米糠提取活性成分C30水乳剂的研发及其对烟草腋芽抑制效果的探究

＊周建云 刁朝强 黄宁 祝斌 李培强 廖勇*

（1.贵州省烟草公司贵阳市公司 贵州 550001 2.山东农业大学化学与材料科学学院 山东 271018）

农药的使用在作物生长中有着举足轻重的地位，现如今，由于农药的巨大使用量和应用广泛性，农药的绿色水基化成为了农药发展的重要方向[1]。水乳剂是指通过把不溶于水的液体或固体原药溶于少量有机溶剂后，在表面活性剂的作用下将不溶于水的溶剂分散在水中，是对环境友好的绿色农药制剂[2]。水乳剂既减少了应用成本，也提高了农药实际的药效作用[3]。

针对烟草抑芽剂残留超标突出问题[4]，本研究从天然植物材料中提取、分离具有触杀或内吸作用的植物源抑芽活性成分。通过调控、优化剂型参数，研发物理、化学性能稳定，易于抑芽剂药效发挥的绿色剂型。在此基础上，进行田间验证和优化，获得了米糠C30抑芽水乳剂的大田药效数据，该研究对绿色抑芽剂的技术体系的建立具有一定意义。

1.试验材料与方法

(1)试验材料及仪器

米糠C30水乳剂、米糠蜡糊、去离子水、Ca(OH)2、丙酮、CaCl2。

溶剂：甲苯、二甲苯、环己酮、DMF、NMP。

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

分散剂：聚羧酸盐、木质素磺酸盐、烷基萘磺酸盐、甲醛缩合物、无机盐。

回流装置、蒸馏装置、索式提取器、BT-9300S型激光粒度仪，珠海真理仪器有限公司；waters600高效液相色谱仪，杭州瑞析科技有限公司；DFZ-6030A型真空干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司；D-500型高剪切均质乳化机，德国维根斯公司；DCATS Version 4表面张力仪，德国Dataphysics；JC2000C2接触角测量仪，上海中辰仪器有限公司；PHS-3C型pH计，上海精科仪器有限公司。

(2)试验方法

①米糠C30活性成分的制备

将米糠蜡糊均匀分散到丙酮溶液中，之后将溶液离心后收集固体糠蜡和上清液，将固体糠蜡在60℃下真空干 燥24h。

取10g糠蜡加入到20ml去离子水中，加热使糠蜡完全熔化之后加入100ml的稀NaOH溶液加热，沸腾后并回流30 min。收集热溶液并加入饱和CaCl2水溶液反应3h，用热水冲洗至pH为中性并在60℃下干燥，收集粉末。使用丙酮溶液进行索氏提取，12h后收集提取液，热溶液冷却到室温，过滤得到晶体，60℃下干燥。将产物通过层析分离，得到一种碳链为C30的主要产物。

②水乳剂的制备

按实验探究所得配比，称取溶剂和分散剂和乳化剂，混合搅拌均匀，称取一定量的米糠C30活性成分按比例加入并进行高速剪切，达到粒径细度要求后出料，开始测试。

③水乳剂烟草腋芽抑制生长试验

A.试验材料

供试烟草品种：云烟87号；供试地点：贵州、山东、福建。供试药剂：4%米糠C30水乳剂；对照药剂：25%氟节胺乳油。

B.试验设计

试验方法：利用接触角测量仪和表面张力仪测量水乳剂在处理烟草叶芽的接触角以及表面张力，评价水乳剂的润湿性能。（接触角测量范围：0～180°；测量精度为±0.1°，分辨率：±0.01°。表面界面张力测量范围：1×10-2～ 2×103mN/m；分辨率±0.01mN/m。）

通过分散剂与米糠C30混合，产生明显分层则相容性差，存在不明显分层则相容性良，无分层则相容性好。

加入分散剂后，观察试剂外观，若出现明显沉淀则说明分散性差，溶剂中有较大的絮状凝团，而无明显沉淀，说明分散性良，若试剂表面外观均匀，细小粒子悬浮于溶剂中而不沉淀，说明分散性较好。

以4%米糠C30水乳剂（稀释10倍）为示范药剂，以25%氟节胺乳油（稀释100倍）对比药剂进行烟草抑芽试验，于打顶后24h内进行施药，药液用量均为20mL/株，采用杯淋法施药。

示范田选择易于观察管理的田块，田块肥力中等、适合灌溉、整体土壤质量与当地一致，病虫害发生情况能代表当地的农业生产水平，以便于试验结果能在当地推广应用。

2.结果与分析

(1)水乳剂的制备

①溶剂的筛选

对多种有机溶剂甲苯、二甲苯、环己酮、DMF和NMP进行筛选，观察结果发现，二甲苯[5]、环己酮、DMF[6]的溶解性更大。另外二甲苯作为溶剂极性合适，便于乳化剂匹配，所以选择二甲苯作为溶剂使用。

在经过冷藏处理后观察到，二甲苯25%时体系是浑浊的，在15%时是清澈不浑浊的，13.3%时依然保持透明状态。多次平行试验后，最终选择二甲苯的用量为15%。

②乳化剂的筛选

通过对比不同乳化剂[7]的常温和热贮冷藏试验发现[8]，乳化剂BY125、AEO-9、OEP-98、NP-10、ODEP-98、601、OP-10、Tween-80在乳化米糠C30活性成分时表现出良好的稳定性。根据进一步的研究实验表明，BY125、OEP-98、ODEP-98、601、OP-10、Tween-80等作为乳化剂时，所得试剂表现出较差的乳化分散性，以AEO-9与NP-10质量比例3:2进行配比，在常温与热贮冷藏条件下两周后外观均匀不分层、有着良好的分散性。通过对比发现乳化剂用量为8%时成本和性能达到最佳平衡，研究结果见表1。

表1 乳化剂种类及含量的筛选

③分散剂的筛选

分散剂的选用主要需要观察分散剂与米糠油的相容性、分散性以及热贮的稳定性[9]，从表2中可以看到分散剂效果较好的为烷基萘磺酸盐，较优用量为5%。

表2 分散剂种类及含量的筛选

(2)水乳剂性能测试

通过以上测试，选取最优的水乳剂的配方[10]：15%含量的二甲苯为溶剂，6% AEO-9与2% NP-10以质量比3:2复配为乳化剂，5%含量的烷基萘磺酸盐为分散剂，以及4%含量的米糠提取物。进而进行热贮和冷藏的测试，观察其分解率和外观的变化情况。

①热贮稳定性测试

由表3可知，4%米糠水乳剂在热贮稳定性测试后表现出外观均匀、流动性良好、性质稳定的特点，并且分解率小于4%，说明具有良好的稳定性[11]。

表3 热贮稳定性测试

②低温稳定性测试

由表4可知，4%米糠水乳剂低温冷藏后，外观合格，分解率小于2.5%，乳化分散性较好，恢复室温后还原冷藏前状态较好。

表4 低温稳定性测试

③冻融稳定性测试

由表5可知，4%米糠水乳剂冻融冷藏后，外观合格，分解率小于1.5%，乳化分散性较好[12]，恢复室温后还原冻融前状态较好。

表5 冻融稳定性测试

(3)米糠C30水乳剂对烟草腋芽的抑制效果

①米糠C30水乳剂的接触角和表面张力

通过测量水乳剂的接触角[13]和表面张力[14]，得到测量结果如表6。其中，水乳剂的接触角为13.25°±0.02°，表面张力为26.97mN/m±0.04mN/m，表面张力乳化剂处理叶芽时表现出较小的接触角和表面张力。接触角越小，表面张力越小，润湿性越好。结果表明乳化剂配伍具有显著的亲水性能[15]，水乳剂在叶芽表面的润湿效果较好，说明水乳剂可以更好的吸收作用于叶芽。

表6 米糠C30水乳剂处理烟草叶芽的接触角和表面张力

②不同处理对烟草的抑芽率影响

统计不同区域烟草的发芽数，得出不同处理下抑芽剂的抑芽率，结果如表7，其中（T1-T3为4%植物源抑芽剂不同取样点烟草的发芽数，T4-T6为25%氟节胺不同取样点烟草的发芽数，CK为未使用抑芽剂的数据）。米糠C30水乳剂处理烟草的抑芽率在施药10d后为99.4%，远远高于市场常用抑芽剂氟节胺的抑芽率（77.2%）。在施药20d后，米糠C30水乳剂的抑芽率为82.31%，仍高于氟节胺（74.96%）的抑芽效果。施药30d后，米糠C30水乳剂的抑芽率为54.86%，低于同期的氟节胺（66.66%）的抑芽率，由实验结果可得，米糠C30水乳剂对烟草腋芽有着一定的抑芽性能，同时米糠C30水乳剂为触杀型抑芽剂，施药后短期内抑芽效果显著，持效期低于传统氟节胺的抑芽效果。

表7 不同处理的抑芽率

③不同处理对烟草腋芽重量的影响

采摘每株烟草的腋芽并对其进行称重，得到不同区域范围内的腋芽抑制效果见表8。其中T1-T3为4%米糠C30水乳剂不同取样点抑芽数据，T4-T6为氟节胺不同取样点抑芽数据，CK为未使用抑芽剂数据。

表8 不同处理抑芽效果

由表8中可以看出，米糠C30水乳剂具有较好的抑芽效果，尤其是施药后20d内，由于其触杀效果的存在，表现出明显优于氟节胺[16]的效果，施药10d时，3个不同取样地点中，两个表现出100%抑芽率，另一取样点抑芽率也高达97.7%。施药30d时，氟节胺的抑芽效果略高于米糠C30水乳剂，但均能保证烟株的正常生长。随着烟株腋芽处药液的流失，触杀型4%米糠C30水乳剂抑芽效果明显低于内吸性的氟节胺。

3.结论与讨论

本研究利用米糠蜡糊提取米糠C30活性成分，制备出抑制烟草腋芽生长的水乳剂，通过冷藏热贮试验条件筛选出溶剂、乳化剂和分散剂的最佳比例，并进一步确定了其最佳用量。明确了水乳剂的组成为15%含量的二甲苯为溶剂，6% AEO-9与2% NP-10以质量比3:2复配为乳化剂，5%含量的烷基萘磺酸盐为分散剂，4%含量的米糠提取物C30。使用以上配比所制备的水乳剂性质稳定，并且本配方制备的水乳剂在生产中具有快捷简单、稳定保质、外观均匀的特点，有很高的现实应用价值。将所制备的水乳剂进行抑制烟草腋芽生长试验，表明4%米糠C30水乳剂对烟草腋芽的生长具有显著的抑制效果。