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柠檬烯-6-醇新戊酸酯水乳剂的抑菌活性研究*

2021-04-22陈红兵高晋融王仟莉王美琴

广州化工 2021年7期
关键词:戊酸乳剂柠檬

陈红兵,高晋融,王仟莉,王美琴,李 锐

(1 山西农业大学基础部,山西 太谷 030801;2 山西农业大学农学院,山西 太谷 030801)

化学农药的广泛使用,在保障农作物高产和稳产方面发挥了巨大的作用,目前是病虫害防治的重要手段之一。在传统化学农药的长期使用过程中,不可避免的产生了农药抗性、害虫再猖獗、化学残留等一系列问题。因此,加快发展广谱、低毒、高效、低化学残留安全的农药越来越显得重要。植物中有许多的生物活性化合物,这些生物活性化合物经过研究发现对有害微生物具有杀菌的作用,在使用过程中对环境和人都表现出较低的毒性,在环境中容易降解,表现出低的残留,从而产生对环境和人的危害影响达到最低的程度[1-4]。新戊酸酯类具有抗水解性和特定芳香气味,可用作洗漱日用品中的香味添加剂,柠檬烯-6-醇新戊酸酯是金叶含笑植物中的精油成分之一,柠檬烯-6-醇新戊酸酯作为植物源杀菌水乳剂的研究未见有文献报道[5-8]。农药水乳剂(EW)是一种农药水包油型(o/w)乳状液,和传统的农药乳油制剂比较,它在制造过程中成本较低,使用也非常安全,另外在运输和包装上也有更多的优点,符合农药剂型的发展趋势[9-10]。本文以柠檬烯-6-醇新戊酸酯为研究对象,进行了乳化实验,测定了水乳剂对6种常见植物病原菌的抑制作用,为进一步研究其作用机制,将其开发成为农药新品种提供了理论依据。

1 实 验

1.1 材料与试剂

1.1.1 供试培养基

PDA培养基:葡萄糖20 g,马铃薯200 g,琼脂20 g,H2O 1000 mL。

1.1.2 供试病原菌

辣椒枯萎病菌(Fusarium oxysporum f.sp.vasinfectum)、小麦赤霉病菌(Fusarium graminearum)、番茄早疫病菌(Alternaria solani)、小麦叶枯病菌(Alternaria triticina)、黄瓜灰霉病菌(Botrytis cinerea)、梨黑斑病菌(Alternaria alternate),以上植物病原菌均由山西农业大学化保实验室提供。

1.1.3 供试药剂

Tween80、Span80,天津市北辰方正试剂厂;丙酮,天津市化学试剂六厂;2%多抗霉素(polyoxin)可湿性粉剂,山东省青岛东生药业有限公司;70%嘧霉胺(pyrimethanil)水分散粒剂,山东东泰农化有限公司;柠檬烯-6-醇新戊酸酯,Sigma-Aldrich公司。

1.1.4 仪 器

DHT型搅拌恒温加热套,实验室高剪切分散乳化均质机(B25)。

1.2 实验方法

1.2.1 复配乳化剂的研究

乳化剂的化学结构对配置成的乳化液的形成过程,以及理化性质会有很大的影响[11],本实验所用的水乳剂是水包油型,先把乳化剂1 g和原药5 g混合,然后搅拌状态下加入2 g水配制成初乳,初乳用乳化均质机低速搅拌加水至50 g,然后将高剪切分散乳化均质机转速调至10000 r/min乳化就得到实验用的杀菌剂水乳剂。

1.2.2 药剂实验

抑菌实验采用菌落直径法[12]。用打孔器从菌种中截取菌碟,放到不同含药处理后的PDA培养基中,当实验的供试病菌长出菌丝后,观察记录供试病菌的菌落生长直径,抑菌实验重复3次。

实验过程中同时使用嘧霉胺和多抗霉素进行对比实验。在恒温培养箱中保持25 ℃培养,当对照的供试病菌的菌落直径长到大于玻璃皿直径的2/3时候,采用十字交叉法用直尺测量供试病菌在不同浓度含药培养基上的菌落直径,抑菌重复3次,求其平均值,计算每种药剂处理后供试病菌的生长抑制率,对实验数据分析采用回归分析法,计算EC50、95%置信限值和毒力回归方程式。

2 结果与讨论

2.1 水乳剂配方

本实验所需的水乳剂是水包油型,因此复配乳化剂的HLB取在8~18之间。不同配比的复配乳化剂对乳液稳定性影响见表1。

表 1 不同比例的复配乳化剂对水乳剂稳定性的影响

通过表1中的实验发现,使用Tween80:Span80为10:8.6的比例配置水乳剂时,可以使复合的HLB值在10.05,这种复配后的水乳剂稳定性最好,其他比例有分层现象出现。HLB值是使用表面活性剂的一个较重要的参考因素,可以通过不同的比例复配达到我们所需要的HLB值的实验范围,在预测的范围内通过实验选取乳化最好,稳定时间最长的比例组合。

2.2 抑菌活性测定

在实验所设浓度条件下,10%水乳剂对6种病原菌菌丝生长影响的抑菌活性测定结果见表2。

表2 水乳剂对6种病原菌菌丝生长的影响

由表2可知,水乳剂对6种病原菌菌丝的生长均有一定的抑制作用,其EC50在40.33~73.02 mg/L之间,其中对黄瓜灰霉病原菌的抑制作用最强,EC50为40.33 mg/L;其次为小麦赤霉病菌和辣椒枯萎病菌,其EC50分别为41.83和45.94 mg/L;黄瓜灰霉病原菌和小麦赤霉病菌都属于半知菌亚门真菌,辣椒枯萎病菌属于半知菌亚门的尖镰孢菌辣椒专化型,这表明这种水乳剂对都属于半知菌亚门真菌病原菌的三种病原菌抑菌活性存在一定差异。番茄早疫病菌、梨黑斑病菌和小麦叶枯病菌属于链格孢属病原菌,这种水乳剂对这3种链格孢属病原菌菌丝生长的抑制作用较弱,EC50 在53.81~72.25 mg/L之间,虽然对六种植物病原菌的菌丝生长的抑制作用有强弱区别,但是这六种植物病原菌分属于两类,说明这种水乳剂不是单一对同一类型的植物病原菌有抑菌潜力。

2.3 水乳剂与2种杀菌剂的抑菌活性比较

2%多抗霉素可湿性粉剂和70%嘧霉胺水分散粒剂都可以用在室外黄瓜灰霉病的防治上,为了评价柠檬烯-6-醇新戊酸酯的10%水乳剂的应用价值我们做了对比实验。

表3 3种药剂对灰霉病病原菌菌丝生长的影响

由表3可知,2%多抗霉素可湿性粉剂对黄瓜灰霉病原菌的EC50为533.45 mg/L;70%嘧霉胺水分散粒剂对黄瓜灰霉病原菌的EC50为142.42 mg/L。柠檬烯-6-醇新戊酸酯的10%水乳剂对黄瓜灰霉病原菌的EC50为40.33 mg/L,更低的EC50值表现出了较好的应用潜力。水乳剂的室内抑菌效果要明显好于两个对照的农药剂型,水乳剂的室外药效对比实验可以进一步进行研究,有进一步的研究开发价值。

3 结 论

农药水乳剂是有机原药被水乳剂分散后形成一个1 μm左右的乳化微粒于水中,形成的一种对生态环境友好型的农药制剂,目前农药新剂型正朝着水性、环保的方向发展,高效和安全的剂型是未来农药的发展方向。在当前化学农药的各种剂型中,水乳剂是具有“绿色”特性的剂型之一,水乳剂的主要优点是降低对人和环境的污染,本实验正是使用水为溶剂,将杀菌活性物质通过乳化剂的乳化作用,配制成水乳剂,当Span80和Tween80两种乳化剂质量比为0.86时,柠檬烯-6-醇新戊酸酯的10%水乳剂的稳定性最好。研究表明水乳剂对6种植物病原菌的菌丝的生长均有一定的抑制作用,对黄瓜灰霉病原菌的菌丝生长抑制作用最强,毒力回归方程为Y=2.4172+1.6085x,抑制中浓度EC50为40.33 mg/L,要明显好于对照的可湿性粉剂和水分散粒剂两个农药剂型,有进一步研究开发的价值。柠檬烯-6-醇新戊酸酯化合物的合成和田间药效实验还有待做进一步的研究。

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