梨小食心虫性诱剂与β-环糊精包合物的水分散性能研究

杜少芳，刘金龙*，薛小连，马瑞燕，荆小院

（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）

◆研究与开发◆

梨小食心虫性诱剂与β-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）

在成功制备了β-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β-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。

β-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

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β-环糊精（β-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]。由于客体分子Z8-12：Ac的嵌入使得β-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。

图1 Z8-12：Ac的结构

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β-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。

1.2 Z8-12：Ac与β-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。

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。

1.3.3 pH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λ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ω（%）。重复实验3次。

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β-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β-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。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，β-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β-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。

图2 静置时间对包合物上清液吸光度的影响

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。

2.2.2 pH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，β-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，β-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β-环糊精与Z8-12：Ac包合物乳浊液时，选择pH值条件为8.0。

图3 pH值对包合物上清液吸光度的影响

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。

表1 包合物在一定体积水溶液中的分散量

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。

β-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。本文在成功制备β-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。

[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.

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[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）

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

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）

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@126.com

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@126.com