梨小食心虫性诱剂与_环糊精包合物的水分散性能研究

研究与开发 梨小食心虫性诱剂与 环糊精包合物的 水分散性能研究 杜少芳 1 刘金龙1 薛小连1 马瑞燕2 荆小院3 1 山西农业大学 文理学院化学生态研究所 山西太谷 030801 2 山西农业大学 农学院 山西太谷 030801 3 山西 农业大学 生命科学学院 山西太谷 030801 摘要 在成功制备了 环糊精与顺 8 十二碳烯醇乙酸酯 Z8 12 Ac 包合物基础上 采用平衡法 和浊度法测定了 环糊精与Z8 12 Ac包合物的溶解度和水分散性 结果表明 室温条件下 包合物 溶解度为0 790 0 g L Z8 12 Ac在水中的溶解度提高到0 049 4 g L 该包合物可在水中形成较稳 定的乳浊液 在pH值为8时静置12 h 包合物乳浊液的相对分散量可达57 94 Z8 12 Ac在水中的 分散量为0 375 9 g L 关键词 环糊精 顺 8 十二碳烯醇乙酸酯 包合物 梨小食心虫 水分散性 中图分类号 TQ 450 4 2文献标志码 Adoi 10 3969 j issn 1671 5284 2016 06 007 Study on the Water Dispersivity of Inclusion Compound of 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 Abstract The solubility and water dispersivity of inclusion compound of 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 Key words cyclodextrin Z 8 dodecylene 1 ol acetate inclusion compound Grapholitha molesta Busck water dispersivity 收稿日期 2016 07 07 修回日期 2016 07 22 基金项目 国家公益性行业 农业 科研专项 201103024 山西农业大学引进人才科研启动项目 412576 山西省自然科学基金 2013011032 1 作者简介 杜少芳 1992 女 山西省忻州市人 硕士研究生 研究方向 生物化学分析 E mail dsfm1115 通讯作者 刘金龙 1970 男 山西省运城市人 教授 主要从事化学生态学研究 E mail shxljl269 梨小食心虫 Grapholitha molesta Busck 是我国 许多果区的常发性重要害虫 1 自1965年George等 从梨小食心虫雌蛾腹部分离得到梨小食心虫性信 息素以来 性诱剂作为监测和无公害防治梨小食心 虫的手段已得到广泛应用 2 3 梨小食心虫性诱剂的 主要成分为顺 8 十二碳烯醇乙酸酯 Z8 12 Ac 4 结构见图1 在实际应用中 尤其在迷向法防治时 因其剂量极小 易挥发 导致释放量难以控制 5 7 而 且Z8 12 Ac为非极性有机化合物 因而在载体选用 方面存在一定局限性 为解决以上实际问题 制备 了 环糊精 CD 与Z8 12 Ac的包合物 并通过红 外光谱 薄层色谱等手段对其进行了表征 皆证实 了包合物的形成 所得白色细粒状固体包合物不 会影响Z8 12 Ac的生物活性 另文发表 8 由于客 第 15 卷 第 6 期 2016 年 12 月 现 代 农 药 Modern Agrochemicals Vol 15No 6 Dec 2016 现 代 农 药第 15 卷 第 6 期现 代 农 药 体分子Z8 12 Ac的嵌入使得 CD的水溶性发生了改 变 包合物在水中易形成均匀乳浊液 为进一步弄清 该包合物在水中的分散特性 采用平衡法和浊度法 测试了此包合物的溶解度与分散量 拓宽了梨小食 心虫性诱剂产品的载体或基质的选择范围 为研发 性诱剂产品的新剂型提供依据 1实验部分 1 1仪器与试剂 UV1100型紫外 可见分光光度计 北京恒奥德 仪器仪表有限公司 AR224CN型电子天平 上海奥 豪斯仪器有限公司 90 3型磁力加热搅拌器 常州 国华电器有限公司 TGL 21M高速冷冻离心机 长 沙湘智离心机仪器有限公司 Z8 12 Ac与 CD包合物 Z8 12 Ac在包合物中 的质量分数为6 25 山西农业大学实验室制 2次 蒸馏水 Na2HPO4 NaH2PO4 0 2 mol L 缓冲液 Na2HPO4 柠檬酸 0 2 mol L 缓冲液 1 2Z8 12 Ac与 CD包合物溶解度的测定 1 2 1平衡法测定包合物溶解度 参照张莉华等 9 与李伟等 10 方法 在带有恒温夹 套的烧杯中加入25 00 mL 2次蒸馏水 于实验室温 度 18 下加入过量的固体包合物0 050 0 g 使用 磁力搅拌器恒温下持续搅拌 直至包合物与溶液之 间达到溶解平衡后 停止搅拌 迅速将其转移至离 心管中 3 500 r min离心10 min 使未溶解的包合物 沉积到溶液底部 倾去上部清液 干燥不溶物 称 重 计算其在此温度下的溶解度s g L 重复测定5 次 取平均值 s g L 1 m1 m2 1 000 V 式中 m1为包合物的加入量 g m2为离心后所得不溶物 的质量 g V为溶液的体积 mL 1 2 2包合物细度对溶解度的影响 将固态包合物研磨3 5 min 使其呈均匀粉末 状 准确称取0 050 0 g包合物 采用上述方法测定其 溶解度 1 3包合物乳浊液的制备及影响因素 1 3 1包合物乳浊液的制备 在实验室温度 18 下 准确称取0 060 0 g固 体包合物置于25 00 mL的2次蒸馏水中 采用磁力搅 拌器持续恒温搅拌使其均匀 静置一段时间待其分 层 得包合物乳浊液 取上层乳浊液 采用比浊法进 行溶液吸光度测试分析 1 3 2静置时间对包合物水分散性的影响 称取0 060 0 g包合物分散到2次蒸馏水中 按照 1 3 1操作搅拌均匀后 平行量取3份5 00 mL混合液 于试管中 静置至所设时间后 取上层乳浊液在入 射光波长为580 nm处测定吸光度 取平均值 设计 静置时间分别为0 5 1 2 4 6 8 10 11 12 13 5 14 5 16 h 1 3 3pH值对包合物水分散性的影响 称取0 200 0 g包合物分散到250 0 mL 2次蒸馏 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号试管中 然后依次向1 5号试管中加入 2 00 mL pH值为2 0 4 0 6 0 7 0 8 0的Na2HPO4 NaH2PO4 0 2 mol L 缓冲液 6 7号试管中分别加 入2 00 mL pH值为 9 5 10 0的Na2HPO4 柠檬酸 0 2 mol L 缓冲溶液 8号管中溶液作为参比液加入2 00 mL 2次蒸馏水 将各溶液摇匀后静置12 h 在 为 580 nm处测定上层乳浊液的吸光度 1 4包合物乳浊液分散量的测定 准确称取包合物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次蒸馏水 中 分别加入2 00 mLpH值为8 0的Na2HPO4 NaH2PO4 0 2 mol L 缓冲液 摇匀 静置12 h 然后 在3 500 r min条件下离心20 min 倾去上层液 于40 烘干 不溶物 称重 按下式计算包合物分散量D g mL 与 相对分散量 重复实验3次 D g mL 1 m1 m2 V m1 m2 m1 100 式中 m1为包合物的加入量 g m2为不溶物的质量 g V为溶液的体积 mL 2结果与讨论 2 1包合物在水溶液中的溶解度测定 2 1 1包合物溶解度测定 实验室条件 18 下 在25 00 mL 2次蒸馏水 中加入 CD与Z8 12 Ac的包合物后 按照1 2 1中的 方法测得其溶解度为0 790 0 g L Z8 12 Ac在包合 物中所占比例为6 25 故可得知25 00 mL双蒸水中 溶解的Z8 12 Ac为1 234 mg Z8 12 Ac本身在水溶 液中不溶 利用 CD 外亲水 内疏水 的特性包合 Z8 12 Ac后 使其在水溶液中有了一定的溶解度 图1Z8 12 Ac的结构 26 2016 年 12 月 图2静置时间对包合物上清液吸光度的影响 Z8 12 AC在水中的溶解度为0 049 4 g L 2 1 2包合物细度对溶解度的影响 按照1 2 1的方法 CD与Z8 12 Ac包合物研磨 后在水中的溶解度为0 776 0 g L 使用SPSS 20 0软件 分析研磨后的包合物溶解度与未研磨的包合物溶 解度 进行独立样本t检验 F 0 065 P 0 05 接受 方差齐性的原假设 在方差齐性条件下 经双侧t检 验 t 2 023 P 0 05 差异不具有显著性 表明研磨 后包合物的溶解度与未研磨包合物的溶解度没有 显著差异 固态包合物的颗粒大小对包合物在水中 的溶解度影响不大 虽然 CD与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 但是若实 际应用中直接使用该包合物水溶液 其溶解度仍相 对较小 因此 制备包合物乳浊液 并对其水分散性 进行了测定 2 2包合物水分散性的测定 2 2 1静置时间对包合物水分散性的影响 由图2可知 静置时间越短 上清液的吸光度 浑浊度 越大 即一定体积水溶液中分散的包合物 越多 故溶液吸光度不稳定 上清液静置1 6 h时 其吸光度趋于稳定 出现平台 静置达8 h后 吸光度 值开始逐渐减小 静置11 5 16 h 分散体系再次达 到平衡 出现第2个稳定平台 在1 6 h内 吸光度值稳定 且相比于11 5 16 h的第2个稳定平台的吸光度值大 包合物在溶液中 分散量多 2 2 2pH值对包合物水分散性的影响 由图3可以得出 pH值越小 包合物在一定体积 水溶液中的分散量越少 吸光度值越低 pH值为8 0 时 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 其吸光度值有所减小 酸性条件下 CD易被水解 包合物被破坏 一 定体积水溶液中包合物分散量较少 反之 碱性条 件下 CD较稳定 包合物不易被破坏 水溶液中分 散量增多 故在制备 环糊精与Z8 12 Ac包合物乳 浊液时 选择pH值条件为8 0 2 3包合物在水溶液中的分散量测定 包合物乳浊液分散量的测定结果见表1 结果 表明 在最佳实验条件下 包合物在一定体积水溶 液中的分散量随包合物质量的增大而增大 包合物 的相对分散量随包合物加入量的增大而减小 包合 物加入量在0 103 4 0 150 2 g范围内 其相对分散 量趋于稳定 包合物相对分散量最大可达57 94 此时包合物的加入量为0 120 3 g Z8 12 Ac在水中 的分散量可提高到0 375 9 g L 3结论 近年来利用性信息素迷向防治梨小食心虫已 成为无害化重要防治手段 陈汉杰等 11 刘金龙等 12 对性信息素防治梨小食心虫的效果进行了研究 并 成功用于田间实践 Z8 12 Ac作为梨小食心虫性信 息素的主要成分 由于水溶性差且易挥发 在应用 时主要以硅橡胶 聚乙烯塑料等材质为载体制备成 迷向丝 性诱芯等进行迷向防治 因此在稳定释放 与持效期方面仍存在一定的局限性 研究新型缓释 剂型是关键 环糊精具有亲水的外壁和疏水的空腔 这一 特性使得其可与有机物形成主客体包合物 本文在 图3pH值对包合物上清液吸光度的影响 表1包合物在一定体积水溶液中的分散量 加入量 g 不溶物质量 g 溶解量 g 分散量 g L 1 相对分散量 0 042 10 012 60 029 51 47570 07 0 062 70 023 60 039 11 95562 36 0 080 40 030 10 050 32 51562 56 0 103 40 043 90 059 52 97557 54 0 120 30 052 40 067 93 39557 94 0 138 90 058 50 080 44 02057 88 0 150 20 063 50 086 74 33557 72 下转第30页 杜少芳 等 梨小食心虫性诱剂与 环糊精包合物的水分散性能研究27 成功制备 环糊精与Z8 12 Ac包合物的基础上进一 步对其理化特性进行了研究 结果表明 在室温条 件 18 下 包合物溶解度为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 该包合物 可在水中形成较稳定的乳浊液 在pH值为8的条件 下静置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 为梨小食心虫性诱剂的高效使用提供了依据 参考文献 1 范仁俊 刘中芳 陆俊姣 等 我国梨小食心虫综合防治研究进展 J 应用昆虫学报 2013 50 6 1509 1513 2 李晓军 张勇 王涛 等 0 24 g 条梨小食心虫信息素缓释剂防治 桃树梨小食心虫试验 J 农药 2009 48 5 374 375 3 封云涛 庾琴 刘中芳 等 梨小食心虫性信息素田间应用技术研 究 J 应用昆虫学报 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 Reten tion of a Microencapsulated Oriental Fruitmoth Pheromone Applied as Anultra low Volume Spray in the Canopy of Three Peach Culti vars J Bull Insectol 2009 62 1 69 74 6 陆鹏飞 黄玲巧 王琛柱 梨小食心虫化学通信中的信息物质 J 昆虫学报 2010 53 12 1390 1403 7 徐妍 吴国林 胡奕俊 等 气相色谱法测定梨小食心虫性信息素 微囊粒剂的释放特性 J 农药 2010 49 2 111 113 8 薛小连 刘金龙 马瑞燕 等 梨小食心虫性诱剂和 环糊精包合 物的制备与表征 J 农药学学报 2014 16 6 741 745 9 张莉华 吕红萍 吕慧 等 天然叶黄素溶解度的测定 J 中国食 品添加剂 2010 5 231 234 10 李伟 孙新虎 丁霄霖 番茄红素溶解度的测定 J 食品与发酵 工业 2002 28 8 54 56 11 陈汉杰 邱同铎 张金勇 用性信息素加农药诱杀器防治梨小食 心虫的田间试验 J 昆虫知识 1998 35 5 280 282 12 刘金龙 李庆燕 薛小连 等 梨小食心虫性信息素主要成分的化 学合成与田间活性试验 J 中国生物防治学报 2015 31 2 268 272 责任编辑 柏亚罗 死亡 上述实验重复3次取平均值 结果见表4 由表4可知 在软水处理中 当杀螺胺乙醇胺盐 悬浊液质量浓度为3 0 mg L时 处理后48 h钉螺死亡 率达到100 剂量越大 时间越长 杀螺效果越好 清水对照无钉螺死亡 在硬水处理中 杀螺胺乙醇胺盐悬浊液质量浓 度为3 0 mg L时 处理后36 h钉螺死亡率达到90 48 h后死亡率达到100 本配方灭螺效果较好 适用于软水和硬水水质 3结论 杀螺胺乙醇胺盐可湿性粉剂的絮凝和变色问 题 单一助剂很难达到效果 需要采用2种以上不同 类型的助剂进行复配 以达到协同作用 杀螺胺乙 醇胺盐可湿性粉剂的助剂若使用不当 尤其是选用 阴离子助剂