TWI445500B

TWI445500B - 用於抑制植物中乙烯反應之微膠囊組合物，製備微膠囊之方法及使用微膠囊組合物之方法

Info

Publication number: TWI445500B
Application number: TW98135150A
Authority: TW
Inventors: William T H Chang; Hsi Ying Chen; Yi Chieh Wang
Original assignee: Lytone Enterprise Inc
Priority date: 2009-10-16
Filing date: 2009-10-16
Publication date: 2014-07-21
Also published as: TW201114367A

Description

用於抑制植物中乙烯反應之微膠囊組合物，製備微膠囊之方法及使用微膠囊組合物之方法

本發明係關於一種調節植物生理學，特別為抑制植物乙烯反應以便延遲植物成熟且維持植物新鮮度之微膠囊組合物，其包含複數個阻斷植物中乙烯結合位點之藥劑之微膠囊。本發明亦係關於一種製備該等微膠囊之方法，及一種藉由施用本發明之微膠囊組合物來抑制各種乙烯反應之方法。

乙烯為植物生長、發育、衰老及環境應力之重要調節劑，其主要影響果實熟化、花衰老及落葉之相關過程，且通常在植物保存及運輸期間大量產生。諸如蔬菜、水果及花之新鮮植物的商業價值通常因過量乙烯氣體而降低。已有大量的研究致力於控制新鮮產品在採收後之保存過程中的乙烯氣體。

美國專利第5,518,988號揭示使用環丙烯及其衍生物(諸如1-甲基環丙烯(1-MCP))作為乙烯結合位點之有效阻斷劑。1-MCP在20℃下為氣態且無臭，可在低濃度下進行處理，且在有效濃度範圍內對人類及家畜無害。1-MCP施用於植物時，一般的有效劑量為0.1ppm至1.0ppm(體積/體積)。然而，基於氣體經常因其高化學活性而難以處理，所以將1-MCP置於固體調配物中。當將該粉末與水混合後，即會於封閉區域中釋放1-MCP氣體。視溫度及其他條件而定，此將歷經約一小時之時間。

於使用上，粉末產品比氣體形式之產品方便，但決非完全為使用者喜好者。其仍具有與在田間處理粉末有關之缺點。在現行實施下，商業1-MCP粉末產品需要大量水(例如1-MCP/α-環糊精粉末複合物重量之10至20倍)以誘導1-MCP釋放。在與水接觸之後，1-MCP在短時間內釋放且不能穩定且均勻地懸浮於水中。因此，施用於液體之1-MCP粉末產品並非用於延遲田間植物熟成之適當調配物。

美國專利第6,897,185號揭示一種製備發泡1-MCP錠劑之方法及其使用方法，其使該化合物於保存、運輸及施用之過程中能夠更便利且安全，藉此解決乙烯對植物造成之問題。然而，類似於粉末之侷限性，因為錠劑通常需要空氣環流以確保有效藥劑均勻分布，而此條件在田間條件下有時無法獲得，所以錠劑在應用方面仍受限制。1-MCP在大氣中之不均勻濃度將產生不均勻熟化反應，由此降低其應用之商業效用。美國公開案第2008/0113867號揭示類似液體劑型之開發，但其僅能在密封容器中穩定三小時。

預期將以商品形式提供易於使用之一步式1-MCP套組。需要解決上文指出之問題。申請人意外地發現一種藉由複合凝聚製備之新穎微膠囊組合物，其可向植物均勻地投遞1-MCP，從而允許在田間條件下有效且持續地使用，而在調節植物生理學方面提供顯著改良。

複合凝聚隨兩種帶相反電荷之聚合物相互作用而發生。將諸如油相之核心物質分散於兩種聚合物之水溶液中，且在水相中產生變化(pH值)以誘導形成稱為凝聚體之富聚合物相，其變成壁物質(外殼或包衣物質)。複合凝聚之潛在應用範圍巨大，包括囊封香料、維生素、芳香劑(刮擦與嗅聞(scratch and sniff))、顯示裝置之液晶、無碳影印紙之油墨系統及藥物傳遞之活性成份(Jizomoto等人，1993;Junyaprasert等人，2001;Soper 1997;Wampler等人，1998)。

因此，本發明之一目標在於提供一種用於抑制植物乙烯反應之微膠囊組合物，其包含複數個阻斷植物中乙烯結合位點之藥劑之微膠囊。

本發明之另一目標在於提供一種製備阻斷植物中乙烯結合位點之藥劑之微膠囊的方法。

本發明之另一目標在於提供一種抑制植物乙烯反應之方法。

本發明提供一種用於抑制植物乙烯反應之微膠囊組合物，其包含複數個微膠囊，該複數個微膠囊各包括在油滴中之阻斷植物中乙烯結合位點之藥劑，及囊封油滴及阻斷植物中乙烯結合位點之藥劑的包衣。

根據本發明，術語「微膠囊」係指尺寸介於例如約1微米至約1000微米之範圍內的小膠囊。

根據本發明，術語「植物」一般係指生長中、已採收或剛採摘之蔬菜、水果或花。

適用於本發明之蔬菜包括(但不限於)椰菜、花椰菜、小白菜、番茄、萵苣、甜豆、芹菜、卷心菜、馬鈴薯、胡蘿蔔、洋蔥、大蒜、香椿(Chinese cedar)、大豆、蠶豆、辣椒、蘆筍、胡荽、黃瓜、小黃瓜、苦瓜、大蔥、黃花菜、朝鮮薊、豇豆、甜玉米、秋葵、香芹、竹筍、芋頭、馬鈴薯、山藥、甘薯、芥菜及茄子。

適用於本發明之水果包括(但不限於)桃子、櫻桃、油桃、杏、李、蘋果、梨、香瓜、漿果、香蕉、鱷梨、番石榴、奇異果、芒果、百香果、柿子、榴蓮、鳳果、火龍果(dragon fruit)、楊桃、紅毛丹、龍宮果(longkong)、龍眼、蓮霧(bell fruit)、番荔枝(custard apple)、雜交番荔枝(atemoya)、番木瓜、柚子、橙子、橘子、荔枝及西瓜。

適用於本發明之花包括(但不限於)各種蘭花、康乃馨(carnation)、百合、金魚草、杜鵑花、八仙花、玫瑰、荷花、一品紅、仙人掌、鬱金香、秋海棠、水仙花、矮牽牛、劍蘭、銀蓮花、葉子花、吊鐘花、銀線蓮(Goodyera matsumurana )、日本銀蓮花(Japanese anemone)、紫菀、山茶、雞冠花、菊花、仙客來、小蒼蘭、連翹、大理菊、荷蘭鳶尾(Dutch iris)、百子蓮、獨尾草(eremurus)、石蒜(nerine)及香石竹(Dianthus caryophyllus )。

阻斷植物中乙烯結合位點之藥劑包括所有抑制植物乙烯反應之習知化合物，諸如(但不限於)環丙烯、1-甲基環丙烯(1-MCP)、3-甲基環丙烯、3,3-二甲基環丙烯、亞甲基環丙烯、重氮環戊二烯、反式環辛烯、順式環辛烯、2,5-降冰片二烯、其衍生物及其混合物。相關先前技術，諸如美國專利第3,879,188號、第5,100,462號、第5,518,988號，及Sisler等人(Plant Growth Reg. 9,157-164,1990)以全文引用的方式併入本說明書中。阻斷植物中乙烯結合位點之藥劑較佳為1-MCP。

在本發明之一實施例中，微膠囊組合物進一步包含任何具有抗真菌或植物生理學調節特性之合適組份。適用於本發明之組份包括(但不限於)遊黴素(natamycin)、聚葡萄胺糖(chitosan)、生長素(auxin)、赤黴素(gibberellin)、細胞分裂素及其混合物。

根據本發明，微膠囊之包衣包含水溶性蛋白質與膠體之複合物，且藉由複合凝聚來誘導。因此，本發明亦提供一種製備阻斷植物中乙烯結合位點之藥劑之微膠囊的方法，其包含：將阻斷植物中乙烯結合位點之藥劑添加至油中以形成油包氣體(gas-in-oil)分散液；將帶正電荷之水溶性蛋白質溶液添加至油包氣體分散液中以形成水包油乳液；將帶負電荷之水性膠體溶液添加至水包油乳液中以形成囊封油滴及阻斷植物中乙烯結合位點之藥劑的包衣；及穩定化該包衣以形成阻斷植物中乙烯結合位點之藥劑的微膠囊。

在本發明之一實施例中，適用於本發明之油包括(但不限於)礦物油、食用油及其混合物。適用於本發明之水溶性蛋白質包括(但不限於)明膠、酪蛋白及其衍生物。適用於本發明之膠體包括(但不限於)阿拉伯膠(gum arabic)、果膠、褐藻酸、羧甲基纖維素、三仙膠(xanthan gum)、瓜爾膠(guar gum)、結冷膠(gellan)、角叉菜膠(karageenan)及其衍生物。

在本發明之一實施例中，適用於本發明之包衣穩定化步驟包括(但不限於)低溫熱固化、交聯、去溶劑化固化及其組合。包衣之穩定化可改良微膠囊特性，諸如機械彈性及/或生物相容性。

在本發明之一實施例方法中，進一步包含藉由過濾或離心來收集微膠囊，以適當溶劑洗滌，及隨後例如藉由風乾或噴霧乾燥來乾燥。

用以形成微膠囊之各種物質可按以下例示性體積比來採用：阻斷植物中乙烯結合位點之藥劑：油為約1:1至約1:20，較佳約1:1至約1:10；油包氣體分散液：水溶性蛋白質為約1:5至約1:100，較佳約1:40至約1:60；且膠體：水溶性蛋白質為約1:1至約1:10，較佳約1:1至約1:5。

鑒於先前技術，熟習此項技術者熟知且可輕易瞭解方法之額外操作細節及條件。舉例而言，諸如美國專利第6,492,025號之相關先前技術以全文引用的方式併入本說明書中。

根據本發明，微膠囊組合物可視情況經調配為液體，且阻斷植物中乙烯結合位點之藥劑係以氣態形式釋放，且藉由任何合適手段釋放及施用於植物。因此，本發明進一步提供一種抑制植物乙烯反應之方法，其包含自微膠囊組合物釋放阻斷植物中乙烯結合位點之藥劑，且使植物與阻斷植物中乙烯結合位點之藥劑接觸。

在本發明之一實施例中，微膠囊組合物係儲存於密封容器中，且藉由添加酶及水來釋放阻斷植物中乙烯結合位點之藥劑。適用於本發明之酶包括(但不限於)蛋白酶、果膠酶、纖維素酶、半乳糖苷酶、結冷膠溶解酶(gellan lyase)及其混合物。

在本發明之一實施例中，微膠囊組合物係儲存於氣泡箔中，且藉由擠壓來釋放阻斷植物中乙烯結合位點之藥劑。適用於本發明之氣泡箔包括(但不限於)鋁氣泡箔。

在本發明之一實施例中，微膠囊組合物係儲存於具有壓力噴嘴之密封噴霧器中，且藉由添加非離子界面活性劑及水來釋放阻斷植物中乙烯結合位點之藥劑。適用於本發明之非離子界面活性劑包括(但不限於)多元醇、多元醇與脂肪酸及其混合物。

在本發明之一實施例中，微膠囊組合物係儲存於具有壓力噴嘴之密封噴霧器中，且藉由添加不可燃且無毒之液化氣體來釋放阻斷植物中乙烯結合位點之藥劑。適用於本發明之不可燃且無毒之液化氣體包括(但不限於)氧化亞氮、二氧化碳、三氟甲烷、三氟氯甲烷、三氟溴甲烷、六氟乙烷、六氟化硫、氙、氟二氯甲烷、二氟二氯甲烷、二氟溴氯甲烷、三氟氯乙烷、四氟二氯乙烷、五氟氯乙烷、八氟環丁烷及其混合物。

以下實例意欲進一步說明本發明而不限制其範疇。說明書及隨附申請專利範圍之揭示內容的範疇中包括熟習此項技術者可輕易達成之修改及變化。

實例實例1：製備包含1-MCP微膠囊之液體

將25mL 2% 1-MCP泵入150mL橄欖油中以形成油包氣體分散液。接著加熱油包氣體分散液至40℃至45℃，且在攪拌下將3.5L含有明膠(2.5%)之溶液添加至油包氣體分散液中以形成水包油(O/W)乳液。接著將3.5L含有阿拉伯膠(2.5%)之溶液添加至O/W乳液中。在連續攪拌之同時，溶液黏度增大，且溶液轉化為凝聚體且聚集形成囊封1-MCP及油滴之包衣。在冰浴中冷卻O/W乳液且將pH值調節為鹼性值。接著在攪拌下將40mL 50%戊二醛添加至O/W乳液中且加熱至50℃以使包衣凝固。藉由過濾收集1-MCP微膠囊，以水洗滌，且隨後乾燥。以水稀釋1-MCP微膠囊100倍以獲得包含1-MCP微膠囊之液體。

實例2：製備包含1-MCP微膠囊及具有抗真菌活性或用於調節植物生理學之組份的液體

將25mL 2% 1-MCP泵入150mL橄欖油中以形成油包氣體分散液。添加30mg溶解於醇中之赤黴素。接著加熱油包氣體分散液至40℃至45℃，且在攪拌下將3.5L含有明膠(2.5%)之溶液添加至油包氣體分散液中以形成水包油(O/W)乳液。接著將3.5L含有阿拉伯膠(2.5%)之溶液添加至油包氣體分散液中。在連續攪拌之同時，溶液黏度增大，且溶液轉化為凝聚體且聚集形成囊封1-MCP及油滴之包衣。在冰浴中冷卻O/W乳液且將pH值調節為鹼性值。接著在攪拌下將40mL 50%戊二醛添加至O/W乳液中且加熱至50℃以使包衣凝固。藉由過濾收集1-MCP微膠囊，以水洗滌，且隨後乾燥。以水稀釋1-MCP微膠囊100倍以獲得包含1-MCP微膠囊及具有抗真菌或植物生理學調節特性之組份的液體。

實例3：包含1-MCP微膠囊之液體的酶釋放

方法：將10mL包含1-MCP微膠囊之液體置於氣密瓶中。將100g之100ppm(Novo Nordisk,Denmark)及100g之200ppm獨立地添加至瓶中。在反應1.5小時之後，藉由隨時間流逝取樣及氣相層析(China Chromatography 9800,Taiwan)來分析樣本以觀察1-MCP之濃度變化且追蹤及偵測1-MCP之有效釋放。

結果：圖1展示1-MCP自包含1-MCP微膠囊之液體的釋放曲線。如圖1中所示，在40℃下，1-MCP在1.5小時內自包含100ppm之液體中完全釋放，但在比較實例(無之液體)中1-MCP濃度並未增大。此意謂1-MCP並不會自不具有之液體中釋放。

實例4：包含1-MCP微膠囊之液體的噴霧釋放

將120mL包含1-MCP微膠囊(1.2%)之液體及1.2mL Tween-20(1.0% v/v)置於高壓噴霧器中且混合，且接著噴霧至4L密封容器中。藉由隨時間流逝在容器頂部對氣體取樣及氣相層析來分析樣本以觀察1-MCP微膠囊之濃度變化且追蹤及偵測1-MCP之有效釋放。在1小時之後，1-MCP濃度達到約1.2%，其意謂1-MCP完全釋放及擴散。

鑒於上文，本發明之微膠囊組合物適宜在田間條件下以液體形式使用，有效地節省處理時間，且擴大調節植物生理學、詳言之抑制植物乙烯反應之應用。

熟習此項技術者將明白在不脫離本發明之範疇或精神的情況下可對本發明之結構作出各種修改及變化。鑒於前述內容，本發明意欲涵蓋本發明之修改及變化，限制條件為其屬於以下申請專利範圍及其等效物之範疇內。

圖1顯示1-MCP自包含1-MCP微膠囊之液體中釋放的曲線。

(無元件符號說明)

Claims

一種用於抑制植物中乙烯反應之微膠囊組合物，其包含複數個微膠囊，該複數個微膠囊各包括在油滴中之阻斷植物中乙烯結合位點之氣體藥劑，及囊封該油滴及該阻斷植物中該乙烯結合位點之藥劑的包衣，其中該油滴係選自由礦物油、食用油及其混合物組成之群，及該包衣為帶電荷之水溶性蛋白質與帶和該水溶性蛋白質相反之電荷的膠體之複合物。
如請求項1之微膠囊組合物，其中該阻斷植物中該乙烯結合位點之氣體藥劑係選自由以下組成之群：環丙烯、1-甲基環丙烯、3-甲基環丙烯、3,3-二甲基環丙烯、亞甲基環丙烯、重氮環戊二烯、反式環辛烯、順式環辛烯、2,5-降冰片二烯及其混合物。
如請求項2之微膠囊組合物，其中該阻斷植物中該乙烯結合位點之氣體藥劑為1-甲基環丙烯。
如請求項1之微膠囊組合物，其中該包衣為帶正電荷之水溶性蛋白質與帶負電荷膠體之複合物。
如請求項4之微膠囊組合物，其中該水溶性蛋白質係選自由明膠及酪蛋白組成之群。
如請求項4之微膠囊組合物，其中該膠體係選自由以下組成之群：阿拉伯膠(gum arabic)、果膠、褐藻酸、羧甲基纖維素、三仙膠(xanthan gum)、瓜爾膠(guar gum)、結冷膠(gellan)及角叉菜膠(karageenan)。
如請求項1之微膠囊組合物，其進一步包含具有抗真菌或植物生理學調節特性之組份，該組份係選自由遊黴素(natamycin)、聚葡萄胺糖、生長激素(auxin)、赤黴素(gibberellin)、細胞分裂素及其混合物組成之群。
一種製備如請求項1之用於抑制植物中乙烯反應之微膠囊之方法，其包含：將阻斷植物中該乙烯結合位點之氣體藥劑添加至油中以形成油包氣體分散液；將帶正電荷之水溶性蛋白質溶液添加至該油包氣體分散液中以形成水包油乳液；將帶負電荷之水性膠體溶液添加至該水包油乳液中以形成囊封油滴及該阻斷植物中該乙烯結合位點之藥劑的包衣；及穩定化該包衣以形成該阻斷植物中該乙烯結合位點之藥劑的微膠囊。
如請求項8之方法，其中該包衣係藉由50℃之低溫熱固化、交聯、去溶劑化固化或其組合而穩定化。
如請求項8之方法，其中該阻斷植物中該乙烯結合位點之氣體藥劑與該油之體積比為約1：1至約1：20。
如請求項8之方法，其中該油包氣體分散液與該水溶性蛋白質之體積比為約1：5至約1：50。
如請求項8之方法，其中該膠體與該水溶性蛋白質之體積比為約1：1至約1：5。
一種使用如請求項1之用於抑制植物中乙烯反應之微膠囊組合物之方法，其包含自該微膠囊組合物中釋放該阻斷植物中該乙烯結合位點之氣體藥劑，且使植物與該阻斷植物中該乙烯結合位點之氣體藥劑接觸。
如請求項13之方法，其中該微膠囊組合物係儲存於氣泡箔中且藉由擠壓來釋放該阻斷植物中該乙烯結合位點之氣體藥劑。
如請求項14之方法，其中該氣泡箔為鋁氣泡箔。
如請求項13之方法，其中該阻斷植物中該乙烯結合位點之藥劑係以氣態形式釋放。