HU215780B - Eljárás margosa (Azadirachta indica) mag extraktum előállítására - Google Patents

Description

HU 215 780 Β

A találmány tárgya új eljárás a margosafa (Azadirachta indica Juss.) magjából nyerhető inszekticid anyagok extrahálására és tisztítására, valamint az ilyen extraktumot tartalmazó inszekticid készítmény és eljárás a készítmény előállítására.

Folyamatos kutatás folyik olyan készítmények kidolgozására, amelyek egyesítik a kiváló inszekticid hatékonyságot és a növényekre és emlősökre gyakorolt alacsony toxicitást, mivel folyamatosan fennálló igény mutatkozik olyan vegyületekre, amelyek fokozott inszekticid hatékonysággal és jobb szelektivitással rendelkeznek, emellett kevésbé károsítják a környezetet, előállítási költségük alacsony, és az ismert inszekticidekre rezisztens rovarokra is hatékonyak. A margosafa különböző részeit Indiában régóta használják gyógyászati és inszekticid hatása miatt. Ez a szubtrópusi fa India, Pakisztán és Sri Lanka száraz területein, valamint Délkelet-Azsia és Afrika egyes részein honos.

Bár a fa minden része természetes rezisztenciát mutat a betegségekkel szemben, a legnagyobb rezisztencia a magoknál jelentkezik. A mag készítményei és extraktuma különböző növényi betegségek ellen, így gyapjaslepke, japánbogár, levéltetű, dohánybimbóféreg és gyapotmagfúró bogár ellen hatásos [Chem. and Engineering News, 46-51 (1985. május 27.); U. S. Dep. Agric. Agric. Rév. Mán. ARM-NE-4], A margosamag-extraktumot ezért széles spektrumú inszekticidnek tekintik.

A megőrölt margosamagból poláros oldószerrel, így vízzel, metanollal vagy etanollal azadirachtin és más inszekticid hatóanyag extrahálható ki. A száraz tömegre vonatkoztatva az ilyen extraktum általában legfeljebb 50 tömeg% azadirachtint tartalmaz. A hatóanyag bomlékonysága miatt az ilyen extraktum inszekticid hatékonysága gyorsan romlik. A margosamag-extraktum növényvédő szerként történő alkalmazása ezért igen korlátozott.

A 4 556 562 számú USA-beli szabadalmi leírás szerint hosszabb idejű stabilitás biztosítható, ha a nyers extraktumot hígított alkoholos oldat formájában állítják elő, amely általában mintegy 0,3 tömeg% azadirachtint tartalmaz, és mintegy pH=3,5-6 értéket mutat. Hasonló módon, a 4946681 számú USA-beli szabadalmi leírás az alkoholos margosamag-extraktumot víznek molekulárszűrővel történő eltávolításával stabilizálja.

Több eljárás ismert nagy tisztaságú, általában 10-100 tömeg% azardirachtint tartalmazó extraktum előállítására. Az ismert eljárások közös jellemzője, hogy poláros-szerves oldószert, így metanolt alkalmaznak, és az azadirachtint a nyers extraktumból külön eljárási lépésben, így folyadék-folyadék extrakcióval, fázisszétválasztással, oldószeres feltárással vagy szilikagélen végzett kromatográfíával nyerik ki. Az erőteljes hidrofób tulajdonságokkal rendelkező szennyeződéseket, így a triglicerideket általában a száraz, nyers extraktum vagy 50-100% vizes alkoholban oldott nyers extraktum apoláros oldószerrel, így hexánnal végzett extrahálásával távolítják el [Journal of Liquid Chromatography, 10 (6), 1151 (1987)]. Az eljárás során az extraktumot víz és vízzel nem elegyedő poláros-szerves oldószer, így etil-acetát között megosztják, és a szerves oldószeres fázist elválasztják. így közepes tisztaságú, általában legfeljebb 15-25 tömeg% azadirachtint tartalmazó extraktumot nyernek, amelynek tárolási stabilitása korlátozott. A szilikagélen, florazilgélen és hasonló adszorbenseken végzett kromatográfiával általában nagy tisztaságú azadirachtinkészítményeket kapnak.

Az ismert eljárások főleg nagymértékben alkalmazva bonyolultak és költségesek, mivel nagy térfogatú, tűzveszélyes oldószert kell használni a feltárt azadirachtin mennyiségére vonatkoztatva. További hátrányt jelent, hogy a poláros, szerves oldószerek, így a metanol nagy mennyiségű szennyező anyagot is eltávolítanak, amit az azadirachtin gyors bomlásának elkerülése érdekében el kell távolítani az extraktumból.

Az alkoholos extraháló oldószer vízzel történő helyettesítése lényegesen csökkentené a hidrofób szenynyező anyagok kiextrahált mennyiségét, és emellett kiküszöbölné a tűzveszélyességi problémákat. Ismert az a tény, hogy a víz alkalmas azadirachtinnak őrölt margosamagból történő kinyerésére, ilyen eljárás azonban nem került nyilvánosságra. Ennek oka, hogy a tiszta, vizes extraktumnak az extrahált margosapogácsától történő elválasztása nagyon lassú, ha a szokásos szűrési módszerekkel végzik. További problémát jelent, hogy az azadirachtin a vizes szűrletből poláros-szerves oldószerrel, így etil-acetáttal nem extrahálható, mivel az oldószerek nehezen megtörhető stabil emulziót képeznek.

Szükség van tehát egy gyakorlati, nagy méretekben alkalmazható és gazdaságos eljárásra, amelynek eredményeként legalább 15 tömeg% azadirachtint tartalmazó oldószermentes készítményt kapunk. Az ilyen készítmény megfelelő stabilitással rendelkezik, inszekticid hatóanyagként széles körben alkalmazható, vagy szükséges esetben egyszerű kémiai módszerekkel könynyen stabilizálható.

A találmány tárgya tehát eljárás azadirachtint tartalmazó extraktum előállítására, amelynek során

a) tisztított, vizes margosaextraktumot makropórusos polimer adszorbenssel érintkeztetve adszorbeáljuk az azadirachtint, és

b) az azadirachtint a makropórusos polimer adszorbensről oldószerrel eltávolítjuk.

A találmány kiterjed a kapott extraktumot tartalmazó inszekticid készítményre és a készítmény előállítására.

Az azadirachtint tartalmazó tiszta, vizes margosamag-extraktum előállítható például úgy, hogy az őrölt margosamagot vagy olajmentesített margosapogácsát vízzel keverjük, majd a folyadékfázist centrifugál-szeparátorban elválasztjuk, vagy a margosamag nyers, metanolos extraktumát vízzel hígítjuk (a vizes extraktum kifejezés felöleli a vizes-alkoholos oldatokat is). A tisztított, vizes extraktumból azadirachtinban dús frakció nyerhető úgy, hogy a tisztított, vizes margosamag-extraktumot makropórusos polimer adszorbenssel érintkeztetjük. Makropórusos polimer adszorbensként alkalmazható például ismert módon, például

HU 215 780 Β lecsapószer jelenlétében előállított, makropórusos vagy makrohálós kopolimer (4256 840 számú USAbeli szabadalmi leírás) vagy olyan kopolimer, amelyben ismert módon nagyméretű pórusokat alakítottak ki (3 122 514 számú USA-beli szabadalmi leírás). Makropórusos, polimer adszorbensként előnyösen alkalmazható a polimer divinil-benzol, a divinil-benzol/sztirol kopolimer, a polimer akrilsav (észter) és a fenol/formaldehid kopolimer. Az azadirachtint tartalmazó extraktumot a gyantáról oldószerrel, így alkohollal, előnyösen metanollal, észterrel, előnyösen etil-acetáttal, ketonnal, előnyösen metil-izobutil-ketonnal vagy más poláros, szerves oldószerrel, például Ν,Ν-dimetilformamiddal (DMF) vagy dimetil-szulfoxiddal (DMSO), aromás szénhidrogénnel, előnyösen toluollal vagy vízzel, illetve ezek elegyével távolítjuk el. Az eljárás során legalább 15 tömeg% azadirachtint tartalmazó extraktumot kapunk.

Az adszorbensről történő eltávolításhoz oldószerként előnyösen alkalmazhatók az alkoholok, észterek vagy ketonok, valamint ezek elegyei, elsősorban az etilacetát.

Oszlop alkalmazása esetén olyan oszlopot kell használni, amely lehetővé teszi mintegy 20-25 oszloptérfogatnak megfelelő mennyiségű víznek mintegy 6 oszloptérfogat/óra sebességgel történő átvezetését az oszlop regenerálása érdekében. így például etil-acetát alkalmazása esetén a regenerálás során az etil-acetát szintjét a mosóvízben 100 ppm érték alá kell csökkenteni az új ciklus hatékony megindítása előtt.

A találmány szerinti megoldás egyik megvalósítási módja szerint a megőrölt margosamagból az olaj mechanikai extrahálásával kapott margosapogácsát ledaráljuk és vízzel keverjük mintegy 1/6 pogácsa/víz tömegarány mellett. A könnyű folyadékfázist ezután a nehéz szilárd fázistól (nedves pogácsa) centrifugálással elválasztjuk. A nedves pogácsát vízzel keverjük, mintegy 1/3 nedves pogácsa/víz tömegarány mellett, majd a könnyű folyadékfázist a fent leírt módon elválasztjuk. Az egyesített, tiszta, vizes extraktumokat, amelyek általában legfeljebb 0,6 g/1 azadirachtint tartalmaznak, makropórusos polimer adszorbenssel töltött oszlopra visszük. Adszorbensként előnyösen alkalmazható a polimer divinil-benzol alapú gyanta, például Amberlite XAD-16, Amberlite XAD-4, Amberchrom CG-161 és Amberchrom CG-162; a divinil-benzol/sztirol kopolimer alapú gyanta, így Amberlite XAD-2 és Duolite S-861; az akril (észter) polimer alapú gyanta, így Amberlite XAD-7 és Amberchrom CG-71; a fenol/formaldehid kopolimer alapú gyanta, így Duolite XAD-761. A vizes extraktumot mintegy 10 oszloptérfogat/óra sebességgel áramoltatjuk az oszlopon a gyanta azadirachtinnal történő telítéséig szükséges ideig. így például 1 liter Amberlite XAD-16 gyanta mintegy 20-40 g azadirachtin adszorbeálására képes. A gyanta telítése után mintegy 3 oszloptérfogat mennyiségű oldószert, így etil-acetátot vezetünk át a gyantán mintegy 3 oszloptérfogat/óra sebességgel. Az oldószeres fázist ezután szükség esetén szárítjuk, az oldószert csökkentett nyomáson eltávolítjuk, és így legalább 15 tömeg% azadirachtint tartalmazó azadirachtinban dús extraktumot kapunk.

A találmány szerinti megoldás egy másik megvalósítási módja szerint a margosamag nyers, metanolos extraktumát vízzel mintegy 55/45-95/5 víz/metanol térfogatarányig, előnyösen mintegy 65/35 víz/metanol térfogatarányig hígítjuk. A tiszta, folyékony fázist ezután polimer gyantával töltött oszlopra visszük. Gyantaként alkalmazható például polimer divinil-benzolon alapuló gyanta, így Amberlite XAD-16 gyanta. Az oszlopon adszorbeált extraktumot a fent leírt módon távolítjuk el. Kívánt esetben a kapott, azadirachtinban dús extraktum stabilitása enyhe oxidálószerrel végzett utókezeléssel fokozható.

Kívánt esetben a fenti eljárással kapott azadirachtinban dús extraktum stabilitása enyhe oxidálószerrel végzett utókezeléssel fokozható. Oxidálószerként alkalmazható például hidrogén-peroxid lúgos oldata, alkilperoxid, például di-n-butil-peroxid, sav-peroxid, például perbenzoesav, nátrium-perkarbonát és hasonló anyagok. A fenti reakciót előnyösen oldószer jelenlétében végezzük, ahol oldószerként alkalmazható poláros, szerves oldószerek, így etil-acetát vagy butil-acetát. Oxidálószerként előnyösen használható a hidroxi-peroxid. A hidroxi-peroxid mellett bázisként előnyösen telített nátrium-hidrogén-karbonát-oldatot használunk.

A kapott extraktum azadirachtintartalma elérheti a 80 tömeg%-ot, általában 15-45 tömeg%.

A találmány szerint előállított extraktum előnyösen alkalmazható készítmények előállítására, ezért a találmány kiterjed a szokásos mezőgazdasági hordozóanyagok mellett hatékony mennyiségben fent ismertetett eljárással előállított, azadirachtint tartalmazó extraktumot tartalmazó inszekticid készítményekre. Az ilyen készítmények előállíthatok például az American Chemical Society: Pesticidal Formulation Research (1969); Advances in Chemistry Series, 86; Pesticide Formulation (1973) irodalmak szerint. Ezekben a készítményekben a hatóanyagot a szokásos inért mezőgazdasági (vagyis a növényekkel kompatíbilis és/vagy a peszticidekkel inért) hígítóanyagokkal vagy hordozóanyagokkal, így a szokásos szilárd anyagokkal keverjük. Kívánt esetben egyéb segédanyagok is alkalmazhatók, például felületaktív anyagok, stabilizálószerek, habosodásgátlók és lemosódást megakadályozó szerek.

A találmány szerinti készítmények előnyös típusai ismertek, példaként említhetők a vizes oldatok és diszperziók, olajos oldatok és diszperziók, paszták, permetporok, nedvesíthető porok, emulgeálható koncentrátumok, granulátumok, csalétkek, invert emulziók, aeroszolkészítmények és füstölgő készítmények.

A készítményeket a szokásos módon állítjuk elő. Ennek során például a hatóanyagot a szokásos diszpergálható, folyékony hordozóanyagban és/vagy diszpergálható szilárd hordozóanyagban oszlatjuk el. Kívánt esetben segédanyagok is alkalmazhatók, így a szokásos felületaktív anyagok, például emulgeálószerek és/vagy diszpergálószerek, amelyek lehetővé teszik például, hogy hígítóanyagként víz alkalmazása esetén

HU 215 780 Β segédoldószerként szerves oldószereket is felhasználjunk.

A peszticid hatóanyag megtapadásának elősegítése érdekében porkészítményeknél, granulátumoknál és tejszerű készítményeknél tapadást elősegítő szerként alkamazhatók például karboxi-metil-cellulóz, természetes és szintetikus polimer, például gumiarábikum, poli(vinil-alkohol), poli(vinil-cellulóz) és poli(vinilacetát). Nedvesíthető porkészítménynél és granulátumnál csúsztatószerként előnyösen alkalmazható a kalcium-sztearát vagy magnézium-sztearát.

A találmány szerint előállított extraktum önmagában és/vagy szilárd és/vagy folyékony, diszpergálható hordozóanyaggal és/vagy más, ismert hatóanyaggal alkalmazható. Az ismert hatóanyagokra példaként említhetők a növényvédő szerek, így inszekticidek, artropodicidek, nematocidek, fimgicidek, baktericidek, rágcsáló elleni hatóanyagok, herbicidek, trágyázószerek, növekedésszabályozó szerek és szinergisták. A találmány szerint előállított extraktumot előnyösen a felhasználási területhez alkalmazkodó, adagolható készítmény, így oldat, emulzió, szuszpenzió, por, paszta vagy granulátum formájában alkalmazzuk.

A kereskedelmi forgalmazás szempontjából előnyösek az olyan hordozós készítmények, amelyek a stabilizált extraktumot általában 0,1-99 tömeg%, előnyösen 1-75 tömeg% mennyiségben tartalmazzák.

Egyes készítmények stabilizáló hatást fejtenek ki a bennük lévő azadirachtin hatóanyagra, amely feltehetően abból ered, hogy a diszpergálás következtében megvédik a hatóanyagot a nedvességtől és a napfénytől.

Az extraktumot tartalmazó készítmény a szokásos módon alkalmazható, például nagy- vagy kisméretű hidraulikus permet, ultra kis térfogatú permet, légbuborékos permet vagy por formájában.

A kapott extraktum felhasználható rovarok szelektív irtására, amelynek során hatékony mennyiségben találmány szerint előállított stabilizált extraktumot alkalmazunk önmagában vagy hordozós készítmény formájában. Ennek során a hatóanyagot önmagában vagy készítmény formájában, adott esetben más inszekticidekkel vagy fungicidekkel együtt a rovarokra vagy azok életterébe, vagyis a megvédendő területre, például növénykultúrára juttatjuk.

A felhasználásra kerülő készítmény extraktumkoncentrációja különböző faktoroktól függ, ilyen például az alkalmazott készülék, az alkalmazás módja, a kezelt terület, a kezelt rovar és a fertőzés súlyossága. A fent említett komponensek mellett a találmány szerinti készítmény a növényvédő szereknél szokásos egyéb komponenseket is tartalmazhatja.

A találmányt közelebbről az alábbi példákkal mutatjuk be anélkül, hogy az oltalmi kör a példákra korlátozódna.

I. példa

1. számú extraktum (40 tömeg% azadirachtin)

1282 kg margosamagot részlegesen héjmentesítünk, és az olajat a szokásos mechanikai olajextrahálással eltávolítjuk. 586 g olajmentesitett margosapogácsát

3150 kg vízjelenlétében megőrlünk, és a nedves pogácsát centrifugális ülepítéssel elválasztjuk. A nedves pogácsát 2100 kg vízben felvesszük, és ismét elválasztjuk. Az egyesített folyadékfázist (3618 kg) szűrjük, majd 600 kg/óra sebességgel 60 1 Amberlite XAD-16 gyantát tartalmazó, rozsdamentes acéloszlopra visszük. A gyantát ezután 180 1 etil-acetáttal mossuk, és a kapott etil-acetátos fázist csökkentett nyomáson 25 kg menynyiségre koncentráljuk. Az etil-acetátos koncentrátumot 10 kg vizes, telített nátrium-hidrogén-karbonát-oldattal és 300 ml 30%-os hidrogén-peroxiddal kevertetjük 55 °C hőmérsékleten 20 percen keresztül. A felső, szerves fázist elválasztjuk, nátrium-szulfáton szárítjuk, szüljük, és az etil-acetátot eltávolítjuk. így 4,25 g 1. számú extraktumot kapunk, amely 40 tömeg% azadirachtint tartalmaz.

2. példa

2. számú extraktum (27 tömeg% azadirachtin)

144 kg azadirachtint tartalmazó nyers, metanolos extraktumot állítunk elő 200 kg olajmentesített margosapogácsa három, egymást követő lépésben 200 liter metanollal történő extrahálásával. A metanolos extraktumokat egyesítjük, és az oldószert részlegesen eltávolítjuk. A kapott koncentrátumhoz 280 kg vizet adunk, a csapadékot eltávolítjuk, és a vizes-metanolos extraktumot 30 liter Amberlite XAD-16 gyantával töltött oszlopra visszük 2 liter/perc sebességgel. A gyantát ezután 90 liter metanollal mossuk, az oldószert eltávolítjuk, a kapott maradékot etil-acetátban felvesszük, és az 1. példában leírt módon vizes, telített nátrium-hidrogén-karbonát-oldattal és hidrogén-peroxiddal kezeljük. így 1,66 kg 2. számú extraktumot kapunk, amely 27 tömeg% azadirachtint tartalmaz.

3. példa

Biológiai aktivitás

Vizsgáljuk az 1. példa szerinti 1. számú extraktum (40 tömeg% azadirachtin-tartalom) biológiai aktivitását. A vizsgálathoz 2-3 hetes limabab (Phaseolus limensis var. Woods Prolifíc) növényeket a vizsgált hatóanyagoldattal csurom nedvesre permetezünk. Száradás után a kezelt leveleket elkülönítjük, és mexikói babbogár (MBB, Epilachna varivestis) és déli sereghemyó (SAW, Spodoptera eridania) szekunder állapotban lévő lárváival telepítjük be 20, 10, 5 és 2,5 ppm dózis és dózisonként 5 rovar alkalmazásával. A százalékos pusztulást a 3. és 6. napon mérjük. A mérési eredményeket az alábbi táblázat tartalmazza:

	Pusztulás (%)
Dózis (ppm)	MBB (3 nap)	MBB (6 nap)	SAW (3 nap)	SAW (6 nap)
20	23	67	100	100
10	6	73	93	73
5	15	46	93	93
2,5	6	46	53	60

Claims (10)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás azadirachtint tartalmazó extraktum előállítására, azzal jellemezve, hogy

   a) tisztított, vizes margosaextraktumot makropórusos polimer adszorbenssel érintkeztetve az azadirachtint adszorbeáljuk, és

   b) az azadirachtint a makropórusos polimer adszorbensről oldószerrel eltávolítjuk.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy makropórusos polimer adszorbensként polimerdivinil-benzolt, divinil-benzol/sztirol kopolimert, polimer-akril-savat vagy fenol/formaldehid kopolimert, előnyösen polimer-divinil-benzolt alkalmazunk.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy oldószerként alkoholt, észtert vagy ketont, előnyösen etil-acetátot, metanolt vagy metil-izobutil-ketont alkalmazunk.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a tisztított, vizes extraktum előállításához a megőrölt margosamagot vagy olajmentesített margosapogácsát vízzel kevertetjük, majd a folyadékfázist centrifugális szeparátorban elválasztjuk, előnyösen az őrölt margosamagból a margosaolajat mechanikailag extrudálva pogácsát képezünk, ezt ledaráljuk, és vízzel 1/6 tömegarányban kevertetjük, a könnyű, vizes fázist a nehéz, szilárd fázistól (nedves pogácsa) centrifugálással elválasztjuk, a nedves pogácsát vízzel

   1/3 tömegarányban kevertetjük, és a könnyű, vizes fázist a fent leírt módon elválasztjuk.
5. 5. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a tisztított, vizes extraktum előállításához a margosamag nyers, metanolos extraktumát vízzel hígítjuk, előnyösen 55/45-95/5, különösen előnyösen 65/35 végső víz/metanol térfogatarány eléréséig.
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az extraktumot oxidálószemei, előnyösen hidrogén-peroxid lúgos oldatával, különösen előnyösen hidrogén-peroxid nátrium-hidrogén-karbonátos oldatával utókezeljük.
7. 7. A 6. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az oxidálószerrel történő utókezelést oldószer, előnyösen etil-acetát jelenlétében végezzük.
8. 8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy legalább 15% azadirachtint tartalmazó extraktumot állítunk elő.
9. 9. Inszekticid készítmény, azzal jellemezve, hogy hatékony mennyiségben 1-8. igénypontok bármelyike szerint előállított azadirachtint tartalmazó extraktumot tartalmaz a szokásos mezőgazdasági hordozóanyagok mellett.
10. 10. Eljárás inszekticid készítmények előállítására, azzal jellemezve, hogy az 1-8. igénypontok bármelyike szerint előállított azadirachtint tartalmazó extraktumot inszekticid készítménnyé alakítjuk.