31%檸檬醛羥丙基-β-環(huán)糊精水劑制備及其對(duì)稻瘟病菌的抑制作用

高　強(qiáng)，李　明，李榮玉，鄭　麗，胡賢峰

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31%檸檬醛羥丙基-β-環(huán)糊精水劑制備及其對(duì)稻瘟病菌的抑制作用

高強(qiáng)1,2，李明2,3*，李榮玉2,3，鄭麗1,2，胡賢峰2

(1.貴州大學(xué) 精細(xì)化工研究開(kāi)發(fā)中心，貴州 貴陽(yáng) 550025；2.貴州大學(xué) 作物保護(hù)研究所，貴州 貴陽(yáng) 550025；3.貴州大學(xué) 貴州山地農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽(yáng) 550025)

為了提高檸檬醛的田間使用效果，進(jìn)行了檸檬醛水劑的制備及其生物活性研究。通過(guò)不同乳化劑、滲透劑、防腐劑等助劑的優(yōu)化篩選實(shí)驗(yàn)，確定了檸檬醛羥丙基-β-環(huán)糊精水劑的最優(yōu)配方，并對(duì)制劑進(jìn)行了室內(nèi)生物活性測(cè)定。結(jié)果表明：檸檬醛羥丙基-β-環(huán)糊精水劑的最佳配方為31%檸檬醛羥丙基-β-環(huán)糊精包合物、10%OP-15、5%滲透劑T、0.5%山梨酸鉀、蒸餾水補(bǔ)足至100%；并且制劑的各項(xiàng)理化性能優(yōu)良，符合水劑的質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)。31%檸檬醛羥丙基-β-環(huán)糊精水劑對(duì)水稻稻瘟病菌菌絲生長(zhǎng)和孢子萌發(fā)均有較好的抑制作用，其EC50值分別為21.37、35.63 μg/mL。檸檬醛水劑的研制，為檸檬醛的田間使用提供一種方法。

檸檬醛；水劑；表面活性劑；水稻稻瘟病病菌

檸檬醛(citral)為開(kāi)鏈單萜類(lèi)有機(jī)化合物，主要存在于山蒼子油、檸檬草油和楓茅油等植物精油中[1-3]，由于具有濃郁香氣、天然無(wú)毒以及抗氧化活性，被作為防腐劑、芳香劑及調(diào)味劑等廣泛應(yīng)用在化妝品、食品工業(yè)等領(lǐng)域中[4-5]。近年來(lái)隨著研究的不斷深入，有關(guān)檸檬醛殺蟲(chóng)殺菌活性的報(bào)道日益增多，張文平等[6]研究發(fā)現(xiàn)，檸檬醛具有較高的抗黃曲霉活性；盧春等[7]研究表明，檸檬醛對(duì)水稻稻瘟病菌菌絲生長(zhǎng)和孢子萌發(fā)均具有較好的抑制作用。因此，檸檬醛是一種極具有開(kāi)發(fā)前景的無(wú)公害植物源殺菌劑。由于檸檬醛難溶于水，易溶入乙醇、乙醚、礦物油等有機(jī)溶劑，且理化性狀不穩(wěn)定，易揮發(fā)、氧化而失去生物活性，一般加工的制劑不穩(wěn)定。本研究利用檸檬醛羥丙基-β-環(huán)糊精包合物的水溶性，將檸檬醛加工成水劑，加工工藝簡(jiǎn)單、損耗小、成本低。制劑的加工或施用對(duì)環(huán)境污染小，符合農(nóng)藥制劑環(huán)保型的要求，同時(shí)也適應(yīng)當(dāng)前農(nóng)藥劑型水基化的發(fā)展趨勢(shì)，為檸檬醛的田間使用提供一種可行性方法。

1　材料與方法

1.1供試材料

1.1.1儀器AL104分析天平(梅特勒-托利多儀器有限公司)；恒溫水浴鍋(江蘇金壇中大儀器廠)；超凈工作臺(tái)(上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠)；立式壓力蒸汽滅菌器(上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠)；HJ-6多頭磁力加熱攪拌器(金壇市盛藍(lán)儀器制造有限公司)；數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱(上海博迅實(shí)業(yè)有限公司)；GXZ智能型培養(yǎng)箱(寧波江南儀器廠)；生物顯微鏡(寧波舜宇儀器有限公司)；移液槍(上海賽默飛儀器有限公司)；玻璃儀器：100、250 mL燒杯，250 mL具塞量筒，1、5、10 mL移液管。

1.1.2試劑檸檬醛(本實(shí)驗(yàn)室從山蒼子精油中分離提取)；檸檬醛羥丙基-β-環(huán)糊精包合物(檸檬醛含量≥6.48%，本實(shí)驗(yàn)室制備)；表面活性劑：OP-15、NP-10、A-110、T-60、O-10、MOA-9、BY-140，滲透劑T、JFC-2(江蘇省海岸石油化工廠)；防腐劑：苯甲酸鈉、山梨酸鉀、水楊酸鈉(天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司); 6%春雷霉素可濕性粉劑(華北制藥股份有限公司)。

1.1.3供試病原菌水稻稻瘟病病菌ZB15(Magnaporthegrisea)采自田間自然發(fā)病水稻植株上的病菌，經(jīng)本實(shí)驗(yàn)室分離、純化、鑒定后保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1檸檬醛羥丙基-β-環(huán)糊精水劑配制方法

按照一定量的比例，將檸檬醛羥丙基-β-環(huán)糊精包合物、表面活性劑、助劑和水加入燒杯中，于磁力攪拌器上攪拌均勻，即得31%檸檬醛羥丙基-β-環(huán)糊精水劑[8-9]。

1.2.2理化性能測(cè)定

依據(jù)水劑的特點(diǎn)，分別測(cè)定制劑乳液的穩(wěn)定性、pH值、冷貯和熱貯穩(wěn)定性等。

乳液穩(wěn)定性測(cè)定：取1 mL制劑，用342 mg/L標(biāo)準(zhǔn)硬水稀釋200倍于具塞量筒中，置于(30±1)℃恒溫水域中1小時(shí)，上無(wú)浮油，下無(wú)沉淀為合格。冷貯穩(wěn)定性測(cè)定：參照GB/T 19137-2003農(nóng)藥低溫穩(wěn)定性測(cè)定方法進(jìn)行。熱貯穩(wěn)定性測(cè)定：參照GB/T 19136-2003農(nóng)藥熱貯穩(wěn)定性測(cè)定方法進(jìn)行。起泡性實(shí)驗(yàn)：量取2.5 mL制劑于250 mL燒杯中，加入342 mg/L的200 mL標(biāo)準(zhǔn)硬水稀釋、攪拌均勻，移入250 mL具塞量筒內(nèi)，蓋上塞子，上下顛倒30次，放置1 min，其液面泡沫低于60 mL為合格。pH值測(cè)定：參照GB/T 1601-1993農(nóng)藥pH值測(cè)定方法測(cè)定。滲透性測(cè)定：采用點(diǎn)樣毛細(xì)管在水稻葉片上點(diǎn)樣，根據(jù)不同滲透劑制劑在水稻葉片上展布的面積來(lái)確定滲透劑的滲透展著性能。

1.2.3檸檬醛水劑對(duì)水稻稻瘟病菌生物活性測(cè)定

采用菌絲生長(zhǎng)速率法和孢子萌發(fā)抑制法測(cè)定檸檬醛羥丙基-β-環(huán)糊精水劑的殺菌活性[10-11]。PDA和米糠平板的制作參照盧春等的方法[7]，采用DPS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，求出毒力回歸方程y=a+bx和相關(guān)系數(shù)，并計(jì)算出檸檬醛水劑對(duì)稻瘟病菌的EC50值。

2　結(jié)果與分析

2.1表面活性劑篩選

確定水為溶劑，加入31%的羥丙基-β-環(huán)糊精包合物(檸檬醛的含量≥2%)，表面活性劑的含量為10%，以此為基本配方，配制出含不同表面活性劑的制劑。先進(jìn)行冷貯，對(duì)冷貯合格的樣品再進(jìn)行熱貯，冷、熱貯合格者，即為所篩選的表面活性劑。不同表面活性劑所配制劑的冷熱貯實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。結(jié)果表明：有兩種表面活性劑適用于檸檬醛羥丙基-β-環(huán)糊精水劑的配制，即OP-15、NP-10，相比冷、熱貯的結(jié)果，OP-15表面活性劑最適用于檸檬醛羥丙基-β-環(huán)糊精水劑制備。

表1　不同表面活性劑制劑樣品冷熱貯實(shí)驗(yàn)效果

2.2滲透劑篩選

增效滲透劑能增加農(nóng)藥制劑中的農(nóng)藥活性物質(zhì)在作用靶標(biāo)上迅速展布、內(nèi)吸，具有提高藥效的作用。由表2可知，滲透劑T和JFC-2對(duì)水稻葉片都具有較好的展布、滲透效果，但滲透劑T的展布、滲透效果優(yōu)于JFC-2。滲透劑T用量在5%、7%時(shí)，檸檬醛制劑在葉片上的展布直徑差異不顯著，故滲透劑的用量為5%為宜。

表2　滲透劑篩選

2.3防腐劑篩選

以苯甲酸鈉、山梨酸鉀、水楊酸鈉作為防腐劑添加對(duì)象，在不同的添加量下，分別測(cè)定有效成分的分解率。結(jié)果表明：山梨酸鉀有很好的防腐效果，能夠有效降低檸檬醛的分解率，因此選用山梨酸鉀作為制劑的防腐劑，山梨酸鉀的添加量以0.5%為宜。

2.4檸檬醛水劑配方

根據(jù)以上配方篩選實(shí)驗(yàn)結(jié)果，優(yōu)選31%檸檬醛羥丙基-β-環(huán)糊精水劑配方見(jiàn)表4。

表3　防腐劑篩選

表4　31%檸檬醛羥丙基-β-環(huán)糊精水劑配方

2.5檸檬醛羥丙基-β-環(huán)糊精水劑的理化性能

對(duì)檸檬醛羥丙基-β-環(huán)糊精水劑各項(xiàng)理化性能的測(cè)定。結(jié)果表明31%檸檬醛羥丙基-β-環(huán)糊精水劑各項(xiàng)理化性能指標(biāo)均合格。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5　31%檸檬醛羥丙基-β-環(huán)糊精水劑各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的測(cè)定

2.631%檸檬醛羥丙基-β-環(huán)糊精水劑對(duì)水稻稻瘟病菌生物活性

2.6.131%檸檬醛羥丙基-β-環(huán)糊精水劑對(duì)稻瘟病菌菌絲生長(zhǎng)的抑制作用

采用菌絲生長(zhǎng)速率法測(cè)定了檸檬醛羥丙基-β-環(huán)糊精水劑對(duì)稻瘟病菌菌絲生長(zhǎng)的抑制作用，其結(jié)果見(jiàn)表6。31%檸檬醛羥丙基-β-環(huán)糊精水劑對(duì)稻瘟病菌菌絲生長(zhǎng)有較好的抑制效果，其EC50為21.37 μg/mL，較檸檬醛原藥和6%春雷霉素效果顯著。

表6　31%檸檬醛羥丙基-β-環(huán)糊精水劑對(duì)稻瘟病菌菌絲生長(zhǎng)的抑制作用

2.6.231%檸檬醛羥丙基-β-環(huán)糊精水劑對(duì)稻瘟病菌孢子萌發(fā)的抑制作用

采用孢子萌發(fā)抑制法測(cè)定了檸檬醛羥丙基-β-環(huán)糊精水劑對(duì)稻瘟病菌孢子萌發(fā)的抑制作用，其結(jié)果見(jiàn)表7。31%檸檬醛羥丙基-β-環(huán)糊精水劑對(duì)稻瘟病菌孢子萌發(fā)的抑制效果較6%春雷霉素可濕性粉劑效果略低，其EC50值為35.63 μg/mL，較檸檬醛原藥對(duì)稻瘟病菌孢子的生物活性略高，其主要原因在于檸檬醛羥丙基-β-環(huán)糊精水劑中的農(nóng)藥活性物質(zhì)被包裹在羥丙基-β-環(huán)糊精的內(nèi)腔，農(nóng)藥活性物質(zhì)會(huì)以一定的速率持續(xù)穩(wěn)定地向外釋放到達(dá)作用靶標(biāo)，檸檬醛水劑具有一定的緩釋性，因此采用孢子萌發(fā)抑制法測(cè)定檸檬醛水劑生物活性的速效性較差。

表7　31%檸檬醛羥丙基-β-環(huán)糊精水劑對(duì)稻瘟病菌孢子萌發(fā)的抑制作用

3　討論

31%檸檬醛羥丙基-β-環(huán)糊精水劑外觀為無(wú)色透明的均相液體，其pH值、稀釋穩(wěn)定性、冷貯、熱貯穩(wěn)定性等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合農(nóng)藥水劑的要求。室內(nèi)生測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，2%檸檬醛水劑對(duì)水稻稻瘟病菌菌絲生長(zhǎng)和孢子萌發(fā)均有較好的抑制效果，其EC50值分別為21.37、35.63 μg/mL。而檸檬醛羥丙基-β-環(huán)糊精水劑對(duì)稻瘟病菌孢子的抑制效果低于對(duì)菌絲的抑制效果， 其主要原因在于檸檬醛是以一定的速率持續(xù)穩(wěn)定地向外釋放，其速效性較差。因此，采用HP-β-CD對(duì)檸檬醛的包合，即增加了檸檬醛的水溶性，又提高了檸檬醛制劑穩(wěn)定性和田間持效期。

檸檬醛羥丙基-β-環(huán)糊精水劑的制備工藝簡(jiǎn)便可行、殺菌效果好、成本低、環(huán)保安全，在制備的過(guò)程中以水為溶劑，即節(jié)省了大量的有機(jī)溶劑，降低了成本，又減少了有機(jī)溶劑對(duì)操作者的刺激和對(duì)環(huán)境的污染。因此，31%檸檬醛羥丙基-β-環(huán)糊精水劑屬于水基化農(nóng)藥劑型的范疇，符合環(huán)保型農(nóng)藥制劑的要求。檸檬醛羥丙基-β-環(huán)糊精水劑的制備為檸檬醛的田間施用提供了一種可行性方法。

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Preparation of Citral HP-β-CD 31% AS and Its Biological Activity of Magnaporthe Grisea

GAOQiang1,2，LIMing2,3*,LIRong-yu2,3ZHENGLi1,2,HUXian-feng2

(1.ResearchandDevelopmentCenterforFineChemicals，GuizhouUniversity,Guiyang,Guizhou550025,China; 2.InstituteofCropProtection，GuizhouUniversity,Guiyang,Guizhou550025,China; 3.TheprovincialKeyLaboratoryforAgriculturalPestManagementinMountainousRegion，GuizhouUniversity,Guiyang,Guizhou550025,China)

To improve application effect of citral in the field,citral HP-β-CD 31% AS were prepared and its biological activity.In order to determine the optimal formula of citral HP-β-CD 31% AS and conducting different emulsifiers，penetrants，preservatives and other additives screening experiments，determination of biologically active of citral HP-β-CD 31% AS. The results showed that the optimum formulation are as follows:31% citral HP-β-CD inclusion complexes,10% OP-15,5% penetrant,0.5% potassium sorbate，distilled water were consisted in the optimum formulation.Its physical-chemical nature of preparation met the quality standard of aqueous solution. Citral HP-β-CD 31% AS have good inhibition for rice blast fungus mycelium growth and spore germination and its EC50values were 21.37、35.63 μg/mL.Its development for citral to provide a method of field use.

citral; aqueous solution(AS); surfactant;Magnaporthegrisea

2016-03-17；

2016-04-06

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“檸檬酫對(duì)稻瘟病菌細(xì)胞壁靶位蛋白的影響及機(jī)制”(31460480)。

李明，男，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向：植物源農(nóng)藥與應(yīng)用技術(shù)；E-mail:lm21959@163.com 。

TQ450.6

A

1008-0457(2016)02-0029-05國(guó)際DOI編碼：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2016.02.006