TOR是通过真空蒸馏从由纸浆制备产生的粗妥尔油(CTO)中分离的树脂酸级分。CTO经由粗妥尔油皂或粗硫酸盐皂(TOS)的酸化获得。TOS在制浆工艺期间从纸浆厂中的通常被称为黑液的蒸煮液体中分离。木松香是通过蒸汽蒸馏或其他手段从枯树、树桩、树枝等中分离的级分，并且树胶松香是已经被蒸汽蒸馏或通过其他手段从通常被称为从活树上提取收获的树脂中分离的树脂级分。

通过真空蒸馏从粗妥尔油中获得的含有树脂酸的物质包括蒸馏的妥尔油(DTO)、妥尔油脂肪酸(TOFA)和妥尔油沥青(TOP)。DTO含有10％-40％的树脂酸。CTO通常含有15％-70％的树脂酸，并且最低的树脂酸含量通常由混合木纸浆的蒸煮提供。

术语“妥尔油松香”或“TOR”应理解为是指通过蒸馏粗妥尔油并进一步精制蒸馏的妥尔油而获得的组合物。TOR通常包含60％-99％(w/w)的树脂酸。

术语“木松香”应理解为是指通过蒸馏或其他手段从枯树、树桩、树枝等获得的组合物。木松香通常包含50％-99％(w/w)的树脂酸。

术语“树胶松香”应理解为是指通过蒸馏获得的或通过其他手段从由活树上收获的树脂中分离的组合物。树胶松香通常包含50％-99％(w/w)的树脂酸。

术语“蒸馏的妥尔油”或“DTO”应理解为是指通过蒸馏粗妥尔油并进一步精制蒸馏的妥尔油而获得的组合物。DTO通常包含10％-60％(w/w)的树脂酸。

基于树脂酸的组合物TOR、木松香、树胶松香、CTO、TOS和DTO还可以通过混合一种或更多种树脂酸组合物和一种或更多种呈油或脂肪形式的脂肪酸组合物来生产。生产的树脂酸衍生物是例如酯、醚或碱金属盐。

已知树脂酸显示出许多性质，诸如抗细菌、抗炎、抗氧化和抗细菌生物膜性质。然而，树脂酸随着时间的推移不太稳定，尤其是呈固体形式的树脂酸，因为它们经历氧化、自燃和堆积。

已经令人惊讶地发现，当所述至少一种树脂酸与本发明的有机-无机混杂材料混合时，所得到的混合物(固体或液体)随着时间的推移非常稳定且没有氧化，使得可以充分利用树脂酸的性质。这意味着在所得到的包含本发明的有机-无机混杂材料的食品补充剂中，不仅树脂酸被保存免于降解，而且还观察到木质素级分和树脂酸之间的协同抗炎和抗微生物作用。

食品补充剂还可以另外包含脂肪酸C

优选地，所述碱金属盐或碱土金属盐是锂盐、钠盐、钾盐、镁盐、钙盐或其混合物。

优选地，所述脂肪酸C

在优选的实施方案中，所述脂肪酸C

所述至少一种生物油包括脂肪酸、脂肪酸的酸酐或酯、脂肪酸的甘油三酯或其混合物。合适的生物油是大麻油、菜籽油(canola oil)、向日葵油、橄榄油、玉米油、棕榈油、椰子油、松树油、棉籽油、小麦胚芽油、大豆油、红花油、亚麻籽油、桐油、蓖麻油、大豆油、花生油、菜籽油(rapeseed oil)、芝麻油、大米胚芽油、鱼油、鲸油、海洋油或其混合物。

优选地，食品补充剂包含以每吨食品补充剂1kg-100kg浓度的所述脂肪酸C

还应理解，如上文报告的本发明的有机-无机混杂材料以及食品产品、食品补充剂、工艺及其用途的优选方面的所有组合据此被认为被公开。

上文公开的本发明的有机-无机混杂材料、食品产品、食品补充剂、工艺以及相应的用途的优选方面的所有组合应被理解为在本文中描述。

下文是为了说明性目的提供的本发明的工作实施例。

实施例

这些实施例中的M

“wt％”意指基于有机-无机混杂材料的重量的重量百分比，除非另有说明。

试剂和材料

-洗脱液：0.1M的NaOH，流量0.5ml/min

-对RI检测器的校准：普鲁兰(Pullulan)标准品，Mp：100,000-1,080(六个标准品)，其中M

-对UV检测器(280nm)的校准：PSS标准品，聚苯乙烯磺酸钠盐，M

-质量控制样品：使用具有已知M

设备和仪器

-Dionex Ultimate 3000自动进样器、柱室和泵

-Dionex Ultimate 3000二极管阵列探测器

-反射指数检测器：Shodex RI-101

-柱：PSS MCX柱：预柱和两个分析柱：

-针筒过滤器0.45μm，以及用于STD样品的玻璃样品瓶。样品过滤：

Mini-Uniprep无针筒过滤器(syringeless filter)装置PTFE或尼龙，0.45μm。对于预过滤，如果需要，5μm针筒过滤器。

-量瓶

程序

-洗脱液的制备

理想地，用于制备洗脱液的水应该是低电阻率(18MΩ·cm或更好)的高品质去离子水，其含有尽可能少的溶解的二氧化碳。水必须没有生物污染物(例如细菌和霉菌)和颗粒物质。

-针头用10％MeOH-水洗涤

-液体样品

将强碱性液体样品1:100稀释，并用PTFE针筒过滤器(0.45μm)过滤至小瓶中。将固体木质素样品稀释并溶解在0.1M的NaOH中，并用PTFE、0.45μm针筒过滤器过滤。将准备好的样品装载到自动进样器中。注射体积是20μl。在样品之后，注射1M的NaOH作为清洁柱的样品。

仪器参数：

-流量0.5ml/min

-洗脱液0.1M NaOH

-柱烘箱温度30℃

-等度运行

-运行时间48分钟

-固体样品。

如果需要，将固体样品(木质素)在60℃的烘箱中干燥过夜。将约10mg称重到10ml量瓶中。将样品溶解并稀释到0.1M的NaOH溶液中，并填充到刻度。将样品用PTFE，0.45μm过滤器过滤。如果样品没有适当溶解，可以将其放入超声水浴中或者可以通过5μm针筒过滤器过滤样品。

-用于校准的标准样品

将约50mg的每个标准品称重到10ml量瓶中，并且加入超纯水并填充到刻度。将标准品用PTFE 0.45μm针筒过滤器过滤。在运行校准样品后，将校准结果在处理方法中进行整合和处理，并被保存。校准是线性一阶校准。

-质量控制样品

对于木质素样品，将具有已知M

使从山毛榉木材(欧洲山毛榉(Fagus sylvatica))获得的有机溶剂木质素经历碱催化的解聚(‘BCD’)。将BCD工艺在280℃和250巴在pH 12-14运行持续8分钟。所得到的木质素产物由液体级分和固体级分组成。

然后分离这些级分。

液体木质素级分是油并且具有以下特征：

单一物种：欧洲山毛榉

固体木质素级分具有以下特征：

单一物种：欧洲山毛榉

M

M

OH基团的结构：

这种固体木质素级分被简称为“MMW”。

以下木质素级分已经从硫酸盐黑液中提取，所述木质素级分具有以下特征：

>95％的总固体

单一物种：南方松(Southern Pine)

M

M

OH基团的结构：

这种固体木质素级分被简称为“HMW”。

在以下工作实施例中使用的仪器：

-电感耦合等离子体(ICP)

-X射线粉末衍射分析(XRPD)

-环境扫描电子显微镜(ESEM)

-能量色散X射线分析(EDX)

-透射电子显微镜(TEM)。

铜含量通过电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)分析来测量。将100mg的固体样品悬浮在5mL的65％HNO

红外(IR)光谱用配备有ATR附件的Nicolet 5PCFT-IR分光光度计记录，范围为4000cm

粉末X射线衍射(PXRD)分析在具有Cu Kα辐射的Thermo ARL X’tra衍射仪上进行。

电子衍射实验通过使用在200kV操作的Philips TECNAI F20透射电子显微镜(TEM)进行。将样品研磨，悬浮在异丙醇中，并且然后将几滴溶液蒸发在包覆有无定形碳膜的铜或金网格上。

ESEM分析通过配备有用于X射线微量分析的能量色散光谱仪(EDS)(Bruker NanoGmbH,Berlin,Germany)的仪器Quanta

将1g的实施例2的HMW与CuSO

通过使用逐滴加入的1M的NaOH将pH调节至7-8。将混合物在室温搅拌持续24小时，然后过滤出固体，用水洗涤并风干。将粉末在70℃-80℃烘干；重量损失平均为5％。

所得到的有机-无机混杂材料通过以下来表征：

-在微波消化粉末后，用于确定金属含量的电感耦合等离子体(ICP)

-X射线粉末衍射分析(XRPD)

-环境扫描电子显微镜(ESEM)

-能量色散X射线分析(EDX)

-透射电子显微镜(TEM)。

ICP分析揭示出，对于制备的有机-无机混杂材料的每个样品的以下金属含量：

XRPD和TEM分析揭示出，在所有测试的样品中都排他地存在相同的含铜相，而与有机-无机混杂材料中装载的铜的百分比无关(图1)。

XRPD图与矿物数据库[Helliwell,M.；Smith,J.V.Brochantite.Actacrystallog.C,1997,53,1369-1371]的比较允许将重复出现的矿物相确定为水胆矾，具有化学式Cu

ESEM分析在含有多种金属含量的样品上进行。作为实例，在图3中，报告了作为水胆矾的含有17wt％铜的样品(HMW-Cu 17％)的图像，从20μm至10μm标度单位。

EDX分析证实了铜的存在；在颗粒表面上移动，金属显示出均匀地分布在所有颗粒上。图4是示出了在HMW-Cu 17％颗粒的斑点上原位元素分析的结果的EDX光谱。

TEM分析用于分析具有多种铜含量的HMW-Cu的样品。该技术允许获得纳米图像，并且甚至允许原位生成电子衍射图案。在亮场模式和STEM(扫描透射电子显微镜)模式中收集图像。

作为实例，在图5中，亮场模式和STEM模式两者中的图像均报告了含有14％铜的样品(HMW-Cu 14％)作为水胆矾，如通过ICP阐明的。

将小的棒状物(纳米尺度)与颗粒状木质素基质掺混。衍射图案示出了这些棒状物是水胆矾的小晶体。棒状物具有25nm(平均)的宽度。

还对含有2％铜的样品(HMW-Cu 2％)进行TEM分析，如通过ICP确定的。在该情况下，图像(图6)示出了散布在颗粒上的纳米球的存在。具有约10nm的直径的球显示出包含水胆矾，如通过原位收集的电子衍射图案阐明的。

为了测试在不同pH值的水中的金属释放，将约250mg的HMW-Cu 18％在室温在25mL的缓冲液中搅拌持续24小时。将悬浮的固体过滤掉以收集滤液，并且在干燥后，通过ICP确定金属含量。结果报告在下表中：

在酸性pH，铜的释放几乎是完全的，而在中性pH或在蒸馏水(pH 6-6.5)中，铜的释放是可忽略的。这些数据表明，在农业应用中，土壤的pH可以对样品的活性具有大的影响，并且可以根据pH的变化获得受控释放。

将1g的实施例1的MMW与CuSO

通过使用逐滴加入的1M的NaOH将pH调节至7-8。将混合物在室温搅拌持续24小时，然后过滤出固体并用水洗涤，然后风干。将粉末在70℃-80℃进一步烘干；重量损失平均为5％。

所得到的有机-无机混杂材料通过以下来表征：

-在微波消化粉末后，用于确定金属含量的电感耦合等离子体(ICP)；

-X射线粉末衍射分析(XRPD)

-环境扫描电子显微镜(ESEM)

-能量色散X射线分析(EDX)

-透射电子显微镜(TEM)。

ICP分析揭示出，对于制备的有机-无机混杂材料的每个样品的以下金属含量：

XRPD和TEM分析揭示出，在所有测试的样品中都排他地存在相同的含铜相，而与有机-无机混杂材料中装载的铜的百分比无关。结晶相与实施例3中描述的相同(图8)。XRPD图与矿物数据库[Helliwell，M.；Smith，J.V.Brochantite.Acta crystallog.C，1997，53，1369-1371]的比较允许将重复出现的矿物相确定为水胆矾，具有化学式Cu

对含有多种金属含量的样品进行ESEM分析。作为实例，在图8中，报告了作为水胆矾的含有18％铜的样品(MMW-Cu 18％)的图像，从100μm至2μm标度单位。

EDX分析证实了铜的存在；在颗粒表面上移动，金属显示出分布在所有颗粒上。图9是示出了在MMW-Cu 18％颗粒的斑点上原位元素分析的结果的光谱。

对含有14％铜的样品(MMW-Cu 14％)进行TEM分析，如通过ICP确定的。

使用高分辨率衍射和相位对比(HREM)图像、选定区域上的电子衍射技术(SAED)和能量色散X射线光谱技术(EDX)。在图10中，可以在20nm标度单位上观察到MMW-Cu 14％的晶体。SAED分析证实了结晶相是水胆矾。

在图11中，示出了埋入MMW基质(MMW-Cu 15％)中的水胆矾晶体的STEM图像，其中在选定区域上进行X射线微量分析。

在图12中，示出了MMW-Cu 14％中的水胆矾晶体(呈白色)。

为了测试在不同pH值的水中的金属释放，将约250mg的MMW-Cu 18％在室温在25mL的缓冲液中搅拌持续24小时。将悬浮的固体过滤掉以收集滤液，并且在干燥后，通过ICP确定金属含量。结果报告在下表中：

在酸性pH，铜的释放几乎是完全的，而在中性pH或在蒸馏水(pH 6-6.5)中，铜的释放是可忽略的。这些数据表明，在农业应用中，土壤的pH可以对样品的活性具有大的影响，并且可以根据pH的变化获得受控释放。

将1g的实施例2的HMW与Cu(NO

通过使用逐滴加入的1M的NaOH将pH调节至7-8。将混合物在室温搅拌持续24小时，然后过滤出固体并用水洗涤，然后风干。将粉末在70℃-80℃进一步烘干；重量损失平均为5％。

所得到的有机-无机混杂材料通过以下来表征：

-在微波消化粉末后，用于确定金属含量的电感耦合等离子体(ICP)；

-X射线粉末衍射分析(XRPD)。

ICP分析揭示出，对于制备的有机-无机混杂材料的每个样品的以下金属含量：

XRPD分析示出了矿物相的出现，在制备的样品中也是如此，而与木质素/盐比率无关(图13)。这些XRPD图与矿物数据库Helliwell，M.；Smith，J.V.Brochantite.Actacrystallog.C，1997，53，1369-1371的比较允许将重复出现的矿物相确定为铜硝石，具有式Cu

从样品制备的工业放大的角度来看，进行了机械化学合成的制备(无溶剂条件)。在NaOH(300mg)的存在下，将呈粉末形式的1g的HMW和1.2g的CuSO

使用配备有相同材料的球的玛瑙研磨罐。将样品收集并用水洗涤，以除去微量的未反应的盐。对所得到的有机-无机混杂材料进行XRPD分析，指示水胆矾的形成(图14)。

从样品制备的工业放大的角度来看，进行了机械化学合成(无溶剂条件)。在Ca(OH)

使用配备有相同材料的球的玛瑙研磨罐。将样品收集并用水洗涤，以除去微量的未反应的盐。对所得到的聚集物进行XRPD分析，指示水胆矾和石膏(CaSO

在NaOH(300mg)的存在下，将呈粉末形式的1g的实施例1的MMW和1.2g的CuSO

使用配备有相同材料的球的玛瑙研磨罐。将样品收集并用水洗涤，以除去微量的未反应的盐。对样品进行XRPD分析，指示水胆矾的形成(图15)。

将1g的实施例2的HMW与FeSO

逐渐地逐滴加入两当量的1M的NaOH。将混合物在室温搅拌持续24小时，然后过滤出固体并用水洗涤，然后风干；将固体在80℃进一步烘干持续30小时。

ICP分析揭示出，对于制备的有机-无机混杂材料的每个样品的以下金属含量：

XRPD分析揭示出结晶相的存在，即使大多数样品指示低结晶度(图16)。

XRPD图与矿物数据库[Helliwell，M.；Smith，J.V.Brochantite.Actacrystallog.C，1997，53，1369-1371]的比较允许假设矿物相是FeO(OH)，结晶为两种多晶型物即针铁矿和纤铁矿的混合物(图17)。

为了测试在不同pH的水中的金属释放，将含有20％Fe的样品的等分试样(HMW-Fe20％)在室温在水或缓冲液中搅拌持续2小时。将悬浮的固体过滤掉以收集滤液，通过ICP分析滤液以确定铁含量。结果报告在下表中。有趣的是，铁负载在酸性pH和中性pH显示出是稳定的。

将1g的实施例2的HMW与CuSO

通过使用逐滴加入的1M的NaOH将pH调节至7-8。将混合物在室温搅拌持续2小时，然后过滤出固体，用水洗涤并风干。将粉末在70℃-80℃烘干过夜。

所得到的有机-无机混杂材料通过以下来表征：

-在微波消化粉末后，用于确定金属含量的电感耦合等离子体(ICP)

-X射线粉末衍射分析(XRPD)

-透射电子显微镜(TEM)。

ICP分析揭示出以下金属含量：

XRPD和TEM分析揭示出相同的含铜相的排他存在(图18和图19)。

TEM分析用于分析在2小时内获得的具有10％铜的HMW-Cu的样品。该技术允许获得纳米图像，并且甚至允许原位生成电子衍射图案。在亮场模式和STEM(扫描透射电子显微镜)模式中收集图像(图19)。

参考图19，将小的棒状物(纳米尺度)与颗粒状木质素基质掺混。衍射图案示出了这些棒状物是水胆矾的小晶体。棒状物具有20nm(平均)的宽度和在50nm和200nm之间的长度。

将620.35mg的HMW引入到含有310.2mg的CuSO

将固体过滤出，用水洗涤并风干。将粉末在70℃-80℃烘干过夜。

所得到的有机-无机混杂材料通过X射线粉末衍射分析(XRPD)进行表征，其证实了相同含铜相的形成(图20)。

本发明的有机-无机混杂材料的抗微生物活性通过用肉汤微稀释方法(brothmicrodilution method)和琼脂稀释方法的抗微生物敏感性的体外测试(CLSI方案-临床和实验室标准协会(CLSI protocol-Clinical and Laboratory Standards Institute))来评估。目的是定量地测量有机-无机混杂材料对给定的微生物分离物的体外活性，从而确定最小抑制浓度。

使用琼脂稀释测定：将有机-无机混杂材料以不同的浓度掺入到琼脂培养基(对每种微生物特异)中，并且在培养基固化后，将接种物(对于真菌104CFU/ml，并且对于细菌105CFU/ml)施加于琼脂表面。

肉汤微稀释测定：在明确定义的微生物悬浮液(对于真菌104CFU/ml，并且对于细菌105CFU/ml)的存在下，将有机-无机混杂材料稀释到特定的液体培养基中。

在肉汤微稀释测定中，将有机-无机混杂材料稀释到特定的液体培养基中，但它们导致不溶，其中在孔的底部形成沉淀物，因此MIC主要用琼脂稀释测定来确定。

测试的有机-无机混杂材料是：

-木质素-高分子量(HMW)

-木质素-中等分子量(MMW)

-氢氧化铜(铜)

-具有2.6％铜含量(w/w)的HMW-Cu(HMW-Cu 2)

-具有5.6％铜含量(w/w)的HMW-Cu(HMW-Cu 6)

-具有10％铜含量(w/w)的HMW(HMW-Cu 10)

-具有2.2％铜含量(w/w)的MMW(MMW-Cu 2)

-具有4％铜含量(w/w)的MMW(MMW-Cu 4)

-具有9.3％铜含量(w/w)的MMW(MMW-Cu 9)。

对于以下有害和病原性微生物确定MIC：

细菌和真菌(基础和食品相关筛选)：

大肠杆菌

铜绿假单胞菌

金黄色葡萄球菌

肠炎沙门氏菌

空肠弯曲杆菌

白色念珠菌。

细菌和真菌(在生物防治中的特异性筛选)：

梨火疫病病原菌

丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae p.v.actinidiae)

黄单胞杆菌(Xanthomonas arboricola p.v.pruni)

野油菜黄单胞菌

茄链格孢菌

灰霉菌

腐皮镰刀菌

立枯丝核菌

褐腐病菌

小麦叶枯病菌。

制备两个对照物用于测试：通过使用咪康唑(抗真菌)和头孢曲松(抗细菌)对活性的阳性对照。

所有测试已经以三份进行，给出非常类似的抑制结果。

结果在下表中给出。在括号中，铜相对于对应的铜-木质素衍生物的浓度(g/l)。对于五水硫酸铜(铜)和氢氧化铜(铜2)，MIC是指铜的浓度(g/l)：

在温室条件下实例HMW-Cu 10的有机-无机混杂材料针对草莓上的灰霉菌的功效和选择性的田间评估

实验条件：

作物信息：

应用时间表和产品描述：

小结1-附着的果实的百分比和针对灰霉菌的处理效果

小结2-在28/05/2018，附着果实和健康果实的重量以及附着果实的针对灰霉菌的处理百分比

上文报告的结果示出，本发明的有机-无机混杂材料令人惊讶地能够有效地对抗灰霉菌，同时显著地减少待使用的Cu(即重金属)的总量。

实例HMW-Cu10的有机-无机混杂材料针对在温室中的番茄上的多种细菌和病害的功效和选择性的田间评估

实验条件：

作物信息：

应用时间表和产品描述：

样品HMW-Cu 10已经被测试并且与基于铜的商业产品，即Coprantol进行了比较，以便评估在控制由番茄的温室培养中的立枯丝核菌引起的细菌感染的功效。

Cu的测试量分别为：

对于Coprantol，600g/ha

对于HMW-Cu 10，100g/ha

对于HMW-Cu 10，30g/ha。

如图21中清楚示出的，用HMW-Cu 10的两个测试均出乎意料地且令人惊讶地显示出比Coprantol高的功效，尽管使用非常低的量，即比Coprantol的量低6倍和20倍。