米糠提取活性成分C30水乳劑的研發(fā)及其對(duì)煙草腋芽抑制效果的探究

＊周建云 刁朝強(qiáng) 黃寧 祝斌 李培強(qiáng) 廖勇*

（1.貴州省煙草公司貴陽(yáng)市公司 貴州 550001 2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院 山東 271018）

農(nóng)藥的使用在作物生長(zhǎng)中有著舉足輕重的地位，現(xiàn)如今，由于農(nóng)藥的巨大使用量和應(yīng)用廣泛性，農(nóng)藥的綠色水基化成為了農(nóng)藥發(fā)展的重要方向[1]。水乳劑是指通過(guò)把不溶于水的液體或固體原藥溶于少量有機(jī)溶劑后，在表面活性劑的作用下將不溶于水的溶劑分散在水中，是對(duì)環(huán)境友好的綠色農(nóng)藥制劑[2]。水乳劑既減少了應(yīng)用成本，也提高了農(nóng)藥實(shí)際的藥效作用[3]。

針對(duì)煙草抑芽劑殘留超標(biāo)突出問(wèn)題[4]，本研究從天然植物材料中提取、分離具有觸殺或內(nèi)吸作用的植物源抑芽活性成分。通過(guò)調(diào)控、優(yōu)化劑型參數(shù)，研發(fā)物理、化學(xué)性能穩(wěn)定，易于抑芽劑藥效發(fā)揮的綠色劑型。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行田間驗(yàn)證和優(yōu)化，獲得了米糠C30抑芽水乳劑的大田藥效數(shù)據(jù)，該研究對(duì)綠色抑芽劑的技術(shù)體系的建立具有一定意義。

1.試驗(yàn)材料與方法

(1)試驗(yàn)材料及儀器

米糠C30水乳劑、米糠蠟糊、去離子水、Ca(OH)2、丙酮、CaCl2。

溶劑：甲苯、二甲苯、環(huán)己酮、DMF、NMP。

乳化劑：BY125、AEO-9、OEP-98、NP-10、ODEP-98、601、OP-10、Tween-80。

分散劑：聚羧酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽、烷基萘磺酸鹽、甲醛縮合物、無(wú)機(jī)鹽。

回流裝置、蒸餾裝置、索式提取器、BT-9300S型激光粒度儀，珠海真理儀器有限公司；waters600高效液相色譜儀，杭州瑞析科技有限公司；DFZ-6030A型真空干燥箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；D-500型高剪切均質(zhì)乳化機(jī)，德國(guó)維根斯公司；DCATS Version 4表面張力儀，德國(guó)Dataphysics；JC2000C2接觸角測(cè)量?jī)x，上海中辰儀器有限公司；PHS-3C型pH計(jì)，上海精科儀器有限公司。

(2)試驗(yàn)方法

①米糠C30活性成分的制備

將米糠蠟糊均勻分散到丙酮溶液中，之后將溶液離心后收集固體糠蠟和上清液，將固體糠蠟在60℃下真空干 燥24h。

取10g糠蠟加入到20ml去離子水中，加熱使糠蠟完全熔化之后加入100ml的稀NaOH溶液加熱，沸騰后并回流30 min。收集熱溶液并加入飽和CaCl2水溶液反應(yīng)3h，用熱水沖洗至pH為中性并在60℃下干燥，收集粉末。使用丙酮溶液進(jìn)行索氏提取，12h后收集提取液，熱溶液冷卻到室溫，過(guò)濾得到晶體，60℃下干燥。將產(chǎn)物通過(guò)層析分離，得到一種碳鏈為C30的主要產(chǎn)物。

②水乳劑的制備

按實(shí)驗(yàn)探究所得配比，稱取溶劑和分散劑和乳化劑，混合攪拌均勻，稱取一定量的米糠C30活性成分按比例加入并進(jìn)行高速剪切，達(dá)到粒徑細(xì)度要求后出料，開(kāi)始測(cè)試。

③水乳劑煙草腋芽抑制生長(zhǎng)試驗(yàn)

A.試驗(yàn)材料

供試煙草品種：云煙87號(hào)；供試地點(diǎn)：貴州、山東、福建。供試藥劑：4%米糠C30水乳劑；對(duì)照藥劑：25%氟節(jié)胺乳油。

B.試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)方法：利用接觸角測(cè)量?jī)x和表面張力儀測(cè)量水乳劑在處理煙草葉芽的接觸角以及表面張力，評(píng)價(jià)水乳劑的潤(rùn)濕性能。（接觸角測(cè)量范圍：0～180°；測(cè)量精度為±0.1°，分辨率：±0.01°。表面界面張力測(cè)量范圍：1×10-2～ 2×103mN/m；分辨率±0.01mN/m。）

通過(guò)分散劑與米糠C30混合，產(chǎn)生明顯分層則相容性差，存在不明顯分層則相容性良，無(wú)分層則相容性好。

加入分散劑后，觀察試劑外觀，若出現(xiàn)明顯沉淀則說(shuō)明分散性差，溶劑中有較大的絮狀凝團(tuán)，而無(wú)明顯沉淀，說(shuō)明分散性良，若試劑表面外觀均勻，細(xì)小粒子懸浮于溶劑中而不沉淀，說(shuō)明分散性較好。

以4%米糠C30水乳劑（稀釋10倍）為示范藥劑，以25%氟節(jié)胺乳油（稀釋100倍）對(duì)比藥劑進(jìn)行煙草抑芽試驗(yàn)，于打頂后24h內(nèi)進(jìn)行施藥，藥液用量均為20mL/株，采用杯淋法施藥。

示范田選擇易于觀察管理的田塊，田塊肥力中等、適合灌溉、整體土壤質(zhì)量與當(dāng)?shù)匾恢拢∠x(chóng)害發(fā)生情況能代表當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平，以便于試驗(yàn)結(jié)果能在當(dāng)?shù)赝茝V應(yīng)用。

2.結(jié)果與分析

(1)水乳劑的制備

①溶劑的篩選

對(duì)多種有機(jī)溶劑甲苯、二甲苯、環(huán)己酮、DMF和NMP進(jìn)行篩選，觀察結(jié)果發(fā)現(xiàn)，二甲苯[5]、環(huán)己酮、DMF[6]的溶解性更大。另外二甲苯作為溶劑極性合適，便于乳化劑匹配，所以選擇二甲苯作為溶劑使用。

在經(jīng)過(guò)冷藏處理后觀察到，二甲苯25%時(shí)體系是渾濁的，在15%時(shí)是清澈不渾濁的，13.3%時(shí)依然保持透明狀態(tài)。多次平行試驗(yàn)后，最終選擇二甲苯的用量為15%。

②乳化劑的篩選

通過(guò)對(duì)比不同乳化劑[7]的常溫和熱貯冷藏試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)[8]，乳化劑BY125、AEO-9、OEP-98、NP-10、ODEP-98、601、OP-10、Tween-80在乳化米糠C30活性成分時(shí)表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。根據(jù)進(jìn)一步的研究實(shí)驗(yàn)表明，BY125、OEP-98、ODEP-98、601、OP-10、Tween-80等作為乳化劑時(shí)，所得試劑表現(xiàn)出較差的乳化分散性，以AEO-9與NP-10質(zhì)量比例3:2進(jìn)行配比，在常溫與熱貯冷藏條件下兩周后外觀均勻不分層、有著良好的分散性。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)乳化劑用量為8%時(shí)成本和性能達(dá)到最佳平衡，研究結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 乳化劑種類及含量的篩選

③分散劑的篩選

分散劑的選用主要需要觀察分散劑與米糠油的相容性、分散性以及熱貯的穩(wěn)定性[9]，從表2中可以看到分散劑效果較好的為烷基萘磺酸鹽，較優(yōu)用量為5%。

表2 分散劑種類及含量的篩選

(2)水乳劑性能測(cè)試

通過(guò)以上測(cè)試，選取最優(yōu)的水乳劑的配方[10]：15%含量的二甲苯為溶劑，6% AEO-9與2% NP-10以質(zhì)量比3:2復(fù)配為乳化劑，5%含量的烷基萘磺酸鹽為分散劑，以及4%含量的米糠提取物。進(jìn)而進(jìn)行熱貯和冷藏的測(cè)試，觀察其分解率和外觀的變化情況。

①熱貯穩(wěn)定性測(cè)試

由表3可知，4%米糠水乳劑在熱貯穩(wěn)定性測(cè)試后表現(xiàn)出外觀均勻、流動(dòng)性良好、性質(zhì)穩(wěn)定的特點(diǎn)，并且分解率小于4%，說(shuō)明具有良好的穩(wěn)定性[11]。

表3 熱貯穩(wěn)定性測(cè)試

②低溫穩(wěn)定性測(cè)試

由表4可知，4%米糠水乳劑低溫冷藏后，外觀合格，分解率小于2.5%，乳化分散性較好，恢復(fù)室溫后還原冷藏前狀態(tài)較好。

表4 低溫穩(wěn)定性測(cè)試

③凍融穩(wěn)定性測(cè)試

由表5可知，4%米糠水乳劑凍融冷藏后，外觀合格，分解率小于1.5%，乳化分散性較好[12]，恢復(fù)室溫后還原凍融前狀態(tài)較好。

表5 凍融穩(wěn)定性測(cè)試

(3)米糠C30水乳劑對(duì)煙草腋芽的抑制效果

①米糠C30水乳劑的接觸角和表面張力

通過(guò)測(cè)量水乳劑的接觸角[13]和表面張力[14]，得到測(cè)量結(jié)果如表6。其中，水乳劑的接觸角為13.25°±0.02°，表面張力為26.97mN/m±0.04mN/m，表面張力乳化劑處理葉芽時(shí)表現(xiàn)出較小的接觸角和表面張力。接觸角越小，表面張力越小，潤(rùn)濕性越好。結(jié)果表明乳化劑配伍具有顯著的親水性能[15]，水乳劑在葉芽表面的潤(rùn)濕效果較好，說(shuō)明水乳劑可以更好的吸收作用于葉芽。

表6 米糠C30水乳劑處理煙草葉芽的接觸角和表面張力

②不同處理對(duì)煙草的抑芽率影響

統(tǒng)計(jì)不同區(qū)域煙草的發(fā)芽數(shù)，得出不同處理下抑芽劑的抑芽率，結(jié)果如表7，其中（T1-T3為4%植物源抑芽劑不同取樣點(diǎn)煙草的發(fā)芽數(shù)，T4-T6為25%氟節(jié)胺不同取樣點(diǎn)煙草的發(fā)芽數(shù)，CK為未使用抑芽劑的數(shù)據(jù)）。米糠C30水乳劑處理煙草的抑芽率在施藥10d后為99.4%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于市場(chǎng)常用抑芽劑氟節(jié)胺的抑芽率（77.2%）。在施藥20d后，米糠C30水乳劑的抑芽率為82.31%，仍高于氟節(jié)胺（74.96%）的抑芽效果。施藥30d后，米糠C30水乳劑的抑芽率為54.86%，低于同期的氟節(jié)胺（66.66%）的抑芽率，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得，米糠C30水乳劑對(duì)煙草腋芽有著一定的抑芽性能，同時(shí)米糠C30水乳劑為觸殺型抑芽劑，施藥后短期內(nèi)抑芽效果顯著，持效期低于傳統(tǒng)氟節(jié)胺的抑芽效果。

表7 不同處理的抑芽率

③不同處理對(duì)煙草腋芽重量的影響

采摘每株煙草的腋芽并對(duì)其進(jìn)行稱重，得到不同區(qū)域范圍內(nèi)的腋芽抑制效果見(jiàn)表8。其中T1-T3為4%米糠C30水乳劑不同取樣點(diǎn)抑芽數(shù)據(jù)，T4-T6為氟節(jié)胺不同取樣點(diǎn)抑芽數(shù)據(jù)，CK為未使用抑芽劑數(shù)據(jù)。

表8 不同處理抑芽效果

由表8中可以看出，米糠C30水乳劑具有較好的抑芽效果，尤其是施藥后20d內(nèi)，由于其觸殺效果的存在，表現(xiàn)出明顯優(yōu)于氟節(jié)胺[16]的效果，施藥10d時(shí)，3個(gè)不同取樣地點(diǎn)中，兩個(gè)表現(xiàn)出100%抑芽率，另一取樣點(diǎn)抑芽率也高達(dá)97.7%。施藥30d時(shí)，氟節(jié)胺的抑芽效果略高于米糠C30水乳劑，但均能保證煙株的正常生長(zhǎng)。隨著煙株腋芽處藥液的流失，觸殺型4%米糠C30水乳劑抑芽效果明顯低于內(nèi)吸性的氟節(jié)胺。

3.結(jié)論與討論

本研究利用米糠蠟糊提取米糠C30活性成分，制備出抑制煙草腋芽生長(zhǎng)的水乳劑，通過(guò)冷藏?zé)豳A試驗(yàn)條件篩選出溶劑、乳化劑和分散劑的最佳比例，并進(jìn)一步確定了其最佳用量。明確了水乳劑的組成為15%含量的二甲苯為溶劑，6% AEO-9與2% NP-10以質(zhì)量比3:2復(fù)配為乳化劑，5%含量的烷基萘磺酸鹽為分散劑，4%含量的米糠提取物C30。使用以上配比所制備的水乳劑性質(zhì)穩(wěn)定，并且本配方制備的水乳劑在生產(chǎn)中具有快捷簡(jiǎn)單、穩(wěn)定保質(zhì)、外觀均勻的特點(diǎn)，有很高的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用價(jià)值。將所制備的水乳劑進(jìn)行抑制煙草腋芽生長(zhǎng)試驗(yàn)，表明4%米糠C30水乳劑對(duì)煙草腋芽的生長(zhǎng)具有顯著的抑制效果。