小桐子油乳狀液制備的工藝優(yōu)化及復(fù)配乳化劑對(duì)其殺蟲(chóng)活性的影響

朱君麗，李育川，余開(kāi)聰，穆愛(ài)秋，李子航

(昆明學(xué)院 農(nóng)學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，昆明650000)

小桐子(JatrophacurcasL.),又名麻瘋樹(shù)、膏桐(云南)，為大戟科(Euphorbiaceae)麻瘋樹(shù)屬(Jatropha) 半肉質(zhì)小喬木或落葉灌木[1]。小桐子植株和種子中含有多種活性物質(zhì),種仁含油率高達(dá)50%～60%,具有較高的綜合開(kāi)發(fā)利用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景[2]。研究發(fā)現(xiàn)，小桐子種子中含有麻瘋樹(shù)萜醇1及毒蛋白curcin與curcain[3]，可有效殺死血吸蟲(chóng)寄主的螺類(lèi)[4-5]，其種子油中富含12-脫氧-16-羥基佛波醇，對(duì)小菜蛾及家蠅具有極高的殺蟲(chóng)活性[6-7]，且與化學(xué)殺蟲(chóng)劑相比，具有對(duì)生態(tài)環(huán)境友好、低毒無(wú)殘留的優(yōu)點(diǎn)，但小桐子油不溶于水，在不乳化的情況下其有效成分固存于油脂中而無(wú)法被利用。因此，如何使小桐子油乳化為穩(wěn)定的乳狀液，并使其在乳化的基礎(chǔ)上提高殺蟲(chóng)活性,是小桐子油在農(nóng)業(yè)應(yīng)用上的重要問(wèn)題。小桐子油具有開(kāi)發(fā)為殺蟲(chóng)劑的廣闊前景,在前人的多數(shù)殺蟲(chóng)活性研究中，多選用單一乳化劑吐溫-80進(jìn)行乳化，但經(jīng)其乳化后的小桐子油乳狀液無(wú)法進(jìn)行長(zhǎng)期的保存且殺蟲(chóng)活性有待提高，很大程度上限制了小桐子油作為農(nóng)藥原藥研制植物源殺蟲(chóng)劑的推廣，而復(fù)配乳化劑可有效彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)。但目前還未見(jiàn)關(guān)于復(fù)配乳化劑乳化小桐子油在農(nóng)業(yè)殺蟲(chóng)應(yīng)用方面的研究報(bào)道。因此，本文采用復(fù)配乳化劑乳化小桐子油，以乳狀液穩(wěn)定時(shí)間為指標(biāo)，對(duì)小桐子油乳狀液的制備工藝進(jìn)行優(yōu)化，并考察復(fù)配乳化劑對(duì)其殺蟲(chóng)活性的影響，以期為后續(xù)以小桐子油為原料研制植物源殺蟲(chóng)劑提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

小桐子油(為云南省雙柏縣當(dāng)年成熟自然干燥的小桐子種子通過(guò)低溫壓榨的方式獲得)，云南神宇新能源有限公司。吐溫-80(Tween-80)、吐溫-20(Tween-20)、司盤(pán)-60(Span-60)，化學(xué)純。

Bettersize3000Plus激光圖像粒度粒形分析儀，百特公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 小桐子油乳狀液的制備

取10 mL小桐子油于250 mL燒杯中，加入復(fù)配乳化劑，置于一定溫度的水浴中攪拌，使乳化劑充分溶解，然后加入適量的蒸餾水，靜置10 min，制成均勻乳狀液，即為小桐子油乳狀液。觀察小桐子油乳狀液室溫條件下靜置后的沉降、分層現(xiàn)象，以出現(xiàn)沉降、分層現(xiàn)象的時(shí)間為乳狀液的穩(wěn)定時(shí)間。采用激光圖像粒度粒形分析儀測(cè)定乳狀液粒徑。

1.2.2 復(fù)配乳化劑HLB值的計(jì)算

研究發(fā)現(xiàn)，制備穩(wěn)定的W/O型乳狀液需將復(fù)配乳化劑的HLB值控制在5.0～6.5之間[8]。復(fù)配乳化劑的HLB值(VHLB)采用下式計(jì)算。

(1)

式中：Wi為第i種乳化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù);VHLBi為第i種乳化劑的HLB值。

1.2.3 小桐子油乳狀液殺蟲(chóng)活性的測(cè)定

1.2.3.1 試蟲(chóng)飼養(yǎng)

選擇在昆明學(xué)院溫室大棚捕捉的蛞蝓(選擇蟲(chóng)齡相近、大小相近的健康蛞蝓)，采用在昆明學(xué)院溫室大棚現(xiàn)采摘的新鮮青菜葉，用流動(dòng)水將青菜葉表面的泥土沖洗干凈并晾干表面水分后進(jìn)行室內(nèi)飼喂，飼喂后將試蟲(chóng)置于培養(yǎng)瓶中，移入光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)條件：溫度25℃，相對(duì)濕度80%，光暗比14 h/10 h。

1.2.3.2 樣品測(cè)定

取小桐子油乳狀液，用蒸餾水稀釋成質(zhì)量濃度為0.10 mg/mL。在用打孔器處理過(guò)的新鮮青菜葉(3 cm×3 cm的圓形葉片)上定量涂抹100 μL稀釋后的小桐子油乳狀液，晾干后飼喂事先饑餓處理4 h的蛞蝓。間隔12 h替換新鮮的涂抹小桐子油乳狀液的青菜葉，每處理進(jìn)行3個(gè)重復(fù)，每重復(fù)10頭試蟲(chóng)。以未涂抹小桐子油乳狀液的作為對(duì)照組。在處理24、48 h及72 h后分別記錄各組的死亡率并計(jì)算校正死亡率。死亡率以3個(gè)重復(fù)死亡率的平均值計(jì)算。校正死亡率(dc)按下式計(jì)算。

dc=(d2-d1)/(1-d1)×100%

(2)

式中：d1為對(duì)照組死亡率；d2為處理組死亡率。

2 結(jié)果與分析

2.1 小桐子油乳狀液制備的單因素試驗(yàn)

2.1.1 復(fù)配乳化劑對(duì)乳狀液穩(wěn)定時(shí)間的影響

在乳化溫度為25℃，乳化方式為先將復(fù)配乳化劑加入油相，再將水加入油相，攪拌均勻，增溶水量為27.5%(占小桐子油的體積，下同)的條件下，研究復(fù)配乳化劑對(duì)小桐子油乳狀液穩(wěn)定時(shí)間的影響，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 復(fù)配乳化劑對(duì)小桐子油乳狀液穩(wěn)定時(shí)間的影響

由表1可知：由不同復(fù)配乳化劑制備的小桐子油乳狀液外觀明顯不同，且穩(wěn)定時(shí)間越長(zhǎng)的乳狀液外觀越偏向乳白色；由不同復(fù)配乳化劑制備的小桐子油乳狀液的穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)短順序?yàn)門(mén)ween-20/Span-60(0.12/0.88)>Tween-80/Span-60(0.19/0.81)>Tween-80/Span-60(0.06/0.94)>Tween-80/Span-60(0.02/0.98)>Tween-20/Span-60(0.27/0.73)>Tween-20/Span-60(0.30/0.70)，即HLB值7.1、7.3的復(fù)配乳化劑乳化的小桐子油乳狀液穩(wěn)定性較差。其中，復(fù)配乳化劑為T(mén)ween-20/Span-60(0.12/0.88)時(shí)的小桐子油乳狀液的穩(wěn)定時(shí)間最長(zhǎng)，為55 d，明顯優(yōu)于其他5組。隨存放時(shí)間的延長(zhǎng)，小桐子油酸值與過(guò)氧化值明顯升高，因此小桐子油乳狀液的長(zhǎng)期存放對(duì)其有效物質(zhì)活性及殺蟲(chóng)活性是否有影響，需進(jìn)一步研究。

2.1.2 乳化溫度對(duì)乳狀液穩(wěn)定時(shí)間的影響

在復(fù)配乳化劑為T(mén)ween-20/Span-60(0.12/0.88)，乳化方式為先將復(fù)配乳化劑加入油相，再將水加入油相，攪拌均勻，增溶水量為27.5% 的條件下，研究乳化溫度分別為20、30、40、45、50、60、70、80、90℃時(shí)對(duì)小桐子油乳狀液穩(wěn)定時(shí)間的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，小桐子油乳狀液穩(wěn)定時(shí)間隨乳化溫度的升高而縮短。在乳化溫度低于45℃時(shí)，小桐子油乳狀液的穩(wěn)定時(shí)間基本不變；在乳化溫度超過(guò)45℃時(shí)，小桐子油乳狀液顏色由乳白色變?yōu)槌赛S色，穩(wěn)定時(shí)間明顯縮短。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，乳化溫度越高，器壁上附著的水珠也越多，但乳化溫度過(guò)低，乳化劑會(huì)因團(tuán)聚而析出。因此，選擇乳化溫度為20～30℃。

2.1.3 乳化方式對(duì)乳狀液穩(wěn)定時(shí)間的影響

不同的乳化方式可能會(huì)影響乳狀液形成，進(jìn)而對(duì)乳狀液的穩(wěn)定時(shí)間產(chǎn)生影響。在復(fù)配乳化劑為T(mén)ween-20/Span-60(0.12/0.88)，乳化溫度為25℃，增溶水量為27.5%的條件下，研究乳化方式對(duì)小桐子油乳狀液穩(wěn)定時(shí)間的影響，結(jié)果見(jiàn)表2。其中乳化方式A為先將復(fù)配乳化劑Tween-20/Span-60(0.12/0.88)加入油相，再將水加入油相，攪拌均勻；B為先將Span-60加入油相，將Tween-20加入水相，再將水相滴入油相，攪拌均勻；C為先將Span-60加入水相，將Tween-20 加入油相，再將水相滴入油相，攪拌均勻。

由表2可知，從穩(wěn)定時(shí)間來(lái)看，乳化方式A明顯優(yōu)于乳化方式B、C，且其制備的小桐子油乳狀液的粒徑(0.80 μm)明顯小于其他兩種乳化方式(0.90 μm)。因此，選擇乳化方式A。

表2 乳化方式對(duì)小桐子油乳狀液穩(wěn)定時(shí)間的影響

2.1.4 增溶水量對(duì)乳狀液穩(wěn)定時(shí)間的影響

在復(fù)配乳化劑為T(mén)ween-20/Span-60(0.12/0.88)，乳化溫度為25℃，乳化方式為先將復(fù)配乳化劑加入油相，再將水加入油相，攪拌均勻的條件下，研究增溶水量對(duì)小桐子油乳狀液穩(wěn)定時(shí)間的影響，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 增溶水量對(duì)小桐子油乳狀液穩(wěn)定時(shí)間的影響

由圖1可知，隨著增溶水量的增加，小桐子油乳狀液的穩(wěn)定時(shí)間先延長(zhǎng)后縮短，增溶水量為27.5%時(shí)，穩(wěn)定時(shí)間最長(zhǎng)，為55 d。這主要是因?yàn)檫m量的水有利于復(fù)配乳化劑之間的締合[8]，而增溶水量過(guò)多時(shí)，復(fù)配乳化劑之間締合分子斷裂，造成體系不穩(wěn)定，導(dǎo)致小桐子油乳狀液的穩(wěn)定時(shí)間縮短。因此，選擇增溶水量為27.5%。

2.2 復(fù)配乳化劑對(duì)小桐子油乳狀液殺蟲(chóng)活性的影響(見(jiàn)表3)

表3 復(fù)配乳化劑對(duì)小桐子油乳狀液殺蟲(chóng)活性的影響

由表3可知：由不同復(fù)配乳化劑制備的小桐子油乳狀液對(duì)蛞蝓的殺蟲(chóng)活性不同，且均表現(xiàn)為隨處理時(shí)間延長(zhǎng)殺蟲(chóng)活性增加；在處理時(shí)間為24 h時(shí)，殺蟲(chóng)活性最高的是Tween-80/Span-60(0.19/0.81)，蛞蝓死亡率為81.23%，其次為T(mén)ween-20/Span-60(0.12/0.88)，蛞蝓死亡率為80.97%；隨處理時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)至48 h，殺蟲(chóng)活性最高的是Tween-20/Span-60(0.12/0.88)，蛞蝓死亡率為91.71%，其次為T(mén)ween-80/Span-60(0.19/0.81)，蛞蝓死亡率為91.52%，兩者無(wú)顯著差異；在處理時(shí)間為72 h時(shí)，殺蟲(chóng)活性最高的仍是Tween-20/Span-60(0.12/0.88)，蛞蝓死亡率為99.06%，其次為T(mén)ween-80/Span-60(0.19/0.81)，蛞蝓死亡率為96.99%，兩者差異顯著(p<0.05)。Tween-20/Span-60(0.12/0.88)乳化的小桐子油乳狀液的殺蟲(chóng)活性較高，且隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)，其優(yōu)勢(shì)越發(fā)明顯，具有緩釋持久的殺蟲(chóng)作用，推測(cè)是復(fù)配乳化劑Tween-20/Span-60(0.12/0.88)使小桐子油中的殺蟲(chóng)物質(zhì)溶解于乳狀液中，提高了小桐子油的殺蟲(chóng)活性。Tween-80/Span-60(0.19/0.81)乳化的小桐子油乳狀液在起始階段的殺蟲(chóng)活性較強(qiáng)，但隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)其殺蟲(chóng)活性較Tween-20/Span-60(0.12/0.88)的下降，表明其使小桐子油中的殺蟲(chóng)物質(zhì)隨時(shí)間的延長(zhǎng)在乳狀液中的溶解度下降，極大程度上影響了后續(xù)的殺蟲(chóng)效果。處理時(shí)間為72 h時(shí)，6種復(fù)配乳化劑制備的小桐子油乳狀液的殺蟲(chóng)活性從大到小依次為T(mén)ween-20/Span-60(0.12/0.88)>Tween-80/Span-60(0.19/0.81)>Tween-80/Span-60(0.06/0.94)>Tween-80/Span-60(0.02/0.98)>Tween-20/Span-60(0.27/0.73)>Tween-20/Span-60(0.30/0.70)。

結(jié)合表1可知，穩(wěn)定時(shí)間最長(zhǎng)(55 d)的復(fù)配乳化劑Tween-20/Span-60(0.12/0.88)乳化的小桐子油乳狀液的殺蟲(chóng)活性也最強(qiáng)，且殺蟲(chóng)活性高低順序與表1的穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)短順序相同，表明穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)的小桐子油乳狀液的殺蟲(chóng)活性明顯增強(qiáng)，即乳狀液穩(wěn)定時(shí)間與其殺蟲(chóng)活性呈正相關(guān)。

3 結(jié) 論

研究了小桐籽油乳狀液制備的最佳工藝條件及復(fù)配乳化劑對(duì)小桐子油乳狀液殺蟲(chóng)活性的影響。小桐籽油乳狀液制備的最佳工藝條件為：復(fù)配乳化劑Tween-20/Span-60(0.12/0.88)，乳化溫度20～30℃，乳化方式為先將復(fù)配乳化劑加入油相，再將水加入油相后攪拌均勻，增溶水量27.5%。在最佳工藝條件下，小桐子油乳狀液的穩(wěn)定時(shí)間為55 d。在小桐子油乳狀液質(zhì)量濃度為0.10 mg/mL時(shí)，蛞蝓72 h的死亡率為99.06%，其殺蟲(chóng)持效期長(zhǎng)，表現(xiàn)為強(qiáng)胃毒作用。小桐子油乳狀液的殺蟲(chóng)活性隨穩(wěn)定時(shí)間的延長(zhǎng)而增強(qiáng)。實(shí)際生產(chǎn)中若直接以小桐子油為植物源農(nóng)藥原藥材料，可減少因有效物質(zhì)的提取而增加的成本，使得小桐子油能以較低的經(jīng)濟(jì)投入創(chuàng)造較大的經(jīng)濟(jì)效益。