CN115176802B - 木质素基液液凝聚相体系、脱落酸稳定剂、及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种木质素基液液凝聚相体系、脱落酸稳定剂、及其制备方法和应用。利用木质素磺酸盐与阳离子表面活性剂构筑了木质素基液液凝聚相体系，体系选用生物质资源木质素作为主要成分，水作为溶剂，原料绿色无毒，制备工艺简单，成本低廉。该体系具有富集脱落酸、抗脱落酸光解、液滴在超疏水叶面具有良好的沉积性能、以及良好的生物相容性，从多角度明显提高了脱落酸的持效期和使用效率，对增加作物产量，促进果实成熟以及提高植物抗逆性等方面具有重要应用价值。

Description

木质素基液液凝聚相体系、脱落酸稳定剂、及其制备方法和 应用

技术领域

本发明属于农药领域，具体涉及一种木质素基液液凝聚相体系、脱落酸稳定剂、及其制备方法和应用。

背景技术

脱落酸(ABA)在提高作物产量，促进果实成熟以及增加植物耐盐、抗寒、抗旱等性能方面有广泛的应用。但是脱落酸具有高度共轭化的结构，紫外光下十分容易光解，而且药液喷施在作物的疏水性叶面上，容易发生溅射，既降低了脱落酸的使用效率，又造成了资源浪费和环境污染。

脱落酸稳定体系一般采用添加抗氧化剂或者紫外吸收剂的方法来提高其抗紫外性能，需要大量有机溶剂，而且没有兼顾药液在疏水叶面的沉积性能。目前仍然缺乏能够富集并抑制脱落酸光解，同时在疏水叶面具有良好铺展性能的环境友好型稳定体系。

然而，现有的脱落酸稳定体系存在以下问题和缺点：1.叶面溅射和光解是降低脱落酸使用效率的主要因素，现有技术无法同时解决脱落酸使用时的叶面溅射和光解问题；2.利用传统的抗氧化剂和紫外吸收剂需要使用大量的有机溶剂，对生态环境造成污染；3.水基抗紫外液剂撞击疏水叶面易发生溅射流失；4.现有脱落酸抗光解液剂还存在生物不相容等问题；5.现有的脱落酸稳定剂不能有效兼顾富集性、抗紫外性和抑制溅射性能和环境友好的特点。

发明内容

为改善上述技术问题，本发明提供了一种木质素基液液凝聚相体系，所述体系包括以下组分：木质素磺酸盐、聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)、金属盐和阳离子表面活性剂；

根据本发明的实施方案，所述木质素磺酸盐可以选自本领域已知的木质素磺酸盐；例如，包括但不限于下述物质中的一种、两种或更多种：木质素磺酸钠、木质素磺酸钾、木质素磺酸镁、木质素磺酸铵、木质素磺酸钙。

根据本发明的实施方案，所述金属盐可以为金属氯化物，例如所述金属盐选自NaCl、KCl、CaCl₂、MgCl、ZnCl₂中的一种、两种或更多种。

根据本发明的实施方案，所述阳离子表面活性剂可以选自单链表面活性剂和/或Gemini表面活性剂。优选地，所述木质素基液液凝聚相体系中阳离子表面活性剂的浓度可以为0.1mM～5.0mM，例如0.2mM～3mM，示例性为0.5mM、1.0mM、1.5mM、2.0mM、2.5mM。

例如，所述单链表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)等中的至少一种。优选地，所述单链表面活性剂在所述体系中的浓度可以为0.5mM～2.0mM，例如0.8mM～1.5mM，示例性为0.9mM、1.0mM、1.1mM、1.15mM、1.2mM、1.3mM、1.4mM。

例如，所述Gemini表面活性剂为C₁₂H₂₅N(CH₃)₂(CH₂)₆(CH₃)₂NC₁₂H₂₅Br₂(简写为12-6-12)、C₁₂H₂₅N(CH₃)₂(CH₂)₃(CH₃)₂NC₁₂H₂₅Br₂(简写为12-3-12)、C₁₂H₂₅N(CH₃)₂CH₂CHOHCHOHCH₂NC₁₂H₂₅Br₂(简写为12-4(OH)₂-12)等中的至少一种。优选地，所述Gemini表面活性剂在所述体系中的浓度可以为0.1mM～1.0mM，例如0.2mM～0.8mM，示例性为0.25mM、0.3mM、0.4mM、0.5mM、0.6mM、0.7mM。

根据本发明的实施方案，所述木质素基液液凝聚相体系中可以含有溶剂，所述溶剂优选为水。

根据本发明的实施方案，所述木质素基液液凝聚相体系中木质素磺酸盐的浓度可以为0.1g/L～200g/L，例如为1～100g/L，又如5～50g/L，示例性为5g/L、10g/L、15g/L、20g/L、30g/L、40g/L。

根据本发明的实施方案，所述木质素基液液凝聚相体系中聚乙二醇辛基苯基醚的浓度可以为0.5mM～5mM，例如为0.8mM～3mM，示例性为1mM、1.2mM、1.5mM、2mM、2.5mM。

根据本发明的实施方案，所述木质素基液液凝聚相体系中金属盐的浓度可以为0.05M～2.0M，例如为0.08M～0.3M、0.5M～2.0M，示例性为0.09M、0.1M、0.15M、0.2M、0.25M、0.8M、1.2M、1.5M。

根据本发明示例性的实施方案，所述木质素基液液凝聚相体系，所述体系包括以下组分：木质素磺酸钠、聚乙二醇辛基苯基醚、NaCl和阳离子表面活性剂；

所述阳离子表面活性剂选自十二烷基三甲基溴化铵、C₁₂H₂₅N(CH₃)₂(CH₂)₆(CH₃)₂NC₁₂H₂₅Br₂或C₁₂H₂₅N(CH₃)₂CH₂CHOHCHOHCH₂NC₁₂H₂₅Br₂。

本发明还提供所述木质素基液液凝聚相体系的制备方法，包括以下步骤：将木质素磺酸盐、Triton X-100和金属盐在溶剂中混合，加入阳离子表面活性剂，搅拌得到所述木质素基液液凝聚相体系。

根据本发明的实施方案，所述木质素磺酸盐和阳离子表面活性剂具有如上文所示的选择。

根据本发明的实施方案，所述木质素磺酸盐、Triton X-100、金属盐和阳离子表面活性剂的用量能够满足如上文所示的各自在体系中的浓度。

根据本发明的实施方案，所述阳离子表面活性剂的加入方式可以以阳离子表面活性剂和金属盐的混合溶液的形式加入。

根据本发明的实施方案，所述搅拌的速率为500rpm～2000rpm，例如800rpm～1000rpm。

根据本发明的实施方案，所述搅拌的温度为15℃～30℃，例如20℃、25℃。

根据本发明的实施方案，所述搅拌的时间为1h～24h，例如6h～12h。

根据本发明示例性的方案，所述制备方法包括以下步骤：将木质素磺酸钠(SL)溶解于TrironX-100与NaCl混合溶液中，充分搅拌溶解，得到SL/TX100/NaCl混合储备液；再将阳离子表面活性剂与NaCl的混合溶液缓慢滴加至所述混合储备液中，搅拌得到所述木质素基液液凝聚相体系。

本发明还提供所述木质素基液液凝聚相体系在稳定脱落酸中的应用。

本发明还提供一种稳定脱落酸的方法，所述方法包括如下步骤：将脱落酸分散到上述木质素基液液凝聚相体系中。

根据本发明的实施方案，所述脱落酸为2-顺,4-反-(S)-脱落酸或其盐、或者含有所述2-顺,4-反-(S)-脱落酸或其盐的制剂。

根据本发明的实施方案，所述脱落酸在所述体系中的浓度可以为0.01mM～10.00mM，例如为0.02mM～0.8Mm、1mM～8mM，示例性为0.05mM、0.1mM、0.2mM、0.5mM、0.7mM、2mM、4mM、6mM。

所述“稳定”指脱落酸分散到上述体系中，至少能够实现富集并抑制脱落酸光解，以及液滴撞击疏水叶面具有良好的沉积性能和/或铺展性能。

本发明还提供一种含脱落酸的稳定剂，包括脱落酸和所述木质素基液液凝聚相体系。

优选地，所述脱落酸及其浓度具有如上文所示的含义。

本发明还提供所述含脱落酸的稳定剂的制备方法，包括以下步骤：向所述木质素基液液凝聚相体系中加入脱落酸，混合得到所述含脱落酸的稳定剂。

根据本发明的实施方案，所述混合后还包括静置，所述静置的温度为0℃～20℃，例如4℃、8℃；所述静置的时间为1h～48h，例如12h～24h。

本发明还提供所述含脱落酸的稳定剂在提高提升作物产量、促进果实成熟和/或提高植物抗逆性中的应用。

根据本发明的实施方案，所述抗逆性包括耐盐性、抗寒性和/或抗旱性。

有益效果

本发明在全水基溶液中利用木质素磺酸盐与阳离子表面活性剂构筑了木质素基液液凝聚相体系，体系选用生物质资源木质素作为主要成分，水作为溶剂，原料绿色无毒，制备工艺简单，成本低廉。该体系同时具有富集脱落酸、抗脱落酸光解、液滴在超疏水叶面具有良好的沉积性能、以及良好的生物相容性。该体系从多角度明显提高了脱落酸的持效期和使用效率，对增加作物产量，促进果实成熟以及提高植物抗逆性等方面具有重要应用价值。

具体地，本发明木质素基液液凝聚相体系与稳定剂具有如下优点：

1.富集脱落酸，同时利用木质素磺酸盐的抗紫外性能减慢脱落酸的光解速率；

2.木质素基液液凝聚相分离是全水基体系，生物相容性良好，安全可靠；

3.液滴撞击疏水叶面具有良好的沉积性能，弥补当前脱落酸光稳定剂的溅射流失问题。

附图说明

图1为实施例1木质素基液液凝聚相的显微镜图像。

图2为实施例3木质素基液液凝聚相的低温扫描电镜图像。

图3为参照实施例1-3制备得到的木质素基液液凝聚相在不同盐浓度条件下的浊度曲线。

图4为测试例1中的木质素基液液凝聚相对不同浓度脱落酸的包封率柱状图。

图5为测试例2中脱落酸在不同体系中经紫外光照射后的残留变化曲线图。

图6为测试例3中木质素基液液凝聚相与水滴撞击疏水叶面的沉积性能对比图(标尺均为5mm)。

图7为测试例4中木质素基液液凝聚相脱落酸稳定剂对蚕豆气孔开度的影响的对比图片(标尺均为20μm)。

图8为测试例5中木质素基液液凝聚相脱落酸稳定剂对小麦抗旱性能的影响的对比图片，(I)为SL/DTAB液液凝聚相脱落酸稳定剂；(II)为SL/12-6-12液液凝聚相脱落酸稳定剂；(III)为SL/12-4(OH)₂-12液液凝聚相脱落酸稳定剂。

具体实施方式

下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。

除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。除非另有说明，以下实施例和测试例及其附图中所述木质素磺酸盐均为木质素磺酸钠，所用脱落酸为2-顺,4-反-(S)-脱落酸。

单位“M”代表mol/L，“mM”代表mmol/L。

实施例1

将木质素磺酸钠(SL)粉末溶解于TrironX-100与NaCl混合溶液中，充分搅拌溶解，制得SL/TX100/NaCl混合储备液，木质素磺酸钠、TrironX-100与NaCl的浓度分别为5g/L、2.5mM和0.3M。

将DTAB与0.3M NaCl的混合溶液缓慢滴加至储备液中，使体系中DTAB浓度达到1.15mM，温度设置为25℃，并利用磁子在1000rpm的速度下不断搅拌12h，得到SL/DTAB液液凝聚相体系。SL/DTAB液液凝聚相的显微镜图像如图1所示。

实施例2

将木质素磺酸钠粉末溶解于TrironX-100与NaCl混合溶液中，充分搅拌溶解，制得SL/TX100/NaCl混合储备液，木质素磺酸钠、TrironX-100与NaCl的浓度分别为5g/L、2.5mM和0.3M。将12-6-12与0.3M NaCl的混合溶液缓慢滴加至储备液中，使体系中12-6-12浓度达到0.25mM，温度设置为20℃，并利用磁子在900rpm的速度下不断搅拌6h，得到SL/12-6-12液液凝聚相体系。

实施例3

将木质素磺酸钠粉末溶解于TrironX-100与NaCl混合溶液中，充分搅拌溶解，制得SL/TX100/NaCl混合储备液，木质素磺酸钠、TrironX-100与NaCl的浓度分别为5g/L、2.5mM和0.3M。将12-4(OH)₂-12与0.3M NaCl的混合溶液缓慢滴加至储备液中，使体系中12-4(OH)₂-12浓度达到0.25mM，温度设置为25℃，并利用磁子在900rpm的速度下不断搅拌6h，得到SL/12-4(OH)₂-12液液凝聚相体系。SL/12-4(OH)₂-12液液凝聚相体系的低温扫描电镜图像如图2所示。

图3为参照实施例1-3制备得到的木质素基液液凝聚相在不同盐浓度条件下的浊度曲线。

测试例1

实施例1-3中的木质素基液液凝聚相对不同浓度脱落酸包封率的检测方法如下：

分别将5μL、10μL、15μL、25μL、50μL、100μL和200μL 10mM的脱落酸水溶液分别滴加至5mL实施例1、2、3制备的木质素基液液凝聚相体系中。将混合溶液搅拌均匀，然后在4℃条件下静置24h。

取1mL上层清液经0.22μm的滤膜过滤，然后通过高效液相色谱(HPLC，Agilent1200，购自安捷伦科技公司)检测上层清液中脱落酸的浓度。色谱柱为AgilentEclipse C18柱(4.6mm×5μm，250mm)，流动相由甲醇和0.5％的乙酸水溶液混合，体积比为60:40，流速为1mL/min。柱温设为30℃，紫外检测器检测波长为260nm。由于凝聚相体积远远小于溶液总体积，脱落酸的包封率可近似通过公式1(其中，ABA代表脱落酸)计算，三种木质素基液液凝聚相对不同浓度脱落酸的包封率见图4。

公式1

结果如图4所示，表明无论是SL/DTAB液液凝聚相体系(实施例1)还是SL/Gemini表面活性剂液液凝聚相体系(实施例2和实施例3)在同浓度脱落酸条件下对其包封率的差异不是很大。当脱落酸浓度为0.01mM时，凝聚相对脱落酸的包封率只有42％～59％。脱落酸的总浓度从0.01mM逐渐增加至0.38mM，凝聚相对脱落酸的包封率也随之增大。当脱落酸的总浓度超过0.10mM之后，凝聚相的包封率可以保持在85％～90％。

测试例2

实施例1和3中的木质素基液液凝聚相对脱落酸的抗光解能力测试方法如下：

分别在20mL 5g/L木质素基液液凝聚相、5g/L木质素磺酸钠水溶液和纯水中加入脱落酸，使脱落酸在每个体系中的浓度均为0.15mM。将上述溶液分别转移至石英试管中并不断搅拌。利用光化学反应仪(XPA-7，南京胥江机电厂)对其进行紫外光照射，光源由300W高压汞灯以及365nm滤光片组成，温度控制为30±2℃。分别在光照0、0.25、0.5、1、3、6、12、24、36、48、72h时，于每支试管内取1mL混合均匀的溶液，置于4℃环境下存放。待紫外光照射全部完成，分别加入4mL丙酮打破液液相平衡体系，将脱落酸从凝聚相中提取出来。混合溶液经0.22μm滤膜过滤后，利用HPLC检测脱落酸的残留浓度，检测参数同测试例1，脱落酸在不同体系中经紫外光照射后的残留变化见图5。

结果表明在纯水中，仅过了1h后，就有约55％的脱落酸失去了生物活性。经紫外光照射了12h后，仅有约10％的脱落酸存在于溶液中。但是，在木质素基液液凝聚相中，紫外光照射初期脱落酸的光解速率明显减慢，其半衰期能延长至36h左右。经紫外光照射72h后，仍有约45％的脱落酸残留在体系中。对比单独的木质素磺酸钠溶液和木质素基液液凝聚相，可以看出，在前两小时木质素磺酸钠溶液中脱落酸的光解速率明显比包藏于凝聚相中的脱落酸光解速率快，后期脱落酸在两种体系中的光解趋势曲线基本相同，72h后，尽管脱落酸在二者中的残余量差异不大，但其在木质素基液液凝聚相中的残余量略高于木质素磺酸钠溶液。

测试例3

实施例1-3中的木质素基液液凝聚相的液滴撞击疏水叶面的沉积性能测试方法如下：

利用1mL的注射器从20cm高处使5g/L木质素磺酸钠溶液和木质素基液液凝聚相逐滴自由下落到10°倾角的荷叶和小麦叶片上。通过高速摄像机(FASTCAM Mini UX100Photron)捕捉液滴撞击的动态过程，帧频设为2000fps，快门速度为1/20000s。木质素基液液相分离分散液与水滴撞击疏水叶面的沉积性能对比见图6。

结果表明木质素磺酸钠溶液滴落在荷叶和小麦叶面上都会完全弹走并滚落，而木质素基液液凝聚相液滴会钉扎并黏附在荷叶表面，只有少量液滴发生溅射；对于小麦叶片，木质素基液液凝聚相液滴会稳定地铺展在小麦叶面上。

测试例4

木质素基液液凝聚相脱落酸稳定剂对蚕豆气孔开度影响的测试方法如下：

蚕豆种子(临蚕6)浸泡24h后转移至装有营养土的塑料盆中，给予充足水分，培养15天。将脱落酸分别加入到三次水、5g/L木质素磺酸钠溶液以及实施例1中的木质素基液液凝聚相中，使脱落酸浓度均为10μM，并分别均匀喷洒到蚕豆叶片上。然后将蚕豆置于26℃的光照环境中，三次水作为对照。在第4h和第24h时在蚕豆叶背面轻轻涂一层透明指甲油，风干后将指甲油膜撕下，并在显微镜下观察膜上印的气孔开度，见图7。

结果表明，脱落酸水溶液、加入脱落酸的木质素磺酸钠溶液以及包载脱落酸的木质素基液液凝聚相(即脱落酸稳定剂)分散液在喷洒处理4h后均可以促进蚕豆气孔的关闭，但24h后，脱落酸水溶液、加入脱落酸的木质素磺酸钠溶液处理的蚕豆气孔开度变大，而木质素基液液凝聚相脱落酸稳定剂分散液处理的蚕豆气孔开度仍然很小。

测试例5

木质素基液液凝聚相脱落酸稳定剂对小麦抗旱性能影响的测试方法如下：

小麦种子(济麦22)浸泡24h后转移至装有营养土的塑料盆中，在人工气候箱中培养，参数设置为光照条件14h，温度26℃；黑暗条件10h，8℃；湿度控制为60％。当小麦培养至二叶期后做干旱处理。将脱落酸分别加入到三次水、5g/L木质素磺酸钠溶液以及实施例1-3中的木质素基液液凝聚相中，使脱落酸浓度均为10μM，并分别均匀喷洒到干旱处理的小麦叶片上。然后将小麦置于26℃的光照环境中，三次水作为对照。在干旱第五天时观察小麦的外形，见图8。

结果表明实施例1-3木质素基液液凝聚相包载的脱落酸分散液喷洒在小麦幼苗上可以明显提高小麦的抗旱性能，在干旱5天后对照组处理的小麦叶片均发生萎蔫，而液液凝聚相处理的小麦长势都明显好于对照组。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种木质素基液液凝聚相体系，包括以下组分：木质素磺酸盐、聚乙二醇辛基苯基醚、金属盐和阳离子表面活性剂；

所述木质素磺酸盐为木质素磺酸钠；

所述金属盐为NaCl；

所述阳离子表面活性剂选自单链表面活性剂和/或Gemini表面活性剂；

所述单链表面活性剂为十二烷基三甲基溴化铵；

所述Gemini表面活性剂选自C₁₂H₂₅N(CH₃)₂(CH₂)₆(CH₃)₂NC₁₂H₂₅Br₂、C₁₂H₂₅N(CH₃)₂CH₂CHOHCHOHCH₂NC₁₂H₂₅Br₂中的至少一种；

所述单链表面活性剂在所述体系中的浓度为0.8mM～1.5mM；

所述Gemini表面活性剂在所述体系中的浓度为0.2mM～0.8mM；

所述木质素基液液凝聚相体系中木质素磺酸盐的浓度为5g/L～50g/L；

所述木质素基液液凝聚相体系中聚乙二醇辛基苯基醚的浓度为0.8mM～3mM；

所述木质素基液液凝聚相体系中金属盐的浓度为0.08M～0.3M；

所述木质素基液液凝聚相体系中含有溶剂，所述溶剂为水。

2.权利要求1所述木质素基液液凝聚相体系的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将木质素磺酸盐、聚乙二醇辛基苯基醚、金属盐在溶剂中混合，加入阳离子表面活性剂，搅拌得到所述木质素基液液凝聚相体系。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述阳离子表面活性剂的加入方式以阳离子表面活性剂和金属盐的混合溶液的形式加入。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌的速率为500rpm～2000rpm。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌的温度为15℃～30℃。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌的时间为1h～24h。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌的速率为800rpm～1000rpm；搅拌的时间为6h～12h。

8.权利要求1所述木质素基液液凝聚相体系在稳定脱落酸中的应用。

9.一种稳定脱落酸的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：将脱落酸分散到权利要求1所述的木质素基液液凝聚相体系中。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述脱落酸为2-顺,4-反-(S)-脱落酸或其盐或者含有脱落酸或其盐的制剂。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述脱落酸在所述体系中的浓度为0.01mM～10.00mM。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述脱落酸在所述体系中的浓度为0.02mM～0.8mM或1mM～8mM。

13.一种含脱落酸的稳定剂，其特征在于，所述稳定剂包括脱落酸和权利要求1所述木质素基液液凝聚相体系。

14.权利要求13所述含脱落酸的稳定剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：向权利要求1所述木质素基液液凝聚相体系中加入脱落酸，混合得到所述含脱落酸的稳定剂。

15.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于，所述混合后还包括静置，所述静置的温度为0℃～20℃；所述静置的时间为1h～48h。

16.权利要求13所述含脱落酸的稳定剂在提高提升作物产量、促进果实成熟和/或提高植物抗逆性中的应用。

17.根据权利要求16所述的应用，其特征在于，所述抗逆性包括耐盐性、抗寒性和/或抗旱性。