40%葉菌唑·咪鮮胺懸乳劑的配方研究

董立峰，莊 倩，苑 璐，于金山

(1.青島金爾農(nóng)化研制開發(fā)有限公司，山東 青島 266300；2.國(guó)合通用(青島)測(cè)試評(píng)價(jià)有限公司，山東 青島 266000)

多年來小麥赤霉病一直是為害小麥的主要病害，在我國(guó)各主要小麥產(chǎn)區(qū)發(fā)病愈來愈嚴(yán)重。目前，我國(guó)在小麥赤霉病的防治上采取以農(nóng)業(yè)防治結(jié)合抗病品種為基礎(chǔ)，以藥劑防治為主。從登記產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來看，產(chǎn)品依然集中在苯并咪唑類及三唑類，由于長(zhǎng)時(shí)間單一或重復(fù)使用導(dǎo)致赤霉菌株產(chǎn)生了抗藥性。因此，新的藥劑組合成為未來發(fā)展的必然趨勢(shì)。

葉菌唑(metconazole)是由日本吳羽化學(xué)公司與美國(guó)巴斯夫共同開發(fā)的一種新型、廣譜內(nèi)吸性三唑類殺菌劑，其作用機(jī)理為麥角甾醇生物合成中C-14脫甲基化酶抑制劑。原藥為亮象牙色無味粉末狀固體，熔點(diǎn)100～108.4 ℃，20 ℃水中溶解度15 mg/L，有很好的熱穩(wěn)定性和水解穩(wěn)定性[1-4]。

咪鮮胺(prochloraz)是一種無內(nèi)吸作用、具有一定傳導(dǎo)性的咪唑類廣譜殺菌劑，通過抑制甾醇的生物合成而發(fā)揮防效。原藥為琥珀色或橙黃色結(jié)晶固體，熔點(diǎn)46～49 ℃，25 ℃水中溶解度34.4 mg/L，具有保護(hù)和鏟除作用，對(duì)多種作物由子囊菌和半知菌引起的病害具有明顯的防效。

懸乳劑(SE)是由懸浮液(固體/液體)和乳狀液(液體/液體)混合而成的、以水為連續(xù)相的分散體系，兼具懸浮劑和水乳劑的特點(diǎn)，高閃點(diǎn)、不易燃、抗飄移，對(duì)環(huán)境較為安全，有效成分粒徑較小，生物活性更高。懸乳劑將多種不相容的農(nóng)藥活性成分進(jìn)行有效復(fù)配組合，成為改善藥效、擴(kuò)大應(yīng)用范圍和延緩抗藥性的重要手段之一[5]。雖然葉菌唑與咪鮮胺均為甾醇生物合成的抑制劑，但作用于真菌細(xì)胞膜麥角甾醇合成通路的不同環(huán)節(jié)，活性譜差別較大。因此，結(jié)合2 者物化性質(zhì)并通過大量的試驗(yàn)和探索，采用直接乳化法制備40%葉菌唑·咪鮮胺懸乳劑。

1 材料與方法

1.1 原藥與助劑

95%葉菌唑原藥(安道麥輝豐江蘇有限公司)；97%咪鮮胺原藥(江西匯和化工有限公司)；表面活性劑：Agrilan788、500LQ(南京捷潤(rùn)科技有限公司)，SK-92FS1、SK-34SC (上海星飛化工有限公司)，G5000(英國(guó)禾大化工中國(guó)公司)，F(xiàn)D(南通德益化工有限公司)，F(xiàn)TRT E1045、E-107B(廣州方中化工有限公司)，3805R、3806R(河南恒盛潤(rùn)民生物科技有限公司)；防凍劑：乙二醇、丙二醇、丙三醇、尿素(均市售)；增稠劑：黃原膠(山東阜豐發(fā)酵有限公司)、硅酸鎂鋁(蘇州中材礦物材料有限公司)；溶劑：溶劑油100#、150#、200#(江蘇華倫化工有限公司)，油酸甲酯(江蘇豐倍生物科技有限公司)；消泡劑：ZY-67750(上海梓意化工有限公司)；防腐劑：卡松(陶氏化學(xué)中國(guó)有限公司)；水：去離子水(自產(chǎn))。

1.2 儀器設(shè)備

SDF400 實(shí)驗(yàn)分散砂磨機(jī)(安徽博進(jìn)化工機(jī)械有限公司)；FJ-200 高速分散均質(zhì)機(jī)(上海標(biāo)本模具廠)；PHS-3E 精密pH 計(jì)(上海雷磁儀器廠)；101-3AB 恒溫鼓風(fēng)干燥箱(天津市泰斯特儀器有限公司)；BT-9300ST 激光粒度儀(丹東百特儀器有限公司)；1200 型高效液相色譜儀(安捷倫科技中國(guó)有限公司)；NDJ-9S 數(shù)顯旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)(上海力辰邦西儀器科技有限公司)；DP-2 噴霧粒度分析儀(珠海歐美克儀器有限公司)；BCD-218WDPD 冰箱(青島海爾電冰箱有限公司)；DCAT15 表面張力測(cè)定儀(北京奧德利諾儀器有限公司)。

1.3 制備方法

加工工藝采用直接乳化法。將葉菌唑原藥、助劑及水等剪切均勻后倒入砂磨缸內(nèi)，進(jìn)行砂磨制得懸浮液(粒徑D90≤5 μm)[6]，由咪鮮胺、乳化劑和溶劑混合成油相。將油相置于均質(zhì)機(jī)中進(jìn)行剪切，在剪切中將懸浮液緩慢加入，再加入消泡劑，最后剪切得到均一、分散性、乳化性良好的懸乳劑。

1.4 懸乳劑性能測(cè)試

葉菌唑、咪鮮胺的含量及懸浮率均采用高效液相色譜法進(jìn)行檢測(cè)，pH、分散穩(wěn)定性、持久起泡性、傾倒性、熱儲(chǔ)穩(wěn)定性、冷儲(chǔ)穩(wěn)定性及黏度等指標(biāo)的測(cè)定方法均參照懸浮劑質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢測(cè)方法進(jìn)行[7-9]。

1.5 藥效試驗(yàn)

1.5.1 試驗(yàn)地概況

于2022年5-7月在山東威海南海新區(qū)澤庫(kù)鎮(zhèn)小麥田開展田間試驗(yàn)，近年來該地塊小麥赤霉病較為嚴(yán)重，土壤為砂壤土，有機(jī)質(zhì)含量中等，pH 為7.9。

1.5.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)40%葉菌唑·咪鮮胺懸乳劑、40%咪鮮胺水乳劑(市售)、430 g/L 戊唑醇懸浮劑(市售)、40%咪鮮胺·戊唑醇懸乳劑(市售)及清水空白對(duì)照共5 個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3 次，共設(shè)15 個(gè)小區(qū)，每小區(qū)面積為4 m2，隨機(jī)區(qū)組排列，各藥劑稀釋1 000 倍液噴霧防治。于施藥后7、30 d 各進(jìn)行1 次調(diào)查，分級(jí)記錄小麥的病穗數(shù)，計(jì)算病情指數(shù)及防效，調(diào)查方法為每區(qū)對(duì)角線取5 點(diǎn)(每點(diǎn)50 穗)，分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及數(shù)據(jù)處理方法參照《農(nóng)藥田間藥效試驗(yàn)準(zhǔn)則》[10-11]。

1.6 表面張力測(cè)定

采用吊環(huán)法測(cè)定藥液的表面張力[12]，每個(gè)樣品重復(fù)3 次，取平均值。

1.7 黏附力測(cè)定

打開DCAT15 表面張力測(cè)定儀測(cè)試軟件，將測(cè)量黏附力的附件(1 根長(zhǎng)桿，一端有1 個(gè)黃白色小圓片和1 個(gè)金屬小圓環(huán))放入儀器，用微量進(jìn)樣器或者移液槍在環(huán)上注射液滴，液滴需掛在環(huán)上，要有一定高度，并設(shè)置相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)。按照儀器指示開始實(shí)驗(yàn)，儀器會(huì)自動(dòng)上升樣品臺(tái)，使固體觸碰到液滴，并擠壓，然后拉離表面，在窗口右邊會(huì)得到樣品臺(tái)距離和天平重量的關(guān)系圖。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后得到液滴拉離固體表面時(shí)承受的最大的拉力，即黏附力。每個(gè)樣品重復(fù)3 次，取平均值。

1.8 霧滴大小及分布測(cè)定

按照稀釋倍數(shù)提前配制所需藥液備用。⑴打開DP-02 噴霧粒度分析儀測(cè)試軟件，在“手動(dòng)測(cè)量”菜單快速設(shè)置測(cè)量參數(shù)。⑵單擊“手動(dòng)測(cè)量”菜單下的“系統(tǒng)對(duì)中”，點(diǎn)擊“自動(dòng)對(duì)中”。⑶單擊“手動(dòng)測(cè)量”菜單下的“開始”，軟件自動(dòng)進(jìn)行背景測(cè)量。⑷測(cè)完背景后，當(dāng)看到提示添加樣品時(shí)，點(diǎn)擊“加樣(噴霧)”。⑸加樣后，單擊“手動(dòng)測(cè)量”菜單下的“測(cè)樣”，在窗口右側(cè)可以看到本次的測(cè)量記錄。⑹每個(gè)樣品重復(fù)3 次取平均值。

霧滴尺寸分布跨度(S)的計(jì)算公式：

2 結(jié)果與分析

2.1 潤(rùn)濕分散劑的篩選

潤(rùn)濕分散劑在懸乳劑加工過程中起著對(duì)固體粒子表面進(jìn)行潤(rùn)濕分散的作用。由于影響懸乳劑穩(wěn)定性的另一個(gè)問題是乳狀液的加入使得粒子表面缺失表面活性劑，易引起固體分散體系的不穩(wěn)和絮凝。因此，合適的潤(rùn)濕分散劑對(duì)懸乳劑體系的穩(wěn)定至關(guān)重要，對(duì)粒徑和粒度分布均有重要影響。通過對(duì)多種潤(rùn)濕分散劑進(jìn)行篩選，最終選定G5000與Agrilan788組合使用，使用量為2%+3%，所得制劑性能相對(duì)良好(表1、2)。

表1 潤(rùn)濕分散劑種類的篩選

表2 G5000 與Agrilan788 的用量篩選

2.2 溶劑的篩選

咪鮮胺原藥常溫狀態(tài)下呈固體狀態(tài)，需添加溶劑使其溶解，對(duì)溶劑油100#、150#、200#及油酸甲酯進(jìn)行篩選試驗(yàn)。綜合溶解度、黏度、安全性等多項(xiàng)因素考慮，選擇溶劑油150#作為咪鮮胺的溶劑，用量為8%。

2.3 乳化劑的篩選

對(duì)于懸乳劑總體穩(wěn)定性而言，提供穩(wěn)定的乳狀液是非常關(guān)鍵的。用溶劑油150#使咪鮮胺完全溶解，通過對(duì)不同乳化劑進(jìn)行篩選，使用量為6%，最終選定FTRT E1045 為乳化劑(表3)。

表3 乳化劑種類的篩選

2.4 增稠劑的篩選

懸乳劑是熱力學(xué)不穩(wěn)定的分散體系，其黏度是影響產(chǎn)品貯存穩(wěn)定性的一個(gè)重要因素。增稠劑在流動(dòng)性良好的條件下可適當(dāng)增加體系的黏度。因此，在制劑中加入適量增稠劑，可有效改善析水、分層現(xiàn)象。由表4 可見：當(dāng)黃原膠∶硅酸鎂鋁=1∶9，用量為1.0%時(shí)基本無析水，流動(dòng)性和傾倒性均優(yōu)。

表4 增稠劑的篩選

2.5 防凍劑的篩選

水基化制劑在低溫下易于結(jié)凍，出現(xiàn)析出結(jié)晶、結(jié)塊、分層或破乳等不良現(xiàn)象，添加防凍劑可確保制劑的物理穩(wěn)定性，保證產(chǎn)品質(zhì)量。通過對(duì)乙二醇、丙二醇、丙三醇和尿素等進(jìn)行篩選，最終選用價(jià)格較低、對(duì)環(huán)境安全且性能優(yōu)異的丙二醇作為防凍劑，使用量為5%。

2.6 最佳配方的確定

通過潤(rùn)濕分散劑、溶劑、乳化劑等的篩選，最終確定40%葉菌唑·咪鮮胺懸乳劑的優(yōu)化配方：葉菌唑10%、咪鮮胺30%、溶劑油150#8%、G5000 2%、Agrilan788 3%、FTRT E1045 6%、黃原膠0.1%、硅酸鎂鋁0.9%、丙二醇5%、卡松0.2%、消泡劑0.2%，去離子水補(bǔ)至100%。該產(chǎn)品各項(xiàng)性能指標(biāo)均合格(表5、6)。

表5 40%葉菌唑·咪鮮胺懸乳劑的控制指標(biāo)及檢測(cè)結(jié)果

表6 40%葉菌唑·咪鮮胺懸乳劑儲(chǔ)前、儲(chǔ)后含量和懸浮率變化

2.7 應(yīng)用及霧化性能測(cè)定

按照優(yōu)選配方制備40%葉菌唑·咪鮮胺懸乳劑試樣，將其分別稀釋500、1 000、1 500 倍，在相同條件下測(cè)定稀釋藥液的表面張力、固-液界面黏附力、霧滴粒徑及分布等情況。隨著藥液濃度降低，表面張力逐漸增大，固-液界面黏附力最大值隨之變小，霧滴粒徑隨之變大。藥效與農(nóng)藥劑量傳遞效率有關(guān)，高效對(duì)靶沉積是提高農(nóng)藥利用效率的前提和關(guān)鍵，霧滴粒徑對(duì)靶標(biāo)沉積分布影響較大，霧滴太小易蒸發(fā)、飄移，霧滴太大易彈跳滑落，檢測(cè)結(jié)果見表7。

表7 40%葉菌唑·咪鮮胺懸乳劑稀釋藥液的表面張力、黏附力、霧滴粒徑及分布情況

2.8 田間藥效

田間藥效結(jié)果表明，藥后7、30 d，40%葉菌唑·咪鮮胺懸乳劑1 000 倍液對(duì)小麥赤霉病的防效均優(yōu)于其他對(duì)照藥劑，施藥30 d 后防效達(dá)93%以上(表8)。復(fù)配藥劑的防效均優(yōu)于單劑，說明不同有效成分合理組合會(huì)產(chǎn)生增效的作用，還可以延緩抗藥性和擴(kuò)大防治譜。另外，從數(shù)據(jù)上也反映出該地塊已對(duì)常規(guī)藥劑產(chǎn)生了一定的抗藥性。

表8 40%葉菌唑·咪鮮胺懸乳劑對(duì)小麥赤霉病的防治效果

3 結(jié) 論

當(dāng)今市場(chǎng)上防控小麥赤霉病最有效的方法還是化學(xué)藥劑防治。本文通過篩選各種助劑，采用直接乳化法得到了40%葉菌唑·咪鮮胺懸乳劑的優(yōu)選配方，該制劑冷儲(chǔ)、熱儲(chǔ)穩(wěn)定性較優(yōu)，無析水、分層或沉淀等不良情況。在配制稀釋液時(shí)，需考慮藥劑稀釋的有效濃度，濃度太低達(dá)不到防效，濃度太高則造成浪費(fèi)，因此選擇合適的稀釋倍數(shù)對(duì)藥效發(fā)揮具有重要意義。田間藥效結(jié)果表明：40%葉菌唑·咪鮮胺懸乳劑1 000 倍液藥后7、30 d 對(duì)小麥赤霉病的防效分別達(dá)83.3%和93.8%，優(yōu)于其他藥劑，說明2 者科學(xué)復(fù)配可提高藥效，延緩抗藥性，延長(zhǎng)持效期，可有效減少農(nóng)藥的施用量，為作物防病、增產(chǎn)提供了新的方案。