CN112806359A - 一种生物可降解型农药缓释乳油及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农药的制备技术领域，具体公开一种生物可降解型农药缓释乳油及其制备方法和应用。所述生物可降解型农药缓释乳油包含如下质量百分比组分：阿维菌素及其衍生物5‑20％，聚乳酸‑羟基乙酸共聚物20‑25％，乳化剂10‑12％，助剂1‑2％，余量为溶剂；其中，所述助剂为硬脂酸和硫辛酸的混合物。本发明提供了一种新的农药缓释剂型‑缓释乳油，按照常规的乳油制备方法即可得到，可省去传统的微球制备过程中的复杂工序，且可兑水乳化均匀后可直接喷洒使用，与常规乳油的制备方法和使用方法相同，极大简化了缓释制剂的制备方法，省工省力，缓释效果优异，且对环境友好，具有极大的推广价值。

Description

一种生物可降解型农药缓释乳油及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及农药的制备技术领域，尤其涉及一种生物可降解型农药缓释乳油及其制备方法和应用。

背景技术

目前，农药缓释制剂常用的缓释材料主要为聚脲、聚氨酯等生物不可降解的材料，长期使用此类缓释制剂会环境造成破坏，影响生态环境。因此，近年来，以生物可降解材料制备农药缓释制剂逐渐成为研究热点。但是，制备方法多以乳化-溶剂挥发法、复凝聚法等方法为主，制备工艺较为复杂，剂型也主要为悬浮剂或颗粒剂。

聚乳酸-羟基乙酸共聚物是一种生物可降解材料，已较多应用在医药微球制剂中，目前在农药微球领域中应用也得到了初步应用。以聚乳酸-羟基乙酸共聚物为缓释材料制备农药微球缓释制剂主要采用乳化-溶剂挥发法，需要采用二氯甲烷、乙酸乙酯等闪点低、易挥发溶剂溶解聚乳酸-羟基乙酸共聚物，然后乳化后搅拌、缓慢蒸除溶剂制备得到缓释微球。但是，二氯甲烷、乙酸乙酯等溶剂闪点低，大量使用存在安全隐患，而且，上述溶剂在水中溶解度较低，溶剂扩散到水中，再缓慢挥发到空气中，待溶剂挥发完毕，微球结构才能形成，反应时间过长，一般需要几个小时使溶剂挥发完全，生产效率低，生产成本高。同时，国内外对农药制剂提出了更高的要求，绿色环保的农药制剂成为近年来的研究热点。因此，寻找一种绿色环保、制备方法简单的新型缓释农药制剂对于农药缓释剂型的发展具有十分重要的意义。

发明内容

针对现有技术中农药缓释制剂制备方法复杂，可降解性差，影响生态环境的问题，本发明提供一种生物可降解型农药缓释乳油及其制备方法和应用。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

一种生物可降解型农药缓释乳油，包含如下质量百分比的组分：阿维菌素及其衍生物5-20％，聚乳酸-羟基乙酸共聚物20-25％，乳化剂10-12％，助剂1-2％，余量为溶剂；其中，所述助剂为硬脂酸和硫辛酸的混合物。

发明人在研发过程中发现，以聚乳酸-羟基乙酸共聚物为缓释材料制备缓释微球时，有效成分的包封率不理想，分析原因可能是聚乳酸-羟基乙酸共聚物分子量较大，分子链较长，形成的微球结构存在微小孔洞和缝隙，从而使得微球形成过程中有效成分从孔洞或缝隙中流失到水中，无法包封在微球结构中。

本发明以聚乳酸-羟基乙酸共聚物为缓释材料，以硬脂酸和硫辛酸作为助剂，配合乳化剂和溶剂，形成了一种新的农药缓释剂型-缓释乳油。在使用上述制剂时，乳油在水中乳化成均匀小液滴，溶剂迅速扩散到大量水中，使得聚乳酸-羟基乙酸共聚物迅速析出固化，将有效成分包裹在其中形成固体微球颗粒；同时，硬脂酸和硫辛酸可以填充在聚乳酸-羟基乙酸共聚物微球的孔洞和缝隙内，提高微球结构的致密性，从而显著提高了有效成分的包封率和乳油的缓释效果；同时，聚乳酸-羟基乙酸共聚物为生物可降解材料，降低了农药对环境的污染，是一种绿色环保的缓释农药制剂，具有较高的推广价值。

优选的，所述硬脂酸和硫辛酸的质量比为1:2-4。

硬脂酸和硫辛酸在水中的溶解度较低，当乳油兑水稀释时，溶剂快速扩散至水中，硬脂酸和硫辛酸随聚乳酸-羟基乙酸共聚物快速析出，特定比例的硬脂酸和硫辛酸可以共同填充在聚乳酸-羟基乙酸共聚物微球结构的孔洞和缝隙中，提高微球结构的致密度，进而提高缓释效果。

优选的，所述阿维菌素及其衍生物包括阿维菌素、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐、阿维菌素b2a或甲氨基阿维菌素ba苯甲酸盐中至少一种。

本发明中所述阿维菌素是指阿维菌素B1a，其B1a含量不低于90％、B1b不超过5％。甲氨基阿维菌素苯甲酸盐是指甲氨基阿维菌素B1苯甲酸盐。

优选的，所述乳化剂为蔗糖脂肪酸酯与双乙酰酒石酸单双甘油酯的混合物。

更优选的，所述蔗糖脂肪酸酯与双乙酰酒石酸单双甘油酯的质量比为1:9-9:1。

一般情况下，为达到较好的乳化效果，乳油中需要加入大量的乳化剂，但是，乳化剂的大量加入也会增加有效成分的水溶性，导致有效成分流失在水中，从而使得微球的包封率降低。本发明选择以蔗糖脂肪酸酯与双乙酰酒石酸单双甘油酯的混合物作为乳化剂，在保证较高的乳化效果的前提下，还能降低对有效成分的增溶效果，从而有利于包封率的进一步提高。

优选的，所述溶剂为乙二醇单烷基醚羧酸酯与二甘醇单乙醚的混合物。

更优选的，所述乙二醇单烷基醚羧酸酯与二甘醇单乙醚的为质量比为1:5-10。

为了保证缓释乳油兑水乳化后可以快速进行喷洒使用，需要缓释乳油在水中乳化后微球结构在极短时间内形成，这就需要保证乳油加入水中后，溶剂迅速完全扩散到水中，也即需要溶剂的溶解度较大，但是目前农药乳油中常用的高闪点高水溶性溶剂，如二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮等，对聚乳酸-羟基乙酸共聚物的溶解性并不理想。虽然低沸点溶剂，如二氯甲烷、氯仿、乙酸乙酯等溶剂对聚乳酸-羟基乙酸共聚物的溶解性较好，但是，其水溶性较低，缓释乳油经水稀释乳化后，溶剂不能在短时间内迅速完全扩散至水中，导致微球结构无法迅速形成，从而使得乳油在兑水后立即使用时不能形成微球结构，有效成分得不到包封，而无法具备缓释效果。

本发明选择乙二醇单烷基醚羧酸酯与二甘醇单乙醚两种溶剂复配作为溶解聚乳酸-羟基乙酸共聚物的溶剂，可实现对聚乳酸-羟基乙酸共聚物的良好溶解。同时，两种溶剂的水溶性较好，可快速扩散到水中，使聚乳酸-羟基乙酸共聚物迅速析出固化，从而有效包覆有效成分，使得乳油在兑水后立即使用时迅速形成微球结构，有效成分被包封在微球结构内，并配合硬脂酸和硫辛酸填充到聚乳酸-羟基乙酸共聚物微球的孔洞和缝隙中，提高微球结构的致密性，从而使得制备的乳油具备良好的缓释效果。

本发明还提供了一种生物可降解型农药缓释乳油的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

按照设计配比称取各组分，将称取的阿维菌素及其衍生物、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、乳化剂、助剂和溶剂混合均匀，得所述生物可降解型农药缓释乳油。

本发明提供的缓释乳油的制备方法与常规乳油制剂相同，制备方法极其简单，也无需特殊的设备，生产效率高，适合工业化生产，节约了成本。制备得到的缓释乳油兑水乳化均匀后形成缓释微球结构，并在各种辅料的作用下保持结构均一稳定，通过简单的喷洒施药吸附在植物叶面上，具有良好的缓释效果。

本发明还提供了上述任一项所述的生物可降解型农药缓释乳油在防治小菜蛾中的应用。

本发明提供的缓释乳油在应用时，一般采取稀释后喷洒的方法施用，其施用量和稀释倍数随防治对象的生物学特性或环境条件的变化而变化，但是最低稀释倍数不应低于100倍，以保证缓释乳油兑水后充分形成缓释微球结构。

本发明提供的缓释乳油，可省去传统的微球制备过程中的复杂工序，且可兑水乳化均匀后可直接喷洒使用，与常规乳油的制备方法和使用方法相同，极大简化了缓释制剂的制备方法，省工省力，缓释效果优异，且对环境友好，具有极大的推广价值。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了更好的说明本发明，下面通过实施例做进一步的举例说明。

实施例1

本发明实施例提供一种5％甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐缓释乳油，包含如下质量百分比的组分：

甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐5％，聚乳酸-羟基乙酸共聚物20％，蔗糖脂肪酸酯1％，双乙酰酒石酸单双甘油酯9％，硬脂酸0.33％，硫辛酸0.67％，乙二醇单烷基醚羧酸酯5.8％，二甘醇单乙醚补足至100％。

将上述各组分混合搅拌均匀，即可制得所述的5％甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐缓释乳油。

实施例2

本发明实施例提供一种10％甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐缓释乳油，包含如下质量百分比的组分：

甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐10％，聚乳酸-羟基乙酸共聚物25％，蔗糖脂肪酸酯3％，双乙酰酒石酸单双甘油酯8％，硬脂酸0.25％，硫辛酸0.75％，乙二醇单烷基醚羧酸酯6％，二甘醇单乙醚补足至100％。

将上述各组分混合搅拌均匀，即可制得所述的10％甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐缓释乳油。

实施例3

本发明实施例提供一种15％甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐缓释乳油，包含如下质量百分比的组分：

甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐15％，聚乳酸-羟基乙酸共聚物22.5％，蔗糖脂肪酸酯7％，双乙酰酒石酸单双甘油酯5％，硬脂酸0.3％，硫辛酸1.2％，乙二醇单烷基醚羧酸酯7％，二甘醇单乙醚补足至100％。

将上述各组分混合搅拌均匀，即可制得所述的15％甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐缓释乳油。

实施例4

本发明实施例提供一种20％甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐缓释乳油，包含如下质量百分比的组分：

甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐20％，聚乳酸-羟基乙酸共聚物20％，蔗糖脂肪酸酯9％，双乙酰酒石酸单双甘油酯1％，硬脂酸0.4％，硫辛酸1.6％，乙二醇单烷基醚羧酸酯8％，二甘醇单乙醚补足至100％。

将上述各组分混合搅拌均匀，即可制得所述的20％甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐缓释乳油

对比例1

本对比例提供一种5％甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐乳油，其组分配比以及制备方法均与实施例1相同，不同的仅是将硬脂酸和硫辛酸均替换为等量的二甘醇单乙醚。

对比例2

本对比例提供一种5％甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐乳油，其组分配比以及制备方法均与实施例1相同，不同的仅是将硫辛酸替换为等量的二甘醇单乙醚。

对比例3

本对比例提供一种10％甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐乳油，其组分配比以及制备方法均与实施例2相同，不同的仅是将硫辛酸替换为等量的二甘醇单乙醚。

对比例4

本对比例提供一种5％甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐乳油，其组分配比以及制备方法均与实施例1相同，不同的仅是硬脂酸替换为等量的二甘醇单乙醚。

对比例5

本对比例提供一种10％甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐乳油，其组分配比以及制备方法均与实施例2相同，不同的仅是将硬脂酸替换为等量的二甘醇单乙醚。

对比例6-10

对比例6-10提供一种甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐乳油，具体配方如表1所示：

表1

上述对比例的制备方法与实施例相同，此处不再赘述。

对比例11

本对比例提供一种5％甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐乳油，其组分配比以及制备方法均与实施例1相同，不同的仅是聚乳酸-羟基乙酸共聚物替换为等量的二甘醇单乙醚。

效果测定

1.包封率测定

分别将实施例1-4以及对比例1-11制备的甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐乳油用去离子水稀释100倍后摇晃均匀，将稀释液用离心机以10000r/min的转速离心30min，分别收集上清液以及底部固体，将固体置于70℃烘箱干燥。用HPLC法测定上清液中甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐的含量。取干燥后的固体0.2g，用50mL二氯甲烷溶解，超声10min，取超声后的溶液用HPLC测定二氯甲烷溶液中甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐的含量，得到固体中甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐的质量，并按照如下公式计算包封率：

包封率(％)＝固体中甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐总质量/(固体中甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐总质量+上清液中甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐总质量)*100

各实施例和对比例包封率结果见表2。

表2

注：上表中溶剂A为乙二醇单烷基醚羧酸酯，溶剂B为二甘醇单乙醚。

由上表可以看出，在乳油中同时加入硬脂酸和硫辛酸，包封率由对比例1的69.3％提高到了95.2％。而只加入硬脂酸或硫辛酸中的一种(对比例2-5)，包封率在70％左右，最高可达77.4％。将硬脂酸和硫辛酸的总量降低至0.5％时(对比例9)，包封率为67.5％，与对比例1相当。将硬脂酸和硫辛酸的比例改为1:5(对比例10)，包封率为71.8％。由此可见，同时加入特定比例的硬脂酸和硫辛酸可显著提高包封率。

同时，由上表可以看出，当溶剂中乙二醇单烷基醚羧酸酯与二甘醇单乙醚质量比在1:5-10范围内时，包封率在90％以上(实施例1-4)；但当两者质量比超出这个范围时，包封率下降到75.2％-81.3％(对比例6-8)。由此可见，特定比例的乙二醇单烷基醚羧酸酯与二甘醇单乙醚也有利于包封率的提高。

2.缓释效果试验

分别将实施例1-4以及对比例1-5中制备所得的甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐乳油进行缓释效果测试试验。

分别将实施例1-4以及对比例1-5制备的甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐乳油用去离子水稀释100倍后摇晃均匀，将稀释液用离心机以10000r/min的转速离心30min，弃去收集上清液，将底部固体置于70℃烘箱干燥，分别测定各固体中甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐的含量。

在20cm*1.2cm的层析柱中，自上而下依次加入少量脱脂棉、2g无水硫酸钠和2.0g离心得到的固体粉末，并设置加入0.5g90％甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐原药组作为对照组，在自然环境下静置，每隔2天用5mL甲醇淋洗，收集洗脱液，超声震荡20min，过滤后用HPLC法测定甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐含量，并计算累积释放率。结果如表3所示。

表3

由上表可以看出，本发明实施例1-4与对照组相比，缓释效果大幅度提升，第16d时累积释放率仍小于80％，证明本发明提供的缓释乳油具有优异的缓释效果。

同时，通过与对比例比较可知，同时加入硬脂酸和硫辛酸，可显著提高乳油的缓释效果，若只加入硬脂酸或硫辛酸(对比例2-5)，相比对照组，虽然缓释效果得到了一定的提升，但是第6天时，累积释放速率均超过70％，甚至有的超过了80％，而第16天时，累积释放率均超过了90％，甚至接近100％。而实施例1-4中第6天累积释放率均在60％以下，第16天累积释放率均在80％以下，第40d基本完全释放。

3.光降解试验

分别取实施例1-4以及对比例11制备的甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐乳油样品各0.2g，用去离子水稀释500倍，搅拌均匀，取稀释液15mL倒入石英试管中，密封。将石英试管放入试管架上，将试管架置于阳光可直接照射处固定，并每隔24h将摇晃石英管使上下均匀。分别在第1、3、7天测定各石英管内稀释液中甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐含量，并于原稀释液中甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐比较，计算光降解率，每个处理重复3次，结果如表4所示。

表4

由上表可以看出，本发明实施例1-4制备的甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐乳油与常规甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐乳油相比，抗光降解性明显提高。

将本发明实施例1-4中的甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐替换为阿维菌素、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐、阿维菌素b2a均可达到与实施例1-4中基本相当的包封效果、缓释效果和抗光降解效果。

4.药效试验

分别取实施例1-4以及对比例11制备的甲氨基阿维菌素b2a苯甲酸盐乳油样品进行大田药效试验，靶标为甘蓝小菜蛾。试验时间为2020年6月，地点为福建省福州市闽侯县厚美村甘蓝田，小菜蛾爆发严重。每处理重复4次，每小区面积为20m²，并设置清水作为空白对照。各处理随机取组排列，用电动喷雾器均匀喷雾，于施药前在每小区对角线5点取样，每点标记3株甘蓝，共计15株，调查整株甘蓝上小菜蛾数量，以总虫数作为施药前虫口基数，于施药后第3d、7d和14d分别调查定点定株上存活的虫数。根据以下公式计算防治率：

虫口减退率(％)＝[(药前活虫数-药后活虫数)/药前活虫数]×100％，

防治率(％)＝[(处理区虫口减退率-对照区虫口减退率)/(1-对照区虫口减退率)]×100％。

结果如表5所示。

表5

由上表可以看出，对比例11制备的乳油对甘蓝小菜蛾在第3天的防治率达到了97％，但是第7天防治率开始下降，降至79％，第14天防治率降至70％以下。而实施例1-4制备的乳油第3天防效为85.65-90.72％，第7天防效为93.51-97.99％，第14d防效仍在90％以上，证明本发明实施例制备的缓释乳油的速效性虽然略有下降，但是持效期显著延长。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种生物可降解型农药缓释乳油，其特征在于，包含如下质量百分比的组分：阿维菌素及其衍生物5-20％，聚乳酸-羟基乙酸共聚物20-25％，乳化剂10-12％，助剂1-2％，余量为溶剂；其中，所述助剂为硬脂酸和硫辛酸的混合物。

2.如权利要求1所述的生物可降解型农药缓释乳油，其特征在于，所述硬脂酸和硫辛酸的质量比为1:2-4。

3.如权利要求1所述的生物可降解型农药缓释乳油，其特征在于，所述阿维菌素及其衍生物包括阿维菌素、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐、阿维菌素b2a或甲氨基阿维菌素ba苯甲酸盐中至少一种。

4.如权利要求1所述的生物可降解型农药缓释乳油，其特征在于，所述乳化剂为蔗糖脂肪酸酯与双乙酰酒石酸单双甘油酯的混合物。

5.如权利要求4所述的生物可降解型农药缓释乳油，其特征在于，所述蔗糖脂肪酸酯与双乙酰酒石酸单双甘油酯的质量比为1:9-9:1。

6.如权利要求1所述的生物可降解型农药缓释乳油，其特征在于，所述溶剂为乙二醇单烷基醚羧酸酯与二甘醇单乙醚的混合物。

7.如权利要求6所述的生物可降解型农药缓释乳油，其特征在于，所述乙二醇单烷基醚羧酸酯与二甘醇单乙醚的为质量比为1:5-10。

8.权利要求1-7任一项所述的生物可降解型农药缓释乳油的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

按照设计配比称取各组分，将称取的阿维菌素及其衍生物、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、乳化剂、助剂和溶剂混合均匀，得所述生物可降解型农药缓释乳油。

9.权利要求1-7任一项所述的生物可降解型农药缓释乳油在防治小菜蛾中的应用。