專利名稱：林業(yè)害蟲驅(qū)避劑(E)-2-己烯醛的β-環(huán)糊精緩釋微膠囊的制備及測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及林業(yè)病蟲害防治和藥物緩釋領(lǐng)域，具體涉及一種害蟲驅(qū)避劑的￠-環(huán)糊精緩釋微膠囊的制備方法。
背景技術(shù)：
在植物和植食性昆蟲兩者關(guān)系中，植物氣味在其取食和產(chǎn)卵定位中起著重要作用。而利用植物揮發(fā)性氣味特質(zhì)對(duì)昆蟲的引誘或驅(qū)避作用來進(jìn)行昆蟲種群的治理，是當(dāng)前害蟲綜合防治研究中的亮點(diǎn)。(E)-2-己烯醛，又叫反式-2-己烯醛、青葉醛，是綠色植物葉子合成的一種揮發(fā)性物質(zhì)。在生物學(xué)方面，對(duì)許多昆蟲來講(E)-2-己烯醛是一種信息物 質(zhì)，它對(duì)有些種類的昆蟲來說具有引誘性，對(duì)另一些則表現(xiàn)出驅(qū)避性。I. (E)-2-己烯醛作為寄主植物的一種揮發(fā)成分
有研究者在研究綠盲蝽對(duì)性信息素類似物和植物揮發(fā)物的觸角電位反應(yīng)中發(fā)現(xiàn)綠盲蝽對(duì)(E)-2-己烯醛表現(xiàn)出較強(qiáng)的EAG反應(yīng)；其后，Y形嗅覺儀試驗(yàn)和罩籠試驗(yàn)結(jié)果都表明(E)-2-己烯醛對(duì)綠盲蝽雌成蟲有誘集作用(陳展冊等，昆蟲學(xué)報(bào)，2010，53，47-54 ;張尚卿等，華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2011，26，189-194)。2 . (E)-2-己烯醛作為非寄主植物的一種揮發(fā)成分
云南切梢小蠹是危害云南松最為嚴(yán)重的一種害蟲(葉輝，劉宏屏，林業(yè)科學(xué)研究，2006，19，289-294)，我們從小蠹蟲的非寄主植物滇樸、藏柏提取的揮發(fā)性成分中分離出了(E)-2-己烯醛，并通過大量研究證實(shí)(E)-2-己烯醛能夠引起云南切梢小蠹的趨避行為，還能夠減少該蟲的產(chǎn)卵數(shù)量。因此，(E)-2-己烯醛不管是作為昆蟲的引誘劑，還是驅(qū)避劑都可以用來防治林業(yè)害蟲，而且與化學(xué)農(nóng)藥相比，植物的天然揮發(fā)性成分更加高效環(huán)保。但由于(E)-2-己烯醛的揮發(fā)性很強(qiáng)，定量控制釋放量目前還無法實(shí)現(xiàn)；同時(shí)，由于(E)-2-己烯醛化學(xué)性質(zhì)活潑，暴露在空氣中很容易被氧化變質(zhì)。這些特點(diǎn)使(E)-2-己烯醛在野外、林間大規(guī)模人工應(yīng)用受到很大的限制。因此需要找到一種載體，它能夠使得(E)-2-己烯醛緩慢地釋放出來，達(dá)到相對(duì)定量控制釋放量的目的，同時(shí)又能夠使其在較長時(shí)間內(nèi)不被氧化變質(zhì)?！?環(huán)糊精是由7個(gè)葡萄糖分子以a _1，4糖苷鍵連接而成的中空筒狀分子。該分子一端開口較大，另一端較小，內(nèi)徑為6. 0-6. 5A ;分子內(nèi)部呈疏水性，外部呈親水性。大小合適的疏水性分子容易進(jìn)入環(huán)糊精的中間孔洞內(nèi)，形成包合物，被包合的分子與環(huán)糊精以氫鍵和范德華力相互作用，使進(jìn)入￠-環(huán)糊精的中間孔洞內(nèi)的疏水性分子所形成的包合物具有較好的穩(wěn)定性?；凇?環(huán)糊精的特殊的分子結(jié)構(gòu)，￠-環(huán)糊精經(jīng)常作為壁材被用于藥物、香精緩釋微膠囊的制備，以達(dá)到藥物和香精緩慢釋放并且延緩氧化變質(zhì)的目的(Loftsson, T. Pharmaceutical Sciences. 1996, 85, 1017-1024. )
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是利用￠-環(huán)糊精作為壁材對(duì)害蟲驅(qū)避劑(E)-2-己烯醛進(jìn)行包合，提供一種具有緩釋效果的(E)-2-己烯醛的￠-環(huán)糊精微膠囊制備方法，并同時(shí)提供一種對(duì)于該￠-環(huán)糊精緩釋微膠囊中(E)-2-己烯醛釋放效果定量地測試方法，以解決林業(yè)領(lǐng)域防治害蟲時(shí)趨避劑(E)-2-己烯醛的緩慢穩(wěn)定釋放的技術(shù)問題。本發(fā)明目的通過以下方式實(shí)現(xiàn)
(一)(E)-2-己烯醛的￠-環(huán)糊精緩釋微膠囊的制備方法 包括以下步驟
(I)用量筒量取100 mL乙醇和水的混合溶液，二者體積比為Vill: V水=1:2，混合液濃度為33. 3%，置入250 mL的三口圓底燒瓶中，稱取￠-環(huán)糊精，快速攪拌下加入到以上圓底燒瓶中，將溫度上升到35°C并繼續(xù)攪拌5分鐘，再用注射器吸取(E)-2-己烯醛，緩慢滴加到圓底燒瓶中，且在滴加過程中保持快速攪拌，滴加完畢后保持35°C繼續(xù)反應(yīng)3小時(shí)；以上步驟中，反應(yīng)物(E)-2-己烯醒與P -環(huán)糊精的物質(zhì)的量之比為1.5:1。(2)反應(yīng)結(jié)束后將溶液在室溫10 15°C下冷卻，使微膠囊晶體慢慢析出，24小時(shí)后減壓抽濾，晶體每次用3ml水洗滌3次，制得緩釋微膠囊產(chǎn)品，該產(chǎn)品為白色粉末狀固體，粒徑為10 30 u m。所述的制備方法是將步驟(2)所制備的產(chǎn)品于35°C鼓風(fēng)干燥I小時(shí)，除去微膠囊表面吸附的溶劑和(E)-2-己烯醛，然后低溫密閉保存。(二)定量地測定緩釋微膠囊中(E)-2_己烯醛釋放效果的方法 包括以下步驟
a)以無水乙醇為溶劑，用紫外分光光度法掃描，入_=314nm，配制一系列濃度梯度的(E)-2-己烯醛的乙醇溶液在波長314 nm處測定吸光度，在直角坐標(biāo)系中以濃度為橫坐標(biāo)、吸光度為縱坐標(biāo)繪制工作曲線，經(jīng)擬合后得線性方程；
b)用空氣導(dǎo)管(6)依次串聯(lián)連接氣泵(I)、氣流計(jì)(2)、無底的玻璃管(3)及裝有吸收齊U(5)的三個(gè)吸收瓶，組成三級(jí)吸收裝置；其中，吸收劑(5)為無水乙醇，每個(gè)吸收瓶有50mL無水乙醇；
c)在無底的玻璃管(3)中裝入10.Og (E)-2-己烯醛的P -環(huán)糊精緩釋微膠囊作為測量樣本，用適量棉花封堵玻璃管(3)兩端，然后在玻璃管(3)兩端裝上中間帶孔的橡皮塞，裝入管內(nèi)的樣本應(yīng)利于氣流充分并順利地通過；
d)氣流計(jì)控制通入空氣的速率恒定為0.I L/min,向玻璃管(3)中的樣本持續(xù)通入空氣30天，連續(xù)或間隔I 2天于波長314 nm處測量吸收液中(E)-2-己烯醛的吸光度；
e)根據(jù)步驟a所得到的工作曲線計(jì)算出吸收液中(E)-2_己烯醛的濃度；
以上測量步驟均在室溫10 15°C下進(jìn)行。(三)利用本發(fā)明緩釋微膠囊在防治林業(yè)病蟲害中的用途 本發(fā)明技術(shù)效果的原理是
在步驟(I)中，選擇￠-環(huán)糊精作為壁材，加熱條件下，在乙醇和水的混合溶液中與(E)-2-己烯醛反應(yīng)，使(E)-2-己烯醛分子進(jìn)入到￠-環(huán)糊精分子疏水性的空腔中，從而形成穩(wěn)定的包結(jié)化合物。根據(jù)包合機(jī)理，一個(gè)3 -環(huán)糊精分子，它的疏水性空腔大小只能容納一個(gè)(E)-2-己烯醛分子進(jìn)入，因此，要使達(dá)到平衡時(shí)￠-環(huán)糊精的包合率提高就要讓(E)-2-己烯醛過量，但考慮到制備反應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益，(E)-2-己烯醛的物質(zhì)的量過量0. 5倍為宜，因而，適宜的反應(yīng)物(E)-2-己烯醒與β -環(huán)糊精的物質(zhì)的量之比為I. 5: I。反應(yīng)溶劑乙醇和水的體積比為I :2，以保證β-環(huán)糊精和(Ε)-2-己烯醛都有較大的溶解度，使反應(yīng)速率加快。在該條件下，本發(fā)明制備的緩釋微膠囊包合率可達(dá)91%。在步驟(2)中，將步驟(I)反應(yīng)結(jié)束后獲得的溶液在室溫10 15°C下靜置冷卻，慢慢析出大量緩釋微膠囊晶體，重結(jié)晶時(shí)間24小時(shí)后，減壓抽濾，用水洗滌晶體，獲得粒徑 主要在10 30 ym之間的白色粉末狀固體，即純品β-環(huán)糊精緩釋微膠囊。進(jìn)一步的步驟中，將所制備的β_環(huán)糊精緩釋微膠囊低溫密閉保存。原因是，β-環(huán)糊精與(Ε)-2-己烯醛以分子間氫鍵締合在一起，低溫使分子間的氫鍵不易斷裂，同時(shí)低溫使(Ε)-2-己烯醛分子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能減??；密閉條件下可以保證環(huán)境中(Ε)-2-己烯醛維持較大的蒸汽壓。本發(fā)明所提供的β -環(huán)糊精緩釋微膠囊及其測定方法具有以下優(yōu)點(diǎn)
I)工藝簡單、反應(yīng)條件溫和，使用的所有化學(xué)試劑，包括β -環(huán)糊精，(E)-2-己烯醒，乙醇都安全無毒。本制備方法使液態(tài)的(Ε)-2-己烯醛與環(huán)糊精形成固態(tài)粉末狀微膠囊，在儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用時(shí)十分方便。2)所制備的β -環(huán)糊精緩釋微膠囊依據(jù)本發(fā)明提供的測量裝置，并采用紫外分光光度法測定其緩釋效果，而有關(guān)紫外分光光度法測定(Ε)-2-己烯醛的研究目前尚未見于文獻(xiàn)。3)通過向測量裝置內(nèi)持續(xù)通入空氣30天的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明緩釋微膠囊能夠穩(wěn)定的釋放出(Ε)-2-己烯醛；β-環(huán)糊精作為壁材能夠有效保護(hù)空腔內(nèi)以氫鍵相結(jié)合的(E)-2-己烯醛分子不被氧化變質(zhì)。因此，本發(fā)明產(chǎn)品通過控制緩釋微膠囊的施用量可以長效、穩(wěn)定、定量地釋放(Ε)-2-己烯醛，達(dá)到控制驅(qū)避劑釋放濃度的目的。
4)本發(fā)明涉及的驅(qū)避劑(Ε)-2-己烯醛是植物綠葉揮發(fā)性成分的一種組分，比使用化學(xué)農(nóng)藥防治蟲害更加有益于環(huán)境，因而，本發(fā)明β-環(huán)糊精緩釋微膠囊在林業(yè)病蟲害的防治領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。為了便于理解，以下將通過具體的附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。


圖I 圖4分別是本發(fā)明實(shí)施例中制備的β_環(huán)糊精緩釋微膠囊的掃描電鏡圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施例中制備的β -環(huán)糊精緩釋微膠囊的鼓風(fēng)釋放實(shí)驗(yàn)裝置圖，包括氣泵I、氣流計(jì)2、玻璃管3、鐵架4、吸收劑5、空氣導(dǎo)管6。圖6是本發(fā)明實(shí)施例中(Ε)-2_己烯醛紫外吸收工作曲線圖。圖7是本發(fā)明實(shí)施例中制備的β_環(huán)糊精緩釋微膠囊連續(xù)通入空氣30天，(E)-2-己烯醛釋放量的變化曲線圖。
具體實(shí)施例方式(一)(E) -2-己烯醛的β -環(huán)糊精緩釋微膠囊的制備方法用量筒量取100 ml體積比V V* =1:2的乙醇和水的混合溶液，混合液的乙醇濃度為33. 3%，置于250 ml的三口圓底燒瓶中，然后稱取5. O g@-環(huán)糊精(4. 4 mmol)，快速攪拌下加入到圓底燒瓶中，將溫度上升到35°C并繼續(xù)在35°C下攪拌5分鐘，讓?duì)?-環(huán)糊精充分溶解；再用注射器吸取O. 8 ml伍)-2-己烯醛(6.9 m mol)，慢慢滴加到圓底燒瓶中，且在滴加過程中保持快速攪拌，滴加完畢后繼續(xù)攪拌反應(yīng)3小時(shí)。加熱升溫至35°C，反應(yīng)結(jié)束后將溶液在室溫條件下冷卻，使微膠囊晶體慢慢析出，24小時(shí)后減壓抽濾，晶體每次用3ml水洗滌3次，制得緩釋微膠囊產(chǎn)品。產(chǎn)品為白色粉末狀固體，粒徑主要為10 30 μπι (如圖I)。以上所得緩釋微膠囊產(chǎn)品可進(jìn)一步在35°C鼓風(fēng)干燥I小時(shí)，除去微膠囊表面吸附的溶劑和(E)-2_己烯醛，然后低溫密閉保存。(二)定量地測定本發(fā)明緩釋微膠囊中(E) -2-己烯醛釋放效果的方法 包括步驟
a) (E)-2-己烯醛分子中雙鍵與羰基共軛，因此在紫外區(qū)有較強(qiáng)的吸收峰。(E)-2-己烯醛易溶于無水乙醇，以無水乙醇為溶劑，在紫外區(qū)掃描吸收情況，得λ_=314 nm，配制一系列濃度梯度的(E)-2-己烯醛的乙醇溶液，在波長314 nm處測定其吸光度，在直角坐標(biāo)系中以濃度為橫坐標(biāo)、吸光度為縱坐標(biāo)繪制工作曲線，經(jīng)擬合后得線性方程(見附圖3)。b)如圖2，用空氣導(dǎo)管6依次串聯(lián)連接氣泵I、氣流計(jì)2、無底的玻璃管3及裝有吸收劑5的三個(gè)吸收瓶4，組成三級(jí)吸收裝置。每個(gè)吸收瓶4裝有50mL無水乙醇。c)在無底的玻璃管中裝入10. Og新制的(E)-2-己烯醛的β -環(huán)糊精緩釋微膠囊作為測量樣本，樣本未經(jīng)35°C鼓風(fēng)干燥I小時(shí)，兩端用適量棉花封堵，然后在玻璃管兩端裝上中間帶孔的橡皮塞。管內(nèi)裝入的樣本充滿管壁且較疏松，以利于氣流充分且順利地通過所有樣本。用氣泵I向三級(jí)吸收裝置通入空氣，使穩(wěn)定的氣流通過玻璃管3中的樣本，然后依次進(jìn)入三個(gè)吸收瓶4，氣流中的(E)-2-己烯醛分別被吸收瓶4中的無水乙醇吸收。吸收裝置的空氣流量可通過氣流計(jì)2控制并讀數(shù)。d)為定量測定該緩釋微膠囊的緩釋效果，本發(fā)明向玻璃管中的樣本持續(xù)通入空氣30天，通入空氣的速率恒定為O. lL/min，每次連續(xù)吸收24 48小時(shí)，取此過程中17個(gè)單天的釋放量進(jìn)行測定。測定是用光度計(jì)在波長314 nm處測量吸收液中(E)_2_己烯醛的紫外吸收數(shù)值，在室溫21 23°C下進(jìn)行。其中前I 8天每天測一次，以后每隔I 2天測定一次。根據(jù)步驟a)獲得的(E)-2-己烯醛紫外吸收工作曲線以及由測量所得到的吸光度，計(jì)算出吸收液中(E)-2-己烯醛的濃度，進(jìn)而計(jì)算出一天釋放的總量。持續(xù)通入空氣條件下各單天的(E)-2-己烯醛釋放量見下表和附圖4。
權(quán)利要求
1.林業(yè)害蟲驅(qū)避劑(E)-2-己烯醛的￠-環(huán)糊精緩釋微膠囊的制備方法，包括以下步驟 (1)用量筒量取100mL乙醇和水的混合溶液，二者體積比為Vill: V水=1:2，混合液濃度為33. 3%，置入250 mL的三口圓底燒瓶中，稱取￠-環(huán)糊精，快速攪拌下加入到以上圓底燒瓶中，將溫度上升到35°C并繼續(xù)攪拌5分鐘，再用注射器吸取(E)-2-己烯醛，緩慢滴加到圓底燒瓶中，且在滴加過程中保持快速攪拌，滴加完畢后保持35°C繼續(xù)反應(yīng)3小時(shí)； 以上步驟中，反應(yīng)物(E)-2-己烯醛與￠-環(huán)糊精的物質(zhì)的量之比為I. 5:1 ; (2)反應(yīng)結(jié)束后將溶液在室溫10 15°C下冷卻，使微膠囊晶體慢慢析出，24小時(shí)后減壓抽濾，晶體每次用3ml水洗滌3次，制得緩釋微膠囊產(chǎn)品，該產(chǎn)品為白色粉末狀固體，粒徑為 10 30 u nio
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征是將步驟(2)所制備的產(chǎn)品于35°C鼓風(fēng)干燥1小時(shí)，除去微膠囊表面吸附的溶劑和(E)-2-己烯醛，然后低溫密閉保存。
3.一種定量測定如權(quán)利要求I 2所述的緩釋微膠囊中(E)-2-己烯醛釋放效果的方法，包括以下步驟 a)以無水乙醇為溶劑，用紫外分光光度法掃描，入_=314nm，配制一系列濃度梯度的(E)-2-己烯醛的乙醇溶液在波長314 nm處測定吸光度，在直角坐標(biāo)系中以濃度為橫坐標(biāo)、吸光度為縱坐標(biāo)繪制工作曲線，經(jīng)擬合后得線性方程； b)用空氣導(dǎo)管(6)依次串聯(lián)連接氣泵(I)、氣流計(jì)(2)、無底的玻璃管(3)及裝有吸收齊U(5)的三個(gè)吸收瓶，組成三級(jí)吸收裝置；其中，吸收劑(5)為無水乙醇，每個(gè)吸收瓶有50mL無水乙醇； c)在無底的玻璃管(3)中裝入10.Og (E)-2-己烯醛的P -環(huán)糊精緩釋微膠囊作為測量樣本，用適量棉花封堵玻璃管(3)兩端，然后在玻璃管(3)兩端裝上中間帶孔的橡皮塞，裝入管內(nèi)的樣本應(yīng)利于氣流充分并順利地通過； d)氣流計(jì)控制通入空氣的速率恒定為0.I L/min,向玻璃管(3)中的樣本持續(xù)通入空氣30天，連續(xù)或間隔I 2天于波長314 nm處測量吸收液中(E)-2-己烯醛的吸光度； e)根據(jù)步驟a所得到的工作曲線計(jì)算出吸收液中(E)-2_己烯醛的濃度； 以上測量步驟均在室溫10 15°C下進(jìn)行。
4.一種利用如權(quán)利要求I 3所述的緩釋微膠囊在防治林業(yè)病蟲害中的用途。
全文摘要
林業(yè)害蟲驅(qū)避劑(E)-2-己烯醛的β-環(huán)糊精緩釋微膠囊的制備及測定方法，涉及林業(yè)病蟲害防治和藥物緩釋領(lǐng)域。本發(fā)明制備方法采用β-環(huán)糊精作為壁材對(duì)害蟲驅(qū)避劑(E)-2-己烯醛進(jìn)行包合，得到具有緩釋效果的β-環(huán)糊精微膠囊。連續(xù)通入速率恒定的空氣30天，用紫外分光光度法定量測定吸收裝置中(E)-2-己烯醛24小時(shí)的釋放量。結(jié)果表明，該方法制備的β-環(huán)糊精微膠囊具有良好的緩釋效果，可以作為林業(yè)領(lǐng)域控制害蟲之用。
文檔編號(hào)A01N25/10GK102657156SQ201210107809
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月13日
發(fā)明者楊斌, 王大偉, 趙寧 申請(qǐng)人:西南林業(yè)大學(xué)