探讨环保乙蒜素缓释剂的开发

探讨环保乙蒜素缓释剂的开发

郭兵

西南大学植物保护学院，重庆400715

摘要：介绍了乙蒜素防治病害的良好效果及其杀菌机制，论述了符合乙蒜素开发利用的农药缓释剂型，同时分析了农药缓释剂发展存在的问题及乙蒜素的发展前景。

关键词：乙蒜素；缓释剂；微胶囊

烟草根茎病害是威胁烟草生产的毁灭性病害。在我国南方烟区普遍发生，其中以福建、湖南、四川及广西危害严重。然而对根茎病害的防治长期依赖化学防治，导致用药量不断增加即病原抗药性不断增强的恶性循环。它们严重影响着烟叶的产质量，是烟叶生产可持续发展中亟待解决的关键问题之一[1-3]。而植物源农药因具有无残留、低毒、不易产生抗药性，且易与其他药剂混配等优点，已成为近年来国内外研究的热点之一。许多研究发现，大蒜(Allium sativum L．)对多种病原微生物具有较好的抑制或毒杀作用[4-8]。虽然，邓正平等[9]。利用捣碎的大蒜浸液对烟草青枯病进行了防效试验，发现10％大蒜浸液具有明显的防治效果。但经过大田实践发现大蒜素的乙基同系物——乙蒜素的药效并不能有效地控制后期根茎病害的发生，因此本文针对乙蒜素缓释剂的开发与应用展开初步探讨。

1. 乙蒜素产品简介

乙蒜素，是我国五十年代自主开发的老产品，当时主要用于种子处理，由于其PH值偏低，对植物种子、枝叶及人体皮肤刺激强，易出现烧种烧苗和烧伤皮肤，导致乙蒜素面临绝迹，而经过我们历时十几年的潜心研究，1994年以来成功将乙蒜素用于多种作物叶面喷施的多种配方取得了突破性成果，并申请获得了多项发明专利，在我们这些成果的带动下，由原来国内生产乙蒜素的一家发展到今天的数十家，使这个沉睡三十多年面临绝迹的乙蒜素老产品成为目前国内杀菌剂市场的主导产品。商品名有抗菌剂402、菌无菌、正萎舒、康稼、断菌、群科、木春三号等，主要剂型有40.2％、70％、80％乳油，20％高渗乳油，90％乙蒜素原油，30％乙蒜素可湿性粉剂，乙蒜素辣椒专用型等。乙蒜素是大蒜素的乙基同系物，属于植物源仿生型杀菌剂。其杀菌效果优越，易被吸收和降解，不易产生抗药性，还能刺激作物生长，实现增产。

1.1理化性质及其作用特点

工业品原油为微黄色透明液体，有大蒜臭味，PH值2-4，酸性介质中稳定，易溶于乙醚、氯仿、乙醇、甲醇、醋酸等有机溶剂，中等毒性，对皮肤、粘膜有刺激，无致畸、致癌和致突变作用，使用安全。作用特点，本品属内吸性有机硫类杀菌剂，具备预防、治疗作物由真菌、细菌引起的各类常见病害，其分子结构中的二硫氧基团与菌体分子中含-SH基团的物质反应，从而抑制菌体正常代谢，达到杀菌目的。对植物因真菌、细菌引起多种病害有较好的防治效果，尤其对防治土传性病害效果突出。可广泛用于棉花枯、黄萎病、立枯病、水稻稻瘟病、白叶枯、恶苗病、瓜菜枯萎病、霜霉病、青枯病、根腐病；果树叶斑病、炭疽病、麦类赤霉病、条纹病、玉米叶斑病等多种作物的多种病害防治，并能促进作物生长。

环保农药剂型

目前，剂型加工的主要方向是制造具有下列功能的环保型农药制剂：降低毒性。提高安全性；减少污染；减轻对作物的药害；对使用者更安全；便于利用，节约劳动力；节约能源．降低价格；提高生物利用率；向着水性化方向发展[10]。与传统剂型相比，环保制剂主要通过两方面改进而达到环保的目的：1）水基化，利用水代替大量的有机溶剂，减少了因有机溶剂释放而引起的环境污染，代表剂型有水乳剂、微乳剂、悬浮剂等；2)粒剂化，解决了粉剂产品生产和使用过程中易飘移、计量不准的缺点，减少了对环境中的过量排放，代表剂型有水

分散粒剂等：3)缓释化，延长农药的持效期，如微胶囊剂。环保型农药制剂的发展，符合国内外农药制剂的发展趋势，符合我国建设资源节约型和环境友好型社会的要求，具有良好的发展前景。

2.1 环保缓释剂

缓释剂可以分为微胶囊剂、包结化合物、多层制品、空心纤维等十多个类型。农药缓释剂适应了化学农药发展的客观要求,是安全、合理、经济、有效地使用农药的理想剂型。它有效地降低了环境中的光、空气、水和微生物对原药的分解,减少了挥发、流失的可能性,并改变了释放性能,从而使残效期延长,用药量和用药次数减少;同时使高毒农药低毒化,降低了农药的急性毒性,减少了农药的漂移,减轻了对环境的污染和对作物的药害。从总体上看,将农药加工成缓释剂可能会提高一些生产成本,但由此带来的经济、社会和生态综合效益是无法估量的。随着高分子化合物及其制造技术的发展,缓释剂得到了进一步的发展,除了它本身的制作和测试方法还不完全成熟定型之外,它们所适用的农药品种和环境条件等都已经取得实际的应用效果。农药缓释剂作为崭新的加工技术,必将有十分广阔的发展前途。

2.1.1 微胶囊(microencapsulate)是以天然或合成的高分子材料作为囊壁，通过化学法、物理法或物理化学法将活性物质包裹起来形成具有半透性或密封性囊膜的微型胶囊[11]。微胶囊剂由于具备控制释放技术，其优势有提高农药稳定性，降低农药对人畜的毒性，延长持效期，提高药效，扩大农药的使用范围。此外，在自然条件下有些农药极易光解，采用微胶囊剂进行加工，可以很好地解决这一问题．此外．可使用环保型的壁材，以减少环境污染[12-13]。微胶囊化方法很多，大致将其分为物理法、物理机械法和物理化学法。选择依据主要是微胶囊的芯料和壁材的理化性质应用场所、粒子的平均粒径、生产规模和成本、控制释放的机理等[14],应用于农药微囊化的技术，主要为化学法，而物理化学法在医药中应用较多，农药微囊化可以借用医药领域的有关原理和方法，复凝聚法[15]、溶剂挥发法[16,17]等．均已在农药领域应用。农药上商品化的微胶囊剂产品大都采用界面聚合法和原位聚合法制得微胶囊悬浮剂来制备的。界面聚合法，工艺流程复杂，聚合周期长，设备投资大，操作条件相对苛刻；原位聚合法囊壁材料单体反应活性高，有成成分的活性基团可能参加反应，所以对分子上有活性基团的有效成分没法成囊，因此适应的有效成分少，囊壁材料容易老化变色，成本相对较高，高分子单体容易残存于囊中，造成有效成分的不稳定。

2.1.2 吸附型缓释剂是将原药吸附于无机、有机等吸附性载体中，作为贮存体，如凹凸棒土、膨润土、海泡石、硅藻土、沸石、氧化铝、树脂等[18]。黏土矿物内部可以进行离子交换作用，所以，其经常被用作吸附性载体，制成性能优良的缓释剂。Hermosin等[19]将除草剂2，4一D吸附于有机改性黏土中，制备了吸附型农药缓释剂，有效地延长了除草剂的药效期，还减少了使用过程中农药的大量损失。含有有机和无机阳离子的黏土可以作为吸附载体，制成持效期长、化学稳定性好的缓释剂。吸附型缓释剂制备工艺简单、周期短、成本较低，但载药量有限，并且容易受周围环境影响变化，正好利用青枯病发生时期的烟草根际变化来释放乙蒜素，达到抑制病原菌的目的。

2.1.3 农药与高分子化合物通过架桥剂间接结合架桥剂通常是指连接农药与高分子化合物，起到桥梁作用的化学性质较活泼的物质。例如，Martin等[20]用氯乙酸作为交联剂，让萘乙酸与纤维素间接结合，制得了农药缓释剂，进行了释放动力学试验，研究发现，萘乙酸活性组分的释放速度是由介质环境的pH值和高分子骨架的亲水性所决定的。由于烟草青枯病的发生前与发生后土壤pH值的变化，可以利用土壤自身pH值的变化来控制乙蒜素的释放。

农药缓释剂存在的问题和乙蒜素发展前景

农药缓释剂虽然有了一定程度的发展，但与该剂型的优点和功能相比，其发展速度是极不相称的，主要原因有3种：一是缓释制剂有较高的技术难度，生产成本较高；二是人们对农药