朱雪晶，李雪莲，欧阳玲花，祝水兰，刘光宪，冯健雄*

(1.江西省农业科学院 农产品加工研究所，江西 南昌 330200；2.浙江宁波北仑出入境检疫局，浙江 宁波 315807)

几个世纪以来，人们不断地在探索保护粮油作物及其它食用作物免受病、虫和其它有害生物侵害的方法，目前，农药即杀虫剂被认为是最有效的方法之一，也是使用最广泛的一种杀虫方法。杀虫剂又可分别化学合成杀虫剂与植物源杀虫剂，化学合成杀虫剂因高效、速效、杀虫谱广等特点而备受青睐，但随着化学杀虫剂的弊端（如残留问题、病虫害的抗药性导致其再次猖獗等）出现，急切需要高效、低毒、低残留、选择性高、抗药性低等的植物源灭虫剂。另外，国际粮油市场对粮虫中的化学杀虫剂残留检测非常严格，为了保障我国的粮油出口畅通，并在运输过程中确保无虫，高效低毒的植物源杀虫剂也是首选，我国已经提出实施绿色储量工程，高效低毒的植物源杀虫剂也将是必选，因此，大力研究开发植物源杀虫剂是科研工作者的当务之急，提供出更有效，成本更低、对环境污染更小以及对人等影响更小的新型植物源杀虫剂。

植物源杀虫剂是一类利用具有杀虫活性的植物的某些部位提取其有效成分制成的杀虫剂，它具有高效、选择性高，能与环境相容等特点，是一种绿色新型农药且符合农药的发展趋势及人们的需求。但与化学合成杀虫剂相比，植物源杀虫剂相对不稳定，因植物次生代谢物质的种类、含量除了受自身遗传因子控制之外，还受外界条件如光照、温度、湿度等影响而快速分解，从而导致其失活[1]。为了克服植物源杀虫剂的稳定性难题，科研工作者研究开发出了一些特定的技术和方法并有些已投入使用了[2]，微胶囊技术就是其中运用于稳定一些对光敏感的植物源杀虫剂失活的一种技术[2]。

微胶囊技术是将微量物质包裹在聚合物薄膜中的技术，即是一种将固体、液体或气体包裹在微小而密封的胶囊中，使其只有在特定条件下才会以控制速率释放的技术[3-6]。运用于植物源杀虫剂的微胶囊技术通常是首先把植物源杀虫剂制备成纳米乳液，提供某种程度的控制释放植物活性成分研究的一种技术。采用微胶囊技术获取的植物源灭虫剂可以降低其活性成分的挥发，减少植物源灭虫剂的失活率；降低植物源灭虫剂的毒性；有些植物源灭虫剂易氧化，见光易分解，受温度或水分等因素影响导致其活性失效，采用微胶囊技术可提高植物源灭虫剂的稳定性，这是由于植物源灭虫剂制成微胶囊产品后，由于有壁材的保护，能防止其氧化，避免或降低紫外线，温度和湿度等方面的影响，确保植物源灭虫剂的活性成分不损失，即保持其灭虫活性。

1 微胶囊的制备方法

微胶囊的制备技术可分为化学制备技术、理化制备技术和物理制备技术三种：（1）化学制备技术[7]：在溶液中单体或高分子通过聚合反应或缩合反应，产生囊膜制备微胶囊的技术；（2）理化制备技术[8]：此技术微胶囊化在液相中进行，囊心物与囊材在一定条件下形成新相析出，故又称相分离法，其制备步骤大体可分为囊心物的分散，囊材的加入、囊材的沉积与囊材的固化；根据形成新相方法的不同，又可分为单凝聚法、复凝聚法、干燥法和脂质体包裹法等；（3）物理制备技术[9-10]：是将固态或液态药物在气相中进行微囊化，此技术需要一定的设备协助才能完成，它又可分为喷雾干燥法、喷雾凝结法、空气悬浮法与共结晶或流化床包衣等技术。

复凝聚法：复凝胶法是利用两种带有相反电荷的高分子材料以离子间作用的相互交联制成的复合型微胶囊，即利用两种聚合物在不同pH值的电荷变化，生成相反的电荷从而引起凝聚，因复凝聚法的反应条件比较难控制，只有当两种物质的电荷相等时才能获得最大的产率。王广元等[11]以明胶和阿拉伯胶为囊体，甲拌磷为芯材，采用复合凝聚法制备出甲拌磷胶囊剂应用于农药，降低了农业在作物环境中降解的速度，较好地掩蔽了农药的臭味，减少了农药对人体的危害及对环境的污染。复凝聚法可将非水溶性液体微胶囊化且产率较高。

单凝聚法：单凝聚法通常被称为沉淀法，该法通过向芯材的某种聚合物溶液中加入沉淀剂，使该聚合物的溶解性降低，该聚合物和芯材一起从溶液中析出，从而制得微胶囊。此方法制备的微胶囊颗粒较大。朱晓丽等[12]通过向明胶溶液中加入硫酸钠溶液的单凝聚法制备聚合物包覆昆虫激素十二醇的水分散体系微胶囊，能很好地控制其释放速度。

界面聚合法：此法是将两种活性单体分别溶解于不同的溶剂中，当一种溶液被分散在另一种溶液时可发生聚合反应，即将两种发生聚合反应的单体分别溶于水和有机溶剂中，其中芯材溶解于处于分散相溶剂中，然后将乳化剂加入到两种液体中形成乳液，两种反应单体分别从两相内部向液滴界移动，并在相界面上发生反应生成聚合物将芯材包裹形成微胶囊方法，该反应是在两种溶液界面间进行的。丁向东[13]使用以聚氨酯为囊材，以水为介质，采用界面聚合法制备了20%毒死蜱微胶囊悬浮剂，其花生田间蛴螬防控效果较好。

原位聚合法：原位聚合是一种把反应性单体或其可溶性预聚体与催化剂全部加入分散相或连续相中，芯材物质为分散相，由于单体或预聚体在单一相中是可溶的，而其聚合物在整个体系中是不可溶的，所以聚合反应在分散相芯材上发生。原位聚合法的制备步骤大概为反应开始，单体预聚，预聚体聚合，当预聚体聚合尺寸逐步增大后沉积在芯材物质的表面。此法的难点是如何让单体在芯材表面形成聚合物。

喷雾干燥法：喷雾干燥制备为胶囊的基本原理是将芯材物质分散在壁材中，混合均匀，再在热气流中进行喷雾雾化，使得溶解壁材的溶剂迅速蒸发，最终得到微胶囊粉末产品。喷雾干燥法操作简单，综合成本较低，易于实现大规模生产，但该法制备的微胶囊由于芯材处于高温气流中，有些活性物质会失活，限制了其应用范围。

分子包埋法：此法是一种发生在分子水平上的微胶囊化法，它主要利用β-环糊精作为胶囊化的包裹介质。β-环糊精的特殊分子结构，可以使具有适当大小、形状和疏水性的分子非共价地与之相互作用而形成稳定的包和物。张国栋等[14]采用分子包埋法制备了姜油树脂微胶囊，并通过正交试验得出了其制备的最佳工艺条件。

超临界流体快速膨胀法：此法是一种极具发展前景的粒子包裹技术，由于超临界CO2具有气相的高扩散系数和液相的强溶解力，溶剂与包裹颗粒能快速而彻底的分离及颗粒中无溶剂残留的特点，且在带有分散剂的超临界溶液通过一个设计好的微孔迅速膨胀，在适当条件下可以得到具有一定粒径的微胶囊。张发兴等[15]采用超临界流体快速膨胀法，利用自制特殊制备红磷微胶囊阻燃剂，对喷嘴温度、红磷粒子质量流量及釜内压力等影响包裹效果的因素进行了研究，得出了其最佳的工艺条件。

层-层自组装法：此法是利用逐层交替沉积的方法，利用各层分子间的相互作用（氢键、静电引力、范德华力等）缔合形成结构完整、性能稳定、具有某种特定功能的分子聚集体或超分子。此法主要用于构筑纳米尺寸的多层超薄膜并实现膜的功能化[16]，也可对胶囊囊壁组成、厚度、结构形态、表面状态进行有序地组合，也能有效地控制胶囊的尺寸和形态[17]。

2 微胶囊的释放机制

微胶囊中活性成分释放的方式可分为两种：一种是因囊壁瞬间被打破而完成释放出来；另一种是通过囊壁膜的渗透功能，逐渐地从胶囊中缓慢释放出来，即控制释放的方式，这种方式能有目的地释放胶囊的活性成分，从而更好地起到相应的作用。因此，第一种释放方式对于微胶囊杀虫剂具有明显的意义，由于害虫的咀嚼或践踏，造成部分囊膜破裂，将有利于药效的充分发挥；第二种释放方式对微胶囊杀虫剂来说是最重要和本质的，使得杀虫剂的活性达到最佳且不污染环境和对人体危害较小。

第一种微胶囊释放方式取决于膜材、膜厚和囊径的大小。对于一定的膜材而言，囊径越大，膜越容易破裂。不过，采用界面聚合法制得的微胶囊趋向于囊膜有较高的韧性及厚度，一般情况下是不容易破裂的。为适应不同释放速率和用途，释放速率常要求能在很宽的区间，即在若干个数量级的范围内变化，胶囊的内外壁半径虽可变动，但因受到工艺过程和物理稳定性的限制，变化范围较窄，因此最实用的途径是调节微胶囊剂的渗透性，即变化溶解系数和扩散系数。溶解系数和扩散系数将同时取决于释放速率和囊膜。对于指定的释放速率，扩散系数和溶解系数分别随囊膜的交联密度和化学性质而变化。调节微胶囊的渗透性可通过控制胶囊中活性成分的释放速度来实现的，即在一个特定的系统，该系统内的活性成分可按预先设定的速度释放到周围环境中去，从而在某特定时间及特定区域，微胶囊中活性成分可保持在某个事先设定的范围内。通过研究发现影响微胶囊释放速率的因素主要有微胶囊囊壁膜厚度、囊壁材料结构、微胶囊的平均粒径以及囊心本身的物理性质[18]。

3 结语与展望

微胶囊技术能较好地运用于植物源杀虫剂，是因为此技术减缓了植物源杀虫剂中某些成分的释放或腐烂，而不需要注意混合物中各个成分的特性，可通过预先设计的溶解和释放机理，在合适的时间以合适的速率释放出活性成分；运用微胶囊技术能将可能相互反应的组分分别微胶囊化后可稳定共存在同一物系，各种有效成分有序地释放，分别在相应的时间发挥相应的作用，以增强植物源杀虫剂的稳定性及提高其杀虫活性[11]。由于植物源杀虫剂微胶囊可以调整植物源杀虫剂的释放时间，减少人工操作费用，延长药剂的使用期限；可以合理调整使用量；并可以降低或消除其给环境造成污染，大大提高植物源杀虫剂的贮存稳定性，也可与合适的化学合成杀虫剂搭配使用，从而扩大植物源杀虫剂的应用范围，采用微胶囊化技术可制成符合标准的植物源杀虫剂。植物源杀虫剂理想的释放机制是在某一控制速度下把活性物质释放到目标区以保持其在体系中的含量，微胶囊技术将是实现这一释放机制的方法之一，也是植物源杀虫剂在实际应用中最能模仿自然植物灭虫过程的技术[12]。

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