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松节油对米尔贝霉素的杀螨增效活性及稳定性

赵应苟 张绍勇 张爽 贾进伟 陈安良 张立钦

赵应苟, 张绍勇, 张爽, 贾进伟, 陈安良, 张立钦. 松节油对米尔贝霉素的杀螨增效活性及稳定性[J]. 浙江农林大学学报, 2014, 31(6): 905-910. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.06.012
引用本文: 赵应苟, 张绍勇, 张爽, 贾进伟, 陈安良, 张立钦. 松节油对米尔贝霉素的杀螨增效活性及稳定性[J]. 浙江农林大学学报, 2014, 31(6): 905-910. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.06.012
ZHAO Yinggou, ZHANG Shaoyong, ZHANG Shuang, JIA Jinwei, CHEN Anliang, ZHANG Liqin. Acaricidal activity and stability of milbemycins used in turpentine[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2014, 31(6): 905-910. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.06.012
Citation: ZHAO Yinggou, ZHANG Shaoyong, ZHANG Shuang, JIA Jinwei, CHEN Anliang, ZHANG Liqin. Acaricidal activity and stability of milbemycins used in turpentine[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2014, 31(6): 905-910. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.06.012

松节油对米尔贝霉素的杀螨增效活性及稳定性

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.06.012
基金项目: 

国家林业公益性行业科研专项 201204501

详细信息
    作者简介: 赵应苟, 从事生物源农药与农林病虫害防治技术研究。E-mail:zhaoyinggou305@163.com
    通信作者: 陈安良, 研究员, 博士, 从事生物源农药与农林病虫害防治技术研究。E-mail:anlchen@126.com
  • 中图分类号: S433.7

Acaricidal activity and stability of milbemycins used in turpentine

图(3) / 表(3)
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-11-06
  • 修回日期:  2014-01-06
  • 刊出日期:  2014-12-20

松节油对米尔贝霉素的杀螨增效活性及稳定性

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.06.012
    基金项目:

    国家林业公益性行业科研专项 201204501

    作者简介:

    赵应苟, 从事生物源农药与农林病虫害防治技术研究。E-mail:zhaoyinggou305@163.com

    通信作者: 陈安良, 研究员, 博士, 从事生物源农药与农林病虫害防治技术研究。E-mail:anlchen@126.com
  • 中图分类号: S433.7

摘要: 为明确松节油对米尔贝霉素的增效活性和稳定性, 采用叶碟喷雾法, 分别测定了以松节油和乙醇为溶剂配制的米尔贝霉素乳油对朱砂叶螨Tetranychus cinnabarinus的毒力, 半致死质量浓度(CL50)分别为0.031 4, 0.139 0 mg·L-1, 共毒系数为442.68, 表现出显著的增效活性。光解试验表明, 以松节油为溶剂能够提高米尔贝霉素的稳定性。气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析, 松节油中α-蒎烯、莰烯、(R)-苧烯、3-蒈烯等萜烯类物质总含量超过60%, 萜烯类物质对昆虫表皮具有良好的渗透作用, 是其增效作用的主要原因。松节油可作为溶剂和增效剂用于米尔贝霉素绿色乳油制剂加工。

English Abstract

赵应苟, 张绍勇, 张爽, 贾进伟, 陈安良, 张立钦. 松节油对米尔贝霉素的杀螨增效活性及稳定性[J]. 浙江农林大学学报, 2014, 31(6): 905-910. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.06.012
引用本文: 赵应苟, 张绍勇, 张爽, 贾进伟, 陈安良, 张立钦. 松节油对米尔贝霉素的杀螨增效活性及稳定性[J]. 浙江农林大学学报, 2014, 31(6): 905-910. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.06.012
ZHAO Yinggou, ZHANG Shaoyong, ZHANG Shuang, JIA Jinwei, CHEN Anliang, ZHANG Liqin. Acaricidal activity and stability of milbemycins used in turpentine[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2014, 31(6): 905-910. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.06.012
Citation: ZHAO Yinggou, ZHANG Shaoyong, ZHANG Shuang, JIA Jinwei, CHEN Anliang, ZHANG Liqin. Acaricidal activity and stability of milbemycins used in turpentine[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2014, 31(6): 905-910. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.06.012
  • 米尔贝霉素(milbemycins)是1967年日本Sankyo公司以二斑叶螨Tetranychus urticae为试虫筛选出的微生物代谢产物。1983年开发出了米尔贝霉素A3和A4组分的混合物[m(A3):m(A4)=3:7]为有效成分的杀螨剂[1]。米尔贝霉素具有活性高,毒性低,对环境污染小,对人畜安全等优点[2]。它和阿维菌素一起被誉为当今活性最高的杀虫剂,是目前最有应用前景的生物农药之一[3]。作为微生物源农药,米尔贝霉素和阿维菌素特性相同,米尔贝霉素在阳光、紫外光下易分解[4]。这一特性也限制了米尔贝霉素的开发和利用。阿维菌素和矿物油一起使用时,可延长阿维菌素的防治效果和药效期[5],这也是米尔贝霉素开发需要解决的问题。松节油是松树上采集的松脂经加工得到的化工产品,它是世界上产量最大、价格最为便宜的植物精油[6]。松节油绿色环保、安全无毒,对米尔贝霉素有良好的溶解性。本研究拟在此基础上,探讨松节油对米尔贝霉素的增效和稳定性作用,为开发以松节油为溶剂的米尔贝霉素绿色乳油制剂提供依据。

    • 朱砂叶螨Tetranychus cinnabarinus:由浙江省化工研究院提供,在人工气候室条件下[(26±1)℃,相对湿度为(70±5)%,光周期为14 h/10 h],接种于蚕豆苗上培养。

    • 松节油(150~270 ℃的馏分,江西吉安市国光香料厂);质量分数为95%米尔贝霉素原药[Milbemycin,m(A3):m(A4)=3:7],由浙江海正药业有限公司提供;试剂均为分析纯,市购。

    • Waters 600高效液相色谱仪;ZF-20D暗箱式紫外分析仪;Potter喷雾塔(英国Burkard仪器公司);奥林巴斯解剖镜SZ2-LGB(中国上海赖氏科技有限公司);Agilent technologies气质联用色谱仪(7890A GS system,7693Autosampler,5875C insert MSD),HP-INNOWAX毛细管柱(30 m × 0.32 mm × 0.50 μm),Agilent化学工作站。

    • 制剂配制:准确称取一定质量的米尔贝霉素原药,分别用松节油和乙醇为溶剂、OP10为乳化剂配成乳油:质量分数为2%米尔贝霉素乳油(米尔贝霉素1.0 g,乙醇45.0 g,OP10 4.0 g);质量分数2%米尔贝霉素松节油乳油(米尔贝霉素1.0 g,松节油45.0 g,OP10 4.0 g);质量分数为90%松节油乳油(松节油45.0 g,OP10 5.0 g)。用蒸馏水将各制剂稀释成系列质量浓度药液。米尔贝霉素制剂稀释质量浓度梯度为0.025,0.050,0.100,0.200,0.400,0.800 mg· L-1,松节油稀释100,250,500,1 000,2 000,4 000,6 000倍。采用叶碟喷雾法[7]测定各制剂对朱砂叶螨的活性。使用POLO软件处理数据,用几率值分析法计算各化合物的毒力回归方程、半致死浓度(CL50值)、95%置信限和相关系数。用共毒系数(CTC)[8]来判断松节油对米尔贝霉素的增效作用。

    • 紫外光光解稳定性测定。采用玻璃膜状光解稳定性试验方法[9]。分别取质量分数2%米尔贝霉素乳油和质量分数2%米尔贝霉素松节油乳油(高效液相色谱法HPLC测定其含量)1.0 mL置于Φ2 cm的培养皿中(按照光照时间标记培养皿,每时间段设3个重复),立即放入暗室中,室温下待溶剂在自然状态下完全挥发后,形成面积为培养皿底面的药剂薄膜,放入ZF-20D暗箱式紫外分析仪下(培养皿距离紫外灯管20 cm,对照用锡纸遮盖),用波长为254 nm的紫外光照射,紫外光光照强度为420 lx,经0.5,1.0,2.0,4.0,8.0,16.0,24.0,36.0,48.0,72.0 h取样,将药膜用5.0 mL甲醇分3次振荡溶解后转移到棕色样品瓶,HPLC测定其质量分数,用式(1)计算米尔贝霉素各制剂的紫外光分解率。

      $$ 光分解率 = \frac{{光照前质量分数 - 光照后质量分数}}{{光照前质量分数}} \times 100。 $$ (1)

      太阳光光解稳定性测定。同样采用玻璃膜状光解稳定性试验方法。将涂有米尔贝霉素制剂的培养皿置于室外阳光下照射,对照用锡纸遮盖,光照强度1 200~1 500 lx(光照时间累积计算,8 h·d-1),夜间或阴天将培养皿密封置于冰箱存放。经0.5,1.0,2.0,4.0,8.0,16.0,24.0,36.0,48.0,72.0 h照射时间后分别取样检测质量分数变化,按(1)式求出光解率。

    • 质量分数2%米尔贝霉素乳油和质量分数2%米尔贝霉素松节油乳油各取25.0 mL,密封于安瓿瓶内,分别进行冷储和热储试验,重复3次·试验-1。于0 ℃冰水浴冷储7 d,(54±2)℃热水浴热储14 d,测定储存前后质量,按式(2)计算冷储和热储降解率。

      $$ 降解率(%) = \frac{{储存前质量 - 储存后质量}}{{储存前质量}} \times 100。 $$ (2)
    • 采用高效液相色谱分析米尔贝霉素含量。Waters symmetry C18色谱柱(250 mm × 4.6 mm × 5.0 μm),分析米尔贝霉素以V(甲醇):V(水)=95:5为流动相,V(乙腈):V(甲醇):V(体积分数为0.1%的三乙胺)=56:28:16,检测波长243 nm,进样量20 μL,流速1.0 mL·min-1,米尔贝霉素A3和A4保留时间分别为15.48 min和21.15 min。

    • 气相色谱条件:HP-INNOWAX毛细管柱,起始温度60 ℃,保持2 min,以30 ℃·min-1升至190 ℃,再以10 ℃·min-1升至230 ℃,保持10 min。氦气为载气,流速1.0 mL·min-1,进样量1.0 μL,分流比10:1;进样口温度250 ℃,检测器温度250 ℃。质谱条件:EI离子源能量为70 eV,扫描范围为30~250。

    • 各供试制剂对朱砂叶螨雌成螨的毒力测定结果见表 1。松节油单独使用时对朱砂叶螨的半致死质量浓度(CL50)为227.050 3 mg· L-1,活性较低。松节油为溶剂配制的米尔贝霉素乳油对朱砂叶螨半致死质量浓度为0.031 4 mg· L-1,乙醇为溶剂的米尔贝霉素乳油对朱砂叶螨半致死质量浓度为0.139 0 mg· L-1,松节油对米尔贝霉素的共毒系数为442.68,表现出显著的增效作用。

      表 1  松节油及米尔贝霉素制剂对朱砂叶螨雌成螨的毒力

      Table 1.  Toxicity of turpentine and milbemycin to female adult of Tetranychus cinnabarinus

      药剂 毒力回归方程 半致死质量浓度/(mg·L-1 相关系数 95 %置信限/(mg·L-1 共毒系数
      松节油 y=2.516 6+1.054 04x 227.050 3 0.988 0 221.280 5~232.973 1
      米尔贝霉素/乙醇 y=6.644 7+1.919 4x 0.139 0 0.966 8 0.131 5~0.258 0
      米尔贝霉素/松节油 y=9.564 2+3.036 0x 0.031 4 0.965 4 0.037 7~0.054 9 442.68
    • 图 1可见:在波长254 nm光照条件下,质量分数为2%米尔贝霉素乳油紫外光照射下的降解率要显著高于质量分数为2%米尔贝霉素松节油乳油在紫外光下的降解率。在紫外光光照72 h后,2%米尔贝霉素乳油降解率接近100%,而2%米尔贝霉素松节油乳油降解率则为17.76%。

      图  1  米尔贝霉素紫外光光解

      Figure 1.  Ultraviolet Photodagration of milbemycin

      图 2可见:在1 200~1 500 lx光照条件下,2%米尔贝霉素乳油的降解率要显著高于质量分数为2%米尔贝霉素松节油乳油的光照降解率。在光照12 h后,2%米尔贝霉素乳油降解率达到98.37%,而质量分数为2%米尔贝霉素松节油乳油降解率则为28.72%;在光照72 h后,质量分数为2%米尔贝霉素乳油已基本分解,2%米尔贝霉素松节油乳油降解率为48.61%。

      图  2  Ultraviolet Photodagration of milbemycin

      Figure 2.  Photodagration of milbemycin

    • 表 2中可知:2种米尔贝霉素乳油经冷、热储后的有效成分的降解率均小于5%,外观无沉淀和分层现象符合制剂冷、热储要求。

      表 2  冷储、热储对米尔贝霉素稳定性影响

      Table 2.  Cold storage, heated storage to stability influence of milbemycin

      储存方式 药剂 冷/热储前质量/mg 冷/热储后质量/mg 降解率/% 外观
      冷储 2%米尔贝霉素乳油 509.25 495.38 2.72 透明均一
      2%米尔贝霉素松节油乳油 516.00 509.70 1.22 油状透明均一
      热储 2%米尔贝霉素乳油 509.25 493.73 3.05 透明均一
      2%米尔贝霉素松节油乳油 516.00 491.93 4.67 油状透明均一
    • 采用毛细管柱,在所设定的条件下对松节油进行检测,松节油总离子流图见图 3。从图 3中可以看出:在4.0~7.5 min为松节油的特征峰范围,保留时间为4.203 min时的色谱峰,丰度明显高于其他峰,经数据库比对确定该物质为松节油主要成分α-蒎烯。松节油中相对含量大于1%的成分及其分子结构见表 3。供试松节油中,含量超过1%的成分多为单萜类同分异构体,相对含量最高为α-蒎烯(19.84%),其次为(R)-苧烯(11.70%),莰烯(10.33%)和3-蒈烯(7.29%)。

      图  3  松节油总离子流色谱图

      Figure 3.  Total ion chromatogram of turpentine

      表 3  松节油成分气相色谱-质谱联用仪分析结果

      Table 3.  GC-MS analysis results of turpentine

      名称 相对含量/% 保留时/min 分子式
      2-莰烯 1.63 3.95 C10H16
      1, 3, 5, 5-四甲基-1, 3-环己二烯 1.84 4.04 C10H16
      (1S)-3, 7, 7-三甲基双环[4.1.0]庚-3-烯 2.10 4.11 C10H16
      α-蒎烯 19.84 4.20 C10H16
      莰烯 10.33 4.33 C10H16
      葑酮 1.05 4.55 C10H16O
      1, 3, 5, 5-四甲基-1, 3-环己二烯 1.77 4.57 C10H16
      γ-松油烯 1.25 4.73 C10H16
      3-蒈烯 7.22 4.72 C10H16
      萜品油烯 3.36 4.81 C10H16
      1-甲基-2-异丙基苯 8.49 4.87 C10H16
      (R)-苧烯 11.70 4.91 C10H16
      萜品油烯 3.31 5.30 C10H16
      2-甲氧基-4-甲基苯酚 1.82 5.91 C8H10O2
    • 松节油是松树Pinus上采集的松脂经加工得到的化工产品,它是世界上产量最大、价格最为便宜的植物精油。中国松树资源丰富,松树面积约1 600 × 104 km2,年产松节油约8 × 104 t,仅次于美国,位居世界第2位[6]。松节油具有一定的生物活性,可直接用于治疗肌肉痛、关节痛、神经痛和软组织损伤,还可作为药物助剂,如溶剂、杀菌消毒剂和透皮促进剂等[10-11]。目前松节油多用于合成龙脑、薄荷脑、维生素类、药用樟脑等[12],农药制备方面多用于开发杀虫增效剂、萜类驱避剂、拒食剂和保幼激素类似物等[13]。研究表明:松节油对米尔贝霉素有显著的增效作用,光解、冷热储试验表明:松节油对提高米尔贝霉素稳定性也具有很好的效果,气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析其主要成分为α-蒎烯,(R)-苧烯、莰烯和3-蒈烯[14]等萜烯类化合物。萜烯类化合物具有良好的脂溶性,对昆虫表皮有较强的渗透作用[15],是松节油对米尔贝霉素增效的主要原因。

      松节油对米尔贝霉素还具有较强的稳定作用,是其增效的另一原因。米尔贝霉素在环境中的稳定性相对较差,在强阳光下容易分解,这也是生物源农药的共同特点。例如紫外线能使印楝素快速分解[9],印楝素-A涂敷成薄膜在紫外灯照射下的半衰期只有48 min[16]。阿维菌素在阳光照射下,半衰期<10 h[17-19]。生物源农药的不稳定性严重限制了它们的田间使用,从而使其商品化进程缓慢。而以松节油为溶剂在抗紫外、抗强阳光、制剂的冷、热储方面,对米尔贝霉素都能够起到很好的稳定作用。以松节油为溶剂配制的其他药剂对小菜蛾Plutella xyllostella,蚜虫Aphis craccivora,菜青虫Pieris rapae,东方黏虫Mythimna separata的室内毒力结果表明:药剂均表现出良好的增效作用,昆虫也表现出良好的拒食作用[20]

      农药乳油制剂加工成本低、使用方便,田间效果优于相同成分的其他类型制剂,但使用大量的有机溶剂会对环境造成极大的压力。松节油来源丰富,价格适中,对米尔贝霉素有良好的溶解性,并具有显著的增效和稳定作用,是米尔贝霉素绿色乳油制剂加工的良好溶剂选择。

参考文献 (20)

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