梨小食心蟲(chóng)性誘劑與β-環(huán)糊精包合物的水分散性能研究

杜少芳，劉金龍*，薛小連，馬瑞燕，荊小院

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)文理學(xué)院化學(xué)生態(tài)研究所，山西太谷 030801；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西太谷 030801；3.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山西太谷 030801）

◆研究與開(kāi)發(fā)◆

梨小食心蟲(chóng)性誘劑與β-環(huán)糊精包合物的水分散性能研究

杜少芳1，劉金龍1*，薛小連1，馬瑞燕2，荊小院3

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)文理學(xué)院化學(xué)生態(tài)研究所，山西太谷 030801；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西太谷 030801；3.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山西太谷 030801）

在成功制備了β-環(huán)糊精與順-8-十二碳烯醇乙酸酯（Z8-12：Ac）包合物基礎(chǔ)上，采用平衡法和濁度法測(cè)定了β-環(huán)糊精與Z8-12：Ac包合物的溶解度和水分散性。結(jié)果表明：室溫條件下，包合物溶解度為0.790 0 g/L，Z8-12：Ac在水中的溶解度提高到0.049 4 g/L。該包合物可在水中形成較穩(wěn)定的乳濁液，在pH值為8時(shí)靜置12 h，包合物乳濁液的相對(duì)分散量可達(dá)57.94%，Z8-12：Ac在水中的分散量為0.375 9 g/L。

β-環(huán)糊精；順-8-十二碳烯醇乙酸酯；包合物；梨小食心蟲(chóng)；水分散性

梨小食心蟲(chóng)（Grapholitha molesta Busck）是我國(guó)許多果區(qū)的常發(fā)性重要害蟲(chóng)[1]。自1965年George等從梨小食心蟲(chóng)雌蛾腹部分離得到梨小食心蟲(chóng)性信息素以來(lái)，性誘劑作為監(jiān)測(cè)和無(wú)公害防治梨小食心蟲(chóng)的手段已得到廣泛應(yīng)用[2-3]。梨小食心蟲(chóng)性誘劑的主要成分為順-8-十二碳烯醇乙酸酯（Z8-12：Ac）[4]（結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1）。在實(shí)際應(yīng)用中，尤其在迷向法防治時(shí)，因其劑量極小，易揮發(fā)，導(dǎo)致釋放量難以控制[5-7]。而且Z8-12：Ac為非極性有機(jī)化合物，因而在載體選用方面存在一定局限性。為解決以上實(shí)際問(wèn)題，制備了β-環(huán)糊精（β-CD）與Z8-12：Ac的包合物，并通過(guò)紅外光譜、薄層色譜等手段對(duì)其進(jìn)行了表征，皆證實(shí)了包合物的形成。所得白色細(xì)粒狀固體包合物不會(huì)影響Z8-12：Ac的生物活性（另文發(fā)表）[8]。由于客體分子Z8-12：Ac的嵌入使得β-CD的水溶性發(fā)生了改變，包合物在水中易形成均勻乳濁液。為進(jìn)一步弄清該包合物在水中的分散特性，采用平衡法和濁度法測(cè)試了此包合物的溶解度與分散量，拓寬了梨小食心蟲(chóng)性誘劑產(chǎn)品的載體或基質(zhì)的選擇范圍，為研發(fā)性誘劑產(chǎn)品的新劑型提供依據(jù)。

圖1 Z8-12：Ac的結(jié)構(gòu)

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

UV1100型紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)（北京恒奧德儀器儀表有限公司）；AR224CN型電子天平（上海奧豪斯儀器有限公司）；90-3型磁力加熱攪拌器（常州國(guó)華電器有限公司）；TGL-21M高速冷凍離心機(jī)（長(zhǎng)沙湘智離心機(jī)儀器有限公司）。

Z8-12：Ac與β-CD包合物（Z8-12：Ac在包合物中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.25%，山西農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)室制）；2次蒸餾水；Na2HPO4-NaH2PO4（0.2 mol/L）緩沖液；Na2HPO4-檸檬酸（0.2 mol/L）緩沖液。

1.2 Z8-12：Ac與β-CD包合物溶解度的測(cè)定

1.2.1 平衡法測(cè)定包合物溶解度

參照張莉華等[9]與李偉等[10]方法，在帶有恒溫夾套的燒杯中加入25.00 mL 2次蒸餾水，于實(shí)驗(yàn)室溫度（18℃）下加入過(guò)量的固體包合物0.050 0 g，使用磁力攪拌器恒溫下持續(xù)攪拌，直至包合物與溶液之間達(dá)到溶解平衡后，停止攪拌，迅速將其轉(zhuǎn)移至離心管中，3 500 r/min離心10 min，使未溶解的包合物沉積到溶液底部，傾去上部清液，干燥不溶物，稱重。計(jì)算其在此溫度下的溶解度s（g/L），重復(fù)測(cè)定5次，取平均值。

式中:m1為包合物的加入量，g；m2為離心后所得不溶物的質(zhì)量，g；V為溶液的體積，mL。

1.2.2 包合物細(xì)度對(duì)溶解度的影響

將固態(tài)包合物研磨3～5 min，使其呈均勻粉末狀，準(zhǔn)確稱取0.050 0 g包合物，采用上述方法測(cè)定其溶解度。

1.3 包合物乳濁液的制備及影響因素

1.3.1 包合物乳濁液的制備

在實(shí)驗(yàn)室溫度（18℃）下，準(zhǔn)確稱取0.060 0 g固體包合物置于25.00 mL的2次蒸餾水中，采用磁力攪拌器持續(xù)恒溫?cái)嚢枋蛊渚鶆颍o置一段時(shí)間待其分層，得包合物乳濁液。取上層乳濁液，采用比濁法進(jìn)行溶液吸光度測(cè)試分析。

1.3.2 靜置時(shí)間對(duì)包合物水分散性的影響

稱取0.060 0 g包合物分散到2次蒸餾水中，按照1.3.1操作攪拌均勻后，平行量取3份5.00 mL混合液于試管中，靜置至所設(shè)時(shí)間后，取上層乳濁液在入射光波長(zhǎng)為580 nm處測(cè)定吸光度，取平均值。設(shè)計(jì)靜置時(shí)間分別為0.5,1,2,4,6,8,10,11,12,13.5, 14.5,16 h。

1.3.3 pH值對(duì)包合物水分散性的影響

稱取0.200 0 g包合物分散到250.0 mL 2次蒸餾水中，按上述方法操作后，平行量取8份5.00 mL混合液于1～8號(hào)試管中，然后依次向1～5號(hào)試管中加入2.00 mL pH值為2.0,4.0,6.0,7.0,8.0的Na2HPO4-NaH2PO4（0.2 mol/L）緩沖液，6～7號(hào)試管中分別加入2.00 mL pH值為9.5,10.0的Na2HPO4-檸檬酸（0.2 mol/L）緩沖溶液，8號(hào)管中溶液作為參比液加入2.00 mL 2次蒸餾水。將各溶液搖勻后靜置12 h，在λ為580 nm處測(cè)定上層乳濁液的吸光度。

1.4 包合物乳濁液分散量的測(cè)定

準(zhǔn)確稱取包合物0.042 1,0.062 7,0.080 4,0.103 4, 0.120 3,0.138 9,0.150 2 g，置于18.00 mL 2次蒸餾水中，分別加入2.00 mLpH值為8.0的Na2HPO4-NaH2PO4（0.2 mol/L）緩沖液，搖勻，靜置12 h。然后，在3 500 r/min條件下離心20 min，傾去上層液。于40℃烘干不溶物，稱重，按下式計(jì)算包合物分散量D（g/mL）與相對(duì)分散量ω（%）。重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次。

式中:m1為包合物的加入量，g；m2為不溶物的質(zhì)量，g；V為溶液的體積，mL。

2 結(jié)果與討論

2.1 包合物在水溶液中的溶解度測(cè)定

2.1.1 包合物溶解度測(cè)定

實(shí)驗(yàn)室條件（18℃）下，在25.00 mL 2次蒸餾水中加入β-CD與Z8-12：Ac的包合物后，按照1.2.1中的方法測(cè)得其溶解度為0.790 0 g/L，Z8-12：Ac在包合物中所占比例為6.25%，故可得知25.00 mL雙蒸水中溶解的Z8-12：Ac為1.234 mg。Z8-12：Ac本身在水溶液中不溶，利用β-CD“外親水、內(nèi)疏水”的特性包合Z8-12：Ac后，使其在水溶液中有了一定的溶解度。Z8-12：AC在水中的溶解度為0.049 4 g/L。

2.1.2 包合物細(xì)度對(duì)溶解度的影響

按照1.2.1的方法，β-CD與Z8-12：Ac包合物研磨后在水中的溶解度為0.776 0 g/L。使用SPSS 20.0軟件分析研磨后的包合物溶解度與未研磨的包合物溶解度，進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。F=0.065，P＞0.05，接受方差齊性的原假設(shè)。在方差齊性條件下，經(jīng)雙側(cè)t檢驗(yàn)，t=2.023，P＞0.05，差異不具有顯著性，表明研磨后包合物的溶解度與未研磨包合物的溶解度沒(méi)有顯著差異，固態(tài)包合物的顆粒大小對(duì)包合物在水中的溶解度影響不大。

雖然β-CD與Z8-12：Ac的包合物使得Z8-12：Ac在水溶液中的溶解度有了很大程度提高，但是若實(shí)際應(yīng)用中直接使用該包合物水溶液，其溶解度仍相對(duì)較小。因此，制備包合物乳濁液，并對(duì)其水分散性進(jìn)行了測(cè)定。

2.2 包合物水分散性的測(cè)定

2.2.1 靜置時(shí)間對(duì)包合物水分散性的影響

由圖2可知，靜置時(shí)間越短，上清液的吸光度（渾濁度）越大，即一定體積水溶液中分散的包合物越多，故溶液吸光度不穩(wěn)定。上清液靜置1～6 h時(shí)，其吸光度趨于穩(wěn)定，出現(xiàn)平臺(tái)；靜置達(dá)8 h后，吸光度值開(kāi)始逐漸減小；靜置11.5～16 h，分散體系再次達(dá)到平衡，出現(xiàn)第2個(gè)穩(wěn)定平臺(tái)。

圖2 靜置時(shí)間對(duì)包合物上清液吸光度的影響

在1～6 h內(nèi)，吸光度值穩(wěn)定，且相比于11.5～16 h的第2個(gè)穩(wěn)定平臺(tái)的吸光度值大，包合物在溶液中分散量多。

2.2.2 pH值對(duì)包合物水分散性的影響

由圖3可以得出，pH值越小，包合物在一定體積水溶液中的分散量越少，吸光度值越低；pH值為8.0時(shí)，包合物的分散量最大，上清液的吸光度值最大；pH值大于8.0，其吸光度值有所減小。

酸性條件下，β-CD易被水解，包合物被破壞，一定體積水溶液中包合物分散量較少；反之，堿性條件下，β-CD較穩(wěn)定，包合物不易被破壞，水溶液中分散量增多。故在制備β-環(huán)糊精與Z8-12：Ac包合物乳濁液時(shí)，選擇pH值條件為8.0。

圖3 pH值對(duì)包合物上清液吸光度的影響

2.3 包合物在水溶液中的分散量測(cè)定

包合物乳濁液分散量的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。結(jié)果表明:在最佳實(shí)驗(yàn)條件下，包合物在一定體積水溶液中的分散量隨包合物質(zhì)量的增大而增大；包合物的相對(duì)分散量隨包合物加入量的增大而減小。包合物加入量在0.103 4～0.150 2 g范圍內(nèi)，其相對(duì)分散量趨于穩(wěn)定，包合物相對(duì)分散量最大可達(dá)57.94%，此時(shí)包合物的加入量為0.120 3 g，Z8-12：Ac在水中的分散量可提高到0.375 9 g/L。

表1 包合物在一定體積水溶液中的分散量

3 結(jié)論

近年來(lái)利用性信息素迷向防治梨小食心蟲(chóng)已成為無(wú)害化重要防治手段。陳漢杰等[11]、劉金龍等[12]對(duì)性信息素防治梨小食心蟲(chóng)的效果進(jìn)行了研究，并成功用于田間實(shí)踐。Z8-12：Ac作為梨小食心蟲(chóng)性信息素的主要成分，由于水溶性差且易揮發(fā)，在應(yīng)用時(shí)主要以硅橡膠、聚乙烯塑料等材質(zhì)為載體制備成迷向絲、性誘芯等進(jìn)行迷向防治，因此在穩(wěn)定釋放與持效期方面仍存在一定的局限性。研究新型緩釋劑型是關(guān)鍵。

β-環(huán)糊精具有親水的外壁和疏水的空腔，這一特性使得其可與有機(jī)物形成主客體包合物。本文在成功制備β-環(huán)糊精與Z8-12：Ac包合物的基礎(chǔ)上進(jìn)一步對(duì)其理化特性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，在室溫條件（18℃）下，包合物溶解度為0.790 0 g/L，可使Z8-12：Ac在水中的溶解度提高到0.049 4 g/L。該包合物可在水中形成較穩(wěn)定的乳濁液，在pH值為8的條件下靜置12 h，Z8-12：Ac在水中的分散量可提高到0.375 9 g/L。包合物提高了Z8-12：Ac在水中的分散量，為梨小食心蟲(chóng)性誘劑的高效使用提供了依據(jù)。

[1]范仁俊,劉中芳,陸俊姣,等.我國(guó)梨小食心蟲(chóng)綜合防治研究進(jìn)展[J].應(yīng)用昆蟲(chóng)學(xué)報(bào),2013,50(6)：1509-1513.

[2]李曉軍,張勇,王濤,等.0.24 g/條梨小食心蟲(chóng)信息素緩釋劑防治桃樹(shù)梨小食心蟲(chóng)試驗(yàn)[J].農(nóng)藥,2009,48(5)：374-375.

[3]封云濤,庾琴,劉中芳,等.梨小食心蟲(chóng)性信息素田間應(yīng)用技術(shù)研究[J].應(yīng)用昆蟲(chóng)學(xué)報(bào),2013,50(6)：1559-1563.

[4]Roelofs W L,Comeau A,Selle R.Sex Pheromone of the Oriental Fruit Moth[J].Nature,1969,224：723-726.

[5]Kovanci O B，Gencer N S，Larsen T E.The Deposition and Retention of a Microencapsulated Oriental Fruitmoth Pheromone Applied as Anultra-low Volume Spray in the Canopy of Three Peach Cultivars[J].Bull Insectol,2009,62(1)：69-74.

[6]陸鵬飛,黃玲巧,王琛柱.梨小食心蟲(chóng)化學(xué)通信中的信息物質(zhì)[J].昆蟲(chóng)學(xué)報(bào),2010,53(12)：1390-1403.

[7]徐妍,吳國(guó)林,胡奕俊,等.氣相色譜法測(cè)定梨小食心蟲(chóng)性信息素微囊粒劑的釋放特性[J].農(nóng)藥,2010,49(2)：111-113.

[8]薛小連,劉金龍,馬瑞燕,等.梨小食心蟲(chóng)性誘劑和β-環(huán)糊精包合物的制備與表征[J].農(nóng)藥學(xué)學(xué)報(bào),2014,16(6)：741-745.

[9]張莉華,呂紅萍,呂慧,等.天然葉黃素溶解度的測(cè)定 [J].中國(guó)食品添加劑,2010(5)：231-234.

[10]李偉,孫新虎,丁霄霖.番茄紅素溶解度的測(cè)定 [J].食品與發(fā)酵工業(yè),2002,28(8)：54-56.

[11]陳漢杰,邱同鐸,張金勇.用性信息素加農(nóng)藥誘殺器防治梨小食心蟲(chóng)的田間試驗(yàn)[J].昆蟲(chóng)知識(shí),1998,35(5)：280-282.

[12]劉金龍,李慶燕,薛小連,等.梨小食心蟲(chóng)性信息素主要成分的化學(xué)合成與田間活性試驗(yàn) [J].中國(guó)生物防治學(xué)報(bào),2015,31(2)：268-272.

（責(zé)任編輯：柏亞羅）

Study on the Water Dispersivity of Inclusion Compound of β-Cyclodextrin with Grapholitha molesta Busck Sex Pheromone

DU Shao-fang1,LIU Jin-long1*,XUE Xiao-lian1,MA Rui-yan2,JING Xiao-yuan3
(1.Institute of Chemical Ecology,College of Arts and Sciences,Shanxi Agricultural University,Shanxi Taigu 030801, China;2.College of Agriculture,Shanxi Agricultural University,Shanxi Taigu 030801,China;3.College of Life Science, Shanxi Agricultural University,Shanxi Taigu 030801,China)

The solubility and water dispersivity of inclusion compound of β-cyclodextrin with(Z)-8-dodecylene-1-ol acetate(Z8-12：Ac)were studied by equilibrium method and turbidimetry.The results showed that at the room temperature, the solubility of the inclusion compound was 0.790 0 g/L and the solubility of Z8-12：Ac could increase to 0.049 4 g/L.The inclusion compound formed a stable emulsion in water.The relative dispersion of the inclusion compound was 57.94%,in the buffer solutions with pH value of 8,and the dispersion amount of Z8-12：Ac increased to 0.375 9 g/L.

β-cyclodextrin;(Z)-8-dodecylene-1-ol acetate;inclusion compound;Grapholitha molesta Busck;water dispersivity

TQ 450.4＋2

A

10.3969/j.issn.1671-5284.2016.06.007

2016-07-07；

2016-07-22

國(guó)家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（201103024）；山西農(nóng)業(yè)大學(xué)引進(jìn)人才科研啟動(dòng)項(xiàng)目（412576）；山西省自然科學(xué)基金（2013011032-1）

杜少芳（1992—），女，山西省忻州市人，碩士研究生。研究方向:生物化學(xué)分析。E-mail:dsfm1115@126.com

劉金龍（1970—），男，山西省運(yùn)城市人，教授，主要從事化學(xué)生態(tài)學(xué)研究。E-mail:shxljl269@126.com