一種馬尾松毛蟲性信息素微膠囊及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種馬尾松毛蟲性信息素微膠囊及其制備方法，采用明膠和阿拉伯樹 膠粉微膠囊包埋性信息素成分，以期達(dá)到延長馬尾松毛蟲性信息素的釋放時(shí)間，穩(wěn)定釋放 速率，加強(qiáng)對馬尾松毛蟲交配干擾和誘集的目的，屬于馬尾松毛蟲性信息素微膠囊包埋技 術(shù)工藝領(lǐng)域。 技術(shù)背景
[0002] 我國危害嚴(yán)重的6種松毛蟲中，列于第一位的是馬尾松毛蟲Dendrolimus punctatus(Walker)。馬尾松毛蟲是典型的東洋區(qū)分布種類，其危害區(qū)主要在長江流域及其 以南廣大地區(qū)。大量猖獗時(shí)，針葉全部被食盡，似火燒一般，故有"不冒煙的森林火災(zāi)"之稱， 是中國馬尾松林的一種毀滅性害蟲。由此可見，對馬尾松毛蟲的防治一直是森林保護(hù)中的 一項(xiàng)重要而棘手的工作。很多防治方法都存在著一定的弊端，如化學(xué)防治，在防治初期能起 到立竿見影的作用，但長期使用會(huì)造成農(nóng)藥殘留，環(huán)境污染等負(fù)面效應(yīng)。近年來，利用昆蟲 性信息素來監(jiān)測和預(yù)報(bào)害蟲已成為一種新型治蟲技術(shù)，它具有高效、無毒、無污染、不傷益 蟲等優(yōu)點(diǎn)，日益得到國內(nèi)外研究者的廣泛重視。目前，馬尾松毛蟲的性信息素成分已被鑒 定，它包括順5，反7-十二碳二烯醇、順5，反7-十二碳二烯乙酸酯和順5，反7-十二碳二烯丙 酸酯。人工合成的馬尾松毛蟲性信息素成分易受釋放載體及環(huán)境條件的影響，導(dǎo)致化學(xué)成 分降解或者釋放速率不穩(wěn)定，從而降低其生物活性和林間使用效果。為了獲得穩(wěn)定的釋放 速率，保護(hù)有效成分免受干擾，發(fā)揮性信息素最大的生物功能，選擇適宜的信息素釋放載體 就顯得尤為重要。現(xiàn)今，性信息素的釋放載體多種多樣，如袖口式橡膠塞載體，其負(fù)載的性 信息素成分易受光照和溫度條件的影響而發(fā)生異構(gòu)化或氧化，影響性信息素的釋放速率， 從而降低了性信息素的生物活性，有時(shí)即使少量的異構(gòu)體也會(huì)對性信息素的生物活性產(chǎn)生 抑制作用，使田間誘蛾活性降低。聚乙烯管釋放載體不能長時(shí)間保持性信息素穩(wěn)定的釋放 速率，負(fù)載的性信息素成分易受光降解，導(dǎo)致誘捕只能在短時(shí)間內(nèi)有效;且該類載體沒有生 物降解性，導(dǎo)致高分子材料在環(huán)境中累積而無法處理。這些因素限制了釋放載體的推廣和 應(yīng)用。而噴霧型緩釋載體一般由可降解的微乳液組成，與化學(xué)信息素相互溶解，對環(huán)境友 好。如微膠囊和石蠟載體等。其中性信息素微膠囊是一種比較理想的劑型，因?yàn)槔ハx性信息 素微膠囊制備工藝簡便，活性成分被封閉在囊壁內(nèi)，限制了性信息素在短時(shí)間內(nèi)的大量擴(kuò) 散，隔絕了光照、空氣和水分，降低了活性成分被氧化和分解的速度，可以控制性信息素成 分以相對恒定的速率釋放并保持較長的作用時(shí)間；同時(shí)性信息素微膠囊可以采用傳統(tǒng)的施 藥器械進(jìn)行施用，這就減少了人工投入并增加了調(diào)控施藥速度和次數(shù)的靈活性。因此，探索 和研制無公害防治馬尾松毛蟲的性信息素微膠囊包覆工藝勢在必行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有馬尾松毛蟲性信息素緩釋劑型所存在的一系列 技術(shù)問題，提供一種穩(wěn)定性好，持續(xù)期長的馬尾松毛蟲性信息素微膠囊緩釋載體及其包覆 工藝，該方法制備的微膠囊緩釋載體中包含馬尾松毛蟲性信息素成分:順5,反7-十二碳二 烯醇(25 37-12:0!〇、順5，反7-十二碳二烯乙酸酯(25 37-12:(^(3)和順5，反7-十二碳二烯 丙酸酯(Z5，E7-12:0Pr)。對馬尾松毛蟲進(jìn)行種群監(jiān)測和交配干擾，達(dá)到及時(shí)掌握蟲情，適時(shí) 采取防控措施，有效防止馬尾松毛蟲的大爆發(fā)。該微膠囊具有成本低、制備簡易和持效期長 等優(yōu)點(diǎn)，可以采取與水溶液混合形成懸浮液進(jìn)行噴灑，來干擾馬尾松毛蟲交配。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：
[0005] -種馬尾松毛蟲性信息素微膠囊，包括微膠囊壁材和微膠囊芯材，所述的微膠囊 壁材主要由明膠和阿拉伯樹膠組成，所述的微膠囊芯材包括馬尾松毛蟲性信息素成分和液 體石蠟，所述的馬尾松毛蟲性信息素成分為順5,反7-十二碳二烯醇、順5,反7-十二碳二烯 乙酸酯和順5,反7-十二碳二烯丙酸酯。順5,反7-十二碳二烯醇、順5,反7-十二碳二烯乙酸 酯與順5，反7-十二碳二烯丙酸酯的質(zhì)量比為50:40:15。
[0006] 上述馬尾松毛蟲性信息素微膠囊可通過復(fù)合凝膠制備。
[0007] 微膠囊壁材中，明膠與阿拉伯樹膠的質(zhì)量比為1:1。
[0008] 微膠囊壁材中還含有交聯(lián)劑，交聯(lián)劑為戊二醛和丹寧酸，每2-10g明膠和阿拉伯樹 膠中，交聯(lián)劑戊二醛的使用量是2_3mg之間，以2.5mg為最佳;丹寧酸的使用量是l-3yg之間， 以2yg為最佳。
[0009] 微膠囊壁材中還含有聚乙烯醇和滑石粉，每2-10g明膠和阿拉伯樹膠中，聚乙烯醇 的使用量為〇. 1-0.3mg之間，以0.2mg為最佳;滑石粉的使用量為1.5-3g之間，以2g為最佳。
[0010] 馬尾松毛蟲性信息素成分與明膠和阿拉伯樹膠的質(zhì)量比范圍為1:20-1:100。
[0011] 所述的松毛蟲性信息素微膠囊中，順5,反7-十二碳二烯醇、順5,反7-十二碳二烯 乙酸酯和順5，反7 -十二碳二稀丙酸酯與液體石錯(cuò)的質(zhì)量體積比分別為12.5mg: I mL，I Omg: ImL和3·75mg:ImL0
[0012] 其中，上述3種成分順5，反7-十二碳二烯醇、順5，反7-十二碳二烯乙酸酯和順5，反 7_十二碳二烯丙酸酯的化學(xué)純度均大于92% (重量），立體異構(gòu)體的純度均大于90% (重 量)。
[0013] 上述馬尾松毛蟲性信息素微膠囊的制備方法，包括如下步驟：以明膠、阿拉伯樹膠 和交聯(lián)劑、固化劑反應(yīng)生成混合壁材，馬尾松毛蟲性信息素順5，反7-十二碳二烯醇、順5，反 7-十二碳二烯乙酸酯和順5,反7-十二碳二烯丙酸酯和液體石蠟作為芯材，聚乙烯醇(PVA) 作為液體分散劑，滑石粉為固體分散劑，經(jīng)過乳化和固化反應(yīng)后，低溫干燥得到米白色微膠 囊粉末。
[0014] 所述的馬尾松毛蟲性信息素微膠囊的制備方法，包含如下具體步驟：
[0015] (1)預(yù)聚液制備:在明膠和阿拉伯樹膠中分別加入水，經(jīng)溶脹后，加熱攪拌得到完 全溶解的明膠溶液和阿拉伯樹膠溶液，兩者混合得到明膠-阿拉伯樹膠混合溶液；
[0016] (2)乳化階段:將馬尾松毛蟲性信息素加入到液體石蠟中，順5,反7-十二碳二烯 醇、順5,反7-十二碳二烯乙酸酯和順5,反7-十二碳二烯丙酸酯在液體石蠟中的質(zhì)量濃度分 別為12.5mg/mL，10mg/mL和3.75mg/mL;將所得的馬尾松毛蟲性信息素液體石錯(cuò)溶液和聚乙 烯醇水溶液加入到明膠-阿拉伯樹膠混合溶液中，攪拌混勻；
[0017] (3)包囊階段:在步驟(2)的溶液中逐滴加入乙酸溶液調(diào)節(jié)pH為4-4.5以引發(fā)凝聚 形成微膠囊，并保持?jǐn)嚢?，消泡，加入滑石粉?br>[0018] (4)固化階段:加入戊二醛水溶液引發(fā)交聯(lián)和固化反應(yīng)，保持緩慢攪拌，反應(yīng)完成 后，在冰水浴中冷卻至5°C，逐滴加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH為8.5-9.5，再加熱到25°C，加入 丹寧酸溶液，保持緩慢攪拌，促進(jìn)微膠囊進(jìn)一步交聯(lián)和固化；
[0019] (5)成型:最后，加入蒸餾水，利用布氏漏斗過濾，過濾物分別用水和異丙醇各洗脫 2次，并置于真空干燥器內(nèi)20-25°C干燥，得到粉末狀微膠囊。
[0020] 優(yōu)選的，過濾烘干得到的馬尾松毛蟲性信息素微膠囊粉末需要進(jìn)一步在低溫條件 下干燥2-3天，干燥好后裝入到玻璃瓶中，用鋁箱紙蓋口，再擰緊瓶蓋，備用。
[0021] 步驟(1)中，明膠、阿拉伯樹膠須按質(zhì)量比1:1的量加入。微膠囊壁材溶液包括明膠 溶液和阿拉伯樹膠溶液，明膠溶液或阿拉伯樹膠溶液的質(zhì)量濃度為1%_5%，可優(yōu)選為1%、 2.5%或5%，進(jìn)一步地，明膠溶液和阿拉伯樹膠水溶液組成的水相的質(zhì)量比優(yōu)選為1: 1。溶 脹為在19-21°C下靜置30min;加熱溫度為49-51°C。
[0022] 步驟(2)中，攪拌速度為600r/min，攪拌時(shí)間為20min。攪拌速度過高會(huì)造成馬尾松 毛蟲性信息素微膠囊發(fā)生團(tuán)聚，攪拌速度太慢壁材不能與馬尾松毛蟲性信息素成分均勻的 混合。聚乙烯醇水溶液的質(zhì)量濃度為1~2%，聚乙烯醇水溶液的加入量與明膠-阿拉伯樹膠 混合溶液的體積比為1:10。
[0023]本方法中，明膠-阿拉伯樹膠混合溶液與馬尾松毛蟲性信息素液體石蠟溶液的體 積比為：100:2。
[0024] 步驟(3)中，采用10 % (V% )乙酸水溶液調(diào)節(jié)pH，乙酸調(diào)節(jié)pH范圍在4-4.5之間都可 形成規(guī)則的微膠囊，PH=4.3為最佳。保持?jǐn)嚢杷俣葹?00r/min，20min，在此過程中加入2滴 Tween-20以消除泡沫。30min后加入滑石粉(固體分散劑），每2-10g明膠和阿拉伯樹膠中，加 入滑石粉的量為1.5-3g，以2g為最佳。
[0025]步驟(4)中，戊二醛水溶液的濃度為25% (v% );緩慢攪拌的速度為500r/min;氫氧 化鈉水溶液的濃度為10% (W% )，氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH范圍在8.5-9.5之間都可形成規(guī)則的微膠 囊，pH=9為最佳。丹寧酸溶液的濃度為10% (質(zhì)量比），緩慢攪拌的速度為300r/min，攪拌時(shí) 間為30min。
[0026] 交聯(lián)劑為25% (v% )的戊二醛溶液和10% (w% )的丹寧酸溶液，交聯(lián)劑戊二醛溶液 的使用量是明膠-阿拉伯樹膠混合溶液總體積的5%，丹寧酸溶液的使用量是明膠-阿拉伯 樹膠混合溶液總體積的0.1 %。
[0027] 步驟(5)中，過濾物洗脫時(shí)，先用蒸餾水清洗2次，再用異丙醇清洗2次，否則得不到 粉末狀微膠囊。所述的干燥溫度為20~25°C，干燥時(shí)間為24~48h。
[0028] 本發(fā)明以明膠、阿拉伯樹膠的溶液作為混合壁材，馬尾松毛蟲性信息素和液體石 蠟作為芯材，壁材濃度分別為1%、2.5%和5%，使用乙酸酸化凝聚形成微膠囊，再用戊二醛 和丹寧酸進(jìn)行固化，促進(jìn)微膠囊進(jìn)一步交聯(lián)和固化并保持緩慢攪拌，加入蒸餾水稀釋，并利 用布氏漏斗(直徑100mm)過濾。過濾物分別用水和異丙醇各洗脫2次，并置于真空干燥器內(nèi) 20~25°C干燥，得到粉末狀微膠囊。
[0029] 本發(fā)明的馬尾松毛蟲性信息素微膠囊制備工藝中，馬尾松毛蟲性信息素3種組分 順5，反7-十二碳二烯醇、順5，反7-十二碳二烯乙酸酯和順5，反7-十二碳二烯丙酸酯的微膠 囊包覆率分別介于83 %-95 %，87 %-95 %和84%-97 %之間，說明馬尾松毛蟲性信息素可以 通過復(fù)合凝聚法較好地進(jìn)行微膠囊化。
[0030] 本發(fā)明的馬尾松毛蟲性信息素微膠囊制備工藝中，馬尾松毛蟲性信息素3種組