馬 濤，楊興翠，林 娜，溫秀軍，王 偲

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院/廣東省森林植物種質(zhì)創(chuàng)新與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 廣州 510642)

近年來(lái)，梨小食心蟲(chóng)Grapholitha molesta已經(jīng)成為我國(guó)很多果區(qū)的重要害蟲(chóng)，在桃、梨和蘋果園造成嚴(yán)重危害，并有不斷上升的趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)主要分布在東北、華北、西北、華東等地區(qū)的省市，國(guó)外分布也比較廣泛，主要發(fā)生于亞、歐、南美和北美洲，目前已成為世界性蛀果害蟲(chóng)[1-5]。梨小食心蟲(chóng)在早春以蛀食桃或蘋果新梢為主，后期轉(zhuǎn)移為害各種果實(shí)，尤其在桃樹(shù)與梨樹(shù)的混栽區(qū)，危害更為嚴(yán)重。長(zhǎng)期使用化學(xué)農(nóng)藥防控梨小食心蟲(chóng)可造成環(huán)境污染，且害蟲(chóng)抗藥性增強(qiáng)，而昆蟲(chóng)性信息素作為一種新型綠色防控技術(shù)，不僅可以用于監(jiān)測(cè)害蟲(chóng)的發(fā)生動(dòng)態(tài)，還可以大量誘捕害蟲(chóng)，尤其迷向干擾技術(shù)可用于大面積防控害蟲(chóng)，在害蟲(chóng)綜合防治中起著非常重要的作用[6-8]，但是由于人工合成的昆蟲(chóng)性信息素大多數(shù)為揮發(fā)性化合物，野外應(yīng)用中易受外界環(huán)境的影響，尤其是持效期短，嚴(yán)重制約著昆蟲(chóng)性信息素技術(shù)的大面積推廣應(yīng)用，要使性信息素在野外使用中長(zhǎng)期保持一定濃度而且成分比例相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，有必要使用微膠囊緩釋技術(shù)[9-10]，延長(zhǎng)性信息素的作用時(shí)間及控制性信息素的釋放速度，進(jìn)而應(yīng)用性信息素微膠囊乳液迷向干擾技術(shù)防治害蟲(chóng)[11]。

微膠囊緩釋包埋工藝可顯著延長(zhǎng)揮發(fā)性化合物的持效時(shí)間，它通過(guò)高分子材料把固體、液體或氣體包埋并貯存在一種具有半透性或密封性囊膜的微型膠囊內(nèi)，制備成一種微粒[12-16]，其粒徑范圍為 5～200 μm，囊壁厚度范圍為 0.2～10 μm，包埋在微膠囊內(nèi)部的材料稱為芯材，包附在芯材外的材料稱為壁材。因此，昆蟲(chóng)性信息素經(jīng)微膠囊包埋工藝處理后，在包膜內(nèi)可形成微膠囊，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的水溶性溶液，通過(guò)包膜緩慢釋放到野外，促使林間持續(xù)彌漫性信息素氣味，大大降低雌雄成蟲(chóng)的交配率。

目前，市場(chǎng)上售賣的梨小食心蟲(chóng)防治性信息素類藥物基本都是以懸掛“性信息素迷向絲”干擾雌雄交配[17-18]，例如：吳甚妍等[19]報(bào)道了迷向絲用于黃桃園梨小食心蟲(chóng)的防控研究，對(duì)2、3代成蟲(chóng)迷向效果顯著；鄭鵬華等[20]研究了梨小食心蟲(chóng)性信息素迷向絲在浙北桃園的應(yīng)用效果對(duì)比，在45 d內(nèi)，迷向率由69.2%提升至100%，并保持穩(wěn)定；曹敏等[21]利用性信息素迷向瓶和迷向絲研究了新疆蟠桃園梨小食心蟲(chóng)的防治效果，其迷向率分別為84.44%和70.02%；孫圣杰等[22]報(bào)道了梨小食心蟲(chóng)迷向散發(fā)器可有效干擾害蟲(chóng)的正常交尾，全年范圍內(nèi)降低發(fā)生數(shù)量。但微膠囊乳液迷向干擾防控梨小食心蟲(chóng)的報(bào)道甚少。本文通過(guò)微膠囊緩釋包埋技術(shù)將梨小食心蟲(chóng)性信息素制備成微膠囊乳液，主要通過(guò)探索微膠囊乳液的制備過(guò)程、緩釋時(shí)期及野外迷向效果，明確壁材與芯材比例、剪切速度、均質(zhì)壓力及液體石蠟加入量對(duì)微膠囊乳液的影響，為進(jìn)一步利用昆蟲(chóng)性信息素迷向防控梨小食心蟲(chóng)提供可靠的技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試劑和儀器

試驗(yàn)試劑：梨小食心蟲(chóng)性信息素(北京中捷四方公司)；β-環(huán)糊精、麥芽糊精(上海源聚生物科技有限公司)；辛烯基琥珀酸淀粉鈉(廣州華匯生物實(shí)業(yè)有限公司)；乳化變性淀粉-809(廣州艾輝生物科技有限公司)；液體石蠟(天津市富宇精細(xì)化工有限公司)。

試驗(yàn)儀器：高壓均質(zhì)機(jī)(ATS公司)，電子天平(梅特勒-托利多儀器有限公司)，激光粒度分析儀(英國(guó)Malvern儀器有限公司)，高剪切乳化均質(zhì)機(jī)(上海標(biāo)本模型廠)，氣相色譜儀(Gas chromatography，GC，7820A，Agilent)，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-Mass spectrometry，GC-MS，7890A-5975C，Agilent)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 梨小食心蟲(chóng)性信息素微膠囊乳液制備的不同條件選擇 壁材溶液的制備：稱量20 g試驗(yàn)所需要的不同比例的辛烯基琥珀酸淀粉鈉、乳化變性淀粉-809、明膠、麥芽糊精和β-環(huán)糊精，置于150 mL錐形瓶中，加入100 mL純凈水，啟動(dòng)帶有大號(hào)剪切頭的攪拌器，以轉(zhuǎn)速 8 000～9 000 r/min 攪拌，直至樣品全部溶解。

微膠囊乳液的配制：根據(jù)計(jì)算，稱量試驗(yàn)所需要的梨小食心蟲(chóng)性信息素，慢慢加入到上述制備好的壁材溶液中，啟動(dòng)高剪切乳化均質(zhì)機(jī)以轉(zhuǎn)速10 000 r/min攪拌2 min，直至混合均勻。

微膠囊乳液的高壓均質(zhì)成型：首先用φ為70%的乙醇溶液把儀器內(nèi)部沖洗潔凈，再用純凈水沖洗2～3次，隨后順時(shí)針慢速旋轉(zhuǎn)均質(zhì)閥，等待壓力變?yōu)榉€(wěn)定值且漏斗內(nèi)的水到達(dá)底部，加入需要均質(zhì)的樣品，出口位置以150 mL錐形瓶承接均質(zhì)后的樣品溶液，均質(zhì)好的溶液再次加入漏斗中，重復(fù)以上步驟4次，再加入液體石蠟(0.4倍壁材用量)，充分混勻，并重復(fù)以上步驟，待到溶液表面不再出現(xiàn)油狀物，達(dá)到均質(zhì)要求。

壁材不同比例篩選:選擇辛烯基琥珀酸淀粉鈉、乳化變性淀粉-809、明膠、麥芽糊精和β-環(huán)糊精作為壁材料，將其質(zhì)量配比依次設(shè)置成 15∶5∶0∶3∶2、10∶10∶0∶3∶2、5∶15∶0∶3∶2、35∶0∶0∶0∶0、0∶35∶0∶0∶0、0∶0∶20∶3∶2 和 0∶0∶35∶0∶0 共 7 組處理，梨小食心蟲(chóng)性信息素作為芯材，壁材與芯材質(zhì)量配比設(shè)置成10∶1，剪切速度設(shè)置成 10 000 r/min，高壓均質(zhì)壓力設(shè)置成 20 MPa，均質(zhì)持續(xù) 2 min，常溫靜置 24 h。

不同壁材與芯材比例篩選:選擇辛烯基琥珀酸淀粉鈉、乳化變性淀粉-809、明膠、麥芽糊精和β-環(huán)糊精作為壁材料 (質(zhì)量比 5∶15∶0∶3∶2)，壁材與芯材質(zhì)量配比依次設(shè)置成 5∶1、10∶1和 40∶1共 3組處理，其余設(shè)置同“壁材不同比例篩選”。

不同剪切速度篩選:剪切速度依次設(shè)置成5 000、10 000 和 15 000 r/min，壁材與芯材質(zhì)量比為 10∶1，其余設(shè)置同“不同壁材與芯材比例篩選”。

不同均質(zhì)壓力篩選：高壓均質(zhì)壓力依次設(shè)置成5、20 和 45 MPa，剪切速度 10 000 r/min，其余設(shè)置同“不同剪切速度篩選”。

液體石蠟對(duì)乳液的影響：壁材與芯材質(zhì)量比為10∶1、剪切速度 10 000 r/min、均質(zhì)壓力 20 MPa、均質(zhì) 2 min，然后設(shè)置加入液體石蠟 0 g (對(duì)照)和 10 g共2組處理，進(jìn)行二次均質(zhì)，均質(zhì)壓力20 MPa、均質(zhì)持續(xù)4 min，加入液體石蠟時(shí)進(jìn)行手動(dòng)攪拌以使液體石蠟與乳液混合均勻，待乳液表面不再出現(xiàn)油狀物時(shí)即制備成微膠囊乳液，常溫靜置24 h。

冷藏時(shí)長(zhǎng)對(duì)乳液的影響：利用上述篩選出的最優(yōu)條件配制微膠囊乳液。1號(hào)樣品置于常溫24 h，2號(hào)樣品置于5～10 ℃冷藏2個(gè)月，觀察記錄微膠囊乳液表觀情況。

1.2.2 微膠囊乳液的表觀觀察和粒徑測(cè)定 配制好的微膠囊乳液常溫下靜置 24 h，轉(zhuǎn)至 1 000 mL 燒杯中，運(yùn)用激光粒度分布儀對(duì)微膠囊乳液的平均粒徑進(jìn)行測(cè)定。

在 1 000 mL 燒杯中倒入 800～900 mL 純凈水作為分散劑對(duì)微膠囊乳液樣品進(jìn)行分散，攪拌器以2 200 r/min攪拌，運(yùn)用的乳液分析模式為：顆粒折射率 1.467，粒徑檢測(cè)跨度 0.02～2 000 μm。檢測(cè)完背景后，利用一次性膠頭滴管吸取梨小食心蟲(chóng)性信息素微膠囊乳液逐滴滴入燒杯內(nèi)，直至符合檢測(cè)范圍。每一個(gè)樣品測(cè)定完畢后，立即用自來(lái)水沖洗至激光背景高于73%。

使用的粒徑分布評(píng)價(jià)指標(biāo)為D10、D50、D90和跨距[(D90-D10)/D50]，其中，D10：小于此粒徑的顆粒數(shù)占總量的10%；D50：也叫中粒徑或中值粒徑，小于和大于此粒徑的顆粒數(shù)均占總量的50%；D90：小于此粒徑的顆粒數(shù)占總量的90%。D50越小，表示粒徑越小；跨距越小，表示粒徑分布越集中。一般情況下，常用D50和跨距的均值來(lái)評(píng)價(jià)粒徑的分布[23-24]。1.2.3 微膠囊乳液包封率的測(cè)定 精密稱量 0.100 g梨小食心蟲(chóng)性信息素標(biāo)準(zhǔn)化合物，使用環(huán)己烷將其均勻溶解并定容至100 mL。依次吸取0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 和 3.0 mL 上述溶液于 10 mL 比色管中，再加入環(huán)己烷至刻度，依次得到質(zhì)量濃度為0、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25 和 0.30 mg/mL的溶液，對(duì)溶液進(jìn)行氣相色譜測(cè)定，濃度設(shè)置成縱坐標(biāo)，峰面積設(shè)置成橫坐標(biāo)，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。

使用移液槍吸取1 mL微膠囊乳液原液加入到2 mL環(huán)己烷溶液中，靜置均勻后吸取1 μL上層環(huán)己烷溶液進(jìn)行測(cè)定，應(yīng)用氣相色譜法測(cè)定其表面含量，得微膠囊粒劑中未包封的芯材含量；再用移液槍吸取1 mL微膠囊乳液原液加入到2 mL環(huán)己烷溶液中，超聲波運(yùn)行1 h至微膠囊中的芯材物質(zhì)全部溶解到溶液內(nèi)，吸取1 μL上層環(huán)己烷溶液進(jìn)行分析，采用氣相色譜法檢測(cè)含量，得微膠囊粒劑原料中芯材含量。氣相色譜條件為：HP-5 MS色譜柱(30 m×250 μm，0.25 μm)，進(jìn)樣口溫度 230 ℃，分流比 10∶1；檢測(cè)器 (FID)溫度 250 ℃；升溫程序：初始溫度 150 ℃，20 ℃/min 升到 190 ℃，再以 5 ℃/min升到 220 ℃，保持 0 min，最后以 30 ℃/min 升到 250 ℃，保持2 min；氮?dú)?、氫氣和空氣的流量分別設(shè)置成25、30 和 300 mL/min；進(jìn)樣量 1 μL。

微膠囊包封率=(原料中芯材含量-未包封的芯材含量)/原料中芯材含量×100%。

1.2.4 微膠囊乳液釋放速率的測(cè)定 梨小食心蟲(chóng)性信息素稀釋液釋放速率的測(cè)定：使用環(huán)己烷作為溶劑，配制約25 mg/mL梨小食心蟲(chóng)性信息素溶液，用進(jìn)樣針吸取1 μL于錫紙上靜置，在20～25 ℃室溫下進(jìn)行緩釋試驗(yàn)，使用GC-MS測(cè)定微膠囊中芯材物質(zhì)的含量。

微膠囊乳液釋放速率的測(cè)定：根據(jù)篩選出的最優(yōu)條件配制微膠囊乳液，吸取1 μL配制的微膠囊乳液原液至直徑為0.5 cm的圓形錫紙中部，分別置于30、40和50 ℃的烘箱中，定期取樣，應(yīng)用GC-MS測(cè)定微膠囊中芯材物質(zhì)的含量。

GC-MS程序：載氣為He，進(jìn)樣口溫度為250 ℃，設(shè)置為不分流，色譜柱和升溫程序同“1.2.3”。

1.2.5 野外迷向試驗(yàn) 野外試驗(yàn)地位于新疆庫(kù)爾勒沙依東園藝場(chǎng)果園，占地面積約20 hm2，主栽品種為香梨，行距 5 m，株距 3 m，樹(shù)齡 10 年，樹(shù)高 2～3 m，樹(shù)勢(shì)整齊。

野外試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)不同處理：處理1和2分別為45和75 g/hm2(性信息素的含量，而非微膠囊乳液的含量)；處理3為120 g/hm2(微膠囊乳液為工廠批量生產(chǎn)，北京中捷四方生物科技股份有限公司提供)；處理4為75 g/hm2(冷藏1年的性信息素微膠囊乳液)；以0 g/hm2空白處理為對(duì)照(CK)。每個(gè)處理3次重復(fù)，共15個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積1 hm2，小區(qū)間設(shè) 50 m 隔離帶，隔離帶以 45 g/ hm2性信息素處理，每個(gè)小區(qū)懸掛3個(gè)三角形誘捕器，誘捕器呈三角形排列，相鄰誘捕器之間距離約為30 m，誘捕器掛于樹(shù)干1.5～2.0 m處，誘芯每月更換1次，每隔5 d調(diào)查1次誘蛾量，試驗(yàn)期間園內(nèi)果樹(shù)正常管理。

迷向處理：用毛刷把一定量的微膠囊乳液均勻涂抹于每株梨樹(shù)的主干上，涂抹處距離地面1～2 m。進(jìn)行迷向處理后，每隔5 d調(diào)查記錄1次各處理區(qū)內(nèi)誘捕器所誘梨小食心蟲(chóng)數(shù)量，調(diào)查時(shí)間段為4月30日—8月18日(累計(jì)111 d)。統(tǒng)計(jì)調(diào)查結(jié)果，計(jì)算梨小食心蟲(chóng)性信息素微膠囊乳液對(duì)梨小食心蟲(chóng)的迷向率。迷向率=(1-迷向區(qū)誘蛾總量/對(duì)照區(qū)誘蛾總量)×100%。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS軟件進(jìn)行處理，采用ANOVA進(jìn)行方差分析，Tukey HSD進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 壁材比例對(duì)微膠囊乳液粒徑分布及包封率的影響

表1顯示，6個(gè)樣品的包封率都高于99%，4號(hào)樣品表面存在油狀物(芯材物質(zhì))。1～3號(hào)樣品的包封率隨著辛烯基琥珀酸淀粉鈉比例的降低，呈現(xiàn)出先下降后上升的趨勢(shì)：1號(hào)(99.60%)＞2號(hào)(99.49%)＜3號(hào) (99.63%)。從圖 1可以看出，1～3號(hào)樣品都存在不同程度的拖尾情況，大顆粒有小峰拖尾，1號(hào)樣品的拖尾峰大于2號(hào)和3號(hào)樣品，1號(hào)樣品的跨距和平均粒徑都大于2號(hào)和3號(hào)樣品。4～7號(hào)樣品的粒徑都呈現(xiàn)為正態(tài)分布，其中，4、5、7號(hào)樣品的壁材都是單一樣品，除了4號(hào)樣品，5、6、7號(hào)樣品的包封率均為99.7%左右，但這4個(gè)樣品的表觀顯示均為相對(duì)黏稠，不便于野外應(yīng)用，若是加水稀釋則其表觀特征會(huì)發(fā)生很大改變。1～6號(hào)樣品的D10彼此之間均呈現(xiàn)出顯著性差異，3號(hào)與7號(hào)樣品沒(méi)有顯著性差異，7個(gè)樣品的D50、D90彼此之間也呈現(xiàn)出顯著性差異(P＜0.05)。根據(jù)表觀分層、包封率及粒徑分布的綜合情況可以得出，3號(hào)樣品在各方面的性能表現(xiàn)最為優(yōu)良。

表1 壁材比例對(duì)微膠囊乳液粒徑分布及包封率的影響1)Table 1 Effect of different proportion of wall materials on particle size distribution and encapsulation rate of microcapsule emulsion

圖1 壁材比例對(duì)微膠囊乳液粒徑分布的影響Fig.1 Effect of different proportion of wall materials on particle size distribution of microcapsule emulsion

2.2 壁材與芯材比例對(duì)微膠囊乳液粒徑分布及包封率的影響

從表2可以看出，3個(gè)樣品的平均粒徑隨著壁材含量的增大(芯材不變)而逐漸減小，而包封率則逐漸增大。從圖2可以看出，3個(gè)樣品的粒徑分布的主峰形態(tài)大致相似，主峰后部均存在不同程度的拖尾小峰，其中以2號(hào)樣品最為明顯。3個(gè)樣品的D10、D50、D90粒徑都存在顯著性差異 (P＜0.05)。綜合考慮表觀分層、包封率及粒徑分布，2號(hào)樣品在各個(gè)方面的表現(xiàn)最為良好。

表2 壁材與芯材比例對(duì)微膠囊乳液粒徑分布及包封率的影響1)Table 2 Effect of different mass ratios of wall material to core material on particle size distribution and encapsulation rate of microcapsule emulsion

圖2 壁材與芯材比例對(duì)微膠囊乳液粒徑分布的影響Fig.2 Effect of different mass ratios of wall materials to core materials on particle size distribution of microcapsule emulsion

2.3 剪切速度對(duì)微膠囊乳液粒徑分布及包封率的影響

從表3可以看出，隨著剪切速度的增加，粒徑D50減小，包封率先變大后變小，跨距為1號(hào)＞3號(hào)＞2號(hào)。從圖3可以看出，1號(hào)樣品存在3個(gè)峰，顆粒粒徑分布相對(duì)分散， 2號(hào)存在1個(gè)主要的峰，3號(hào)大致存在3個(gè)峰。3個(gè)樣品微膠囊乳液表觀都未呈現(xiàn)出分層情況，其粒徑的D10、D50、D90及跨距都存在顯著性差異(P＜0.05)。綜合考慮表觀分層、包封率及粒徑分布，2號(hào)樣品在各個(gè)方面表現(xiàn)出的性能最為良好。

表3 剪切速度對(duì)微膠囊乳液粒徑分布及包封率的影響1)Table 3 Effect of different shear velocity on particle size distribution and encapsulation rate of microcapsule emulsion

圖3 剪切速度對(duì)微膠囊乳液粒徑分布的影響Fig.3 Effect of different shear velocity on particle size distribution of microcapsule emulsion

2.4 均質(zhì)壓力對(duì)微膠囊乳液粒徑分布及包封率的影響

從表4可以看出，隨著均質(zhì)壓力的增大，D50粒徑逐漸減小，跨距先減小后增大，包封率則逐漸變大：1 號(hào) (99.24%)＜2 號(hào) (99.54%)＜3 號(hào) (97.67%)。從圖4可以看出，各樣品粒徑分布都存在一定的拖尾峰，3號(hào)樣品的拖尾峰相對(duì)明顯，2號(hào)次之，1號(hào)最小。3個(gè)樣品均呈現(xiàn)乳白色，不出現(xiàn)分層情況。1號(hào)與2號(hào)、2號(hào)與3號(hào)樣品的D10彼此間存在顯著性差異，3個(gè)樣品的D50、D90彼此之間有顯著性差異(P＜0.05)。綜合分析表觀分層、包封率及粒徑分布，2號(hào)樣品在各個(gè)方面的表現(xiàn)最為良好。

表4 均質(zhì)壓力對(duì)微膠囊乳液粒徑分布及包封率的影響1)Table 4 Effect of different homogeneous pressure on particle size distribution and encapsulation rate of microcapsule emulsion

圖4 均質(zhì)壓力對(duì)微膠囊乳液粒徑分布的影響Fig.4 Effect of different homogeneous pressure on particle size distribution of microcapsule emulsion

2.5 加入液體石蠟二次均質(zhì)對(duì)微膠囊乳液粒徑分布及包封率的影響

從表5可以看出，加入液體石蠟進(jìn)行二次均質(zhì)的樣品，微膠囊乳液D10與D50變小，跨距與包封率增大，乳液均勻穩(wěn)定，粒徑分布圖(圖5)不存在明顯的拖尾現(xiàn)象，2個(gè)樣品的D10、D50、D90及跨距均有顯著差異(P＜0.05)。綜合分析表觀分層、包封率及粒徑分布，加入液體石蠟進(jìn)行二次均質(zhì)的樣品在各個(gè)方面的性能均會(huì)增強(qiáng)。

表5 加入液體石蠟二次均質(zhì)對(duì)微膠囊乳液粒徑分布及包封率的影響1)Table 5 Effect of the second homogeneity with liquid paraffin on particle size distribution and encapsulation rate of microcapsule emulsion

圖5 加入液體石蠟二次均質(zhì)對(duì)微膠囊乳液粒徑分布的影響Fig.5 Effect of the second homogeneity with liquid paraffin on particle size distribution of microcapsule emulsion

2.6 冷藏對(duì)微膠囊乳液粒徑分布及包封率的影響

從表6可以看出，經(jīng)過(guò)2個(gè)月的冷藏，樣品在表觀上會(huì)變黏稠，D10、D50和D90都增大，而包封率低于新配制的樣品，粒徑分布圖(圖6)峰形比新配制的樣品寬而低，表明經(jīng)過(guò)冷藏，微膠囊乳液發(fā)生了聚合現(xiàn)象，致使顆粒變大。2個(gè)樣品的D10、D50和D90都存在顯著性差異(P＜0.05)。

表6 冷藏微膠囊乳液粒徑分布及包封率的變化1)Table 6 Effect of refrigeration on particle size distribution and encapsulation rate of microcapsule emulsion

圖6 冷藏對(duì)微膠囊乳液粒徑分布的影響Fig.6 Effect of refrigeration on particle size distribution of microcapsule emulsion

2.7 微膠囊乳液室內(nèi)緩釋試驗(yàn)分析

從圖7梨小食心蟲(chóng)性信息素稀釋液的釋放曲線可以看出，性信息素按照固定的速度釋放，在5 h左右釋放完畢。

圖7 梨小食心蟲(chóng)性信息素稀釋液的釋放曲線Fig.7 Release profiles of Grapholitha molesta sex pheromones from dilute solution

從圖8可以看出，放置于30 ℃條件下的性信息素剩余量在前70 d高于放置于40 ℃條件下的剩余量，在70 d之后其剩余量與放置于40 ℃條件下的大致相同；放置于40 ℃條件下的剩余量在前42 d高于40 ℃(J)(使用剪切均質(zhì)未使用高壓均質(zhì)的樣品，放置于 40 ℃ 條件下)，從 42 d 至77 d 其剩余量與 40 ℃(J)大致相同，40 ℃(J)的剩余量在77 d后大于放置于30 和 40 ℃ 條件下的剩余量；放置于 40 ℃(J)和 50 ℃的2個(gè)樣品的性信息素釋放曲線趨勢(shì)類似，釋放曲線相對(duì)平緩，放置于50 ℃條件下樣品的性信息素剩余量始終維持在比較低的水平；隨著緩釋時(shí)間的延長(zhǎng)，4個(gè)樣品性信息素的剩余量在91 d后近似相同。

圖8 不同放置溫度下梨小食心蟲(chóng)性信息素微膠囊乳液的釋放曲線Fig.8 Release profiles of Grapholitha molesta sex pheromones from microcapsule emulsion under different temperature

2.8 微膠囊乳液野外迷向效果

圖9 迷向率曲線顯示，迷向處理77 d之前，除了22 d時(shí)處理1(迷向率-33.33%)和處理3(迷向率66.67%)外，其他處理的迷向率都高于81%(迷向率為0的無(wú)參考意義)，80 d之后各處理的迷向率開(kāi)始降低，87 d之后有個(gè)別處理表現(xiàn)出負(fù)的迷向率，但從各處理迷向率的趨勢(shì)能夠看出，微膠囊乳液藥效可以維持 80 d左右。

圖9 不同含量的性信息素及微膠囊乳液對(duì)梨小食心蟲(chóng)的迷向率Fig.9 The isotropic rates of different contents of sex pheromones and microcapsule emulsion to Grapholitha molesta

3 討論與結(jié)論

根據(jù)上述微膠囊乳液配制的試驗(yàn)結(jié)果，得出最佳的配制條件為：辛烯基琥珀酸淀粉鈉、乳化變性淀粉-809、明膠、麥芽糊精、β-環(huán)糊精的質(zhì)量比為 5∶15∶0∶3∶2，壁材、芯材的質(zhì)量比為 10∶1，剪切速度 10 000 r/min，剪切時(shí)間 2 min，高壓均質(zhì)壓力20 MPa，均質(zhì) 2 min，二次均質(zhì)加入10 g 液體石蠟，均質(zhì)壓力 20 MPa、均質(zhì)時(shí)間 4 min。以最佳配方配制梨小食心蟲(chóng)微膠囊乳液，室內(nèi)緩釋試驗(yàn)結(jié)果表明，梨小食心蟲(chóng)性信息素微膠囊緩釋液在室溫下放置5 h后釋放完畢，而不同溫度下的微膠囊乳液釋放率不同，30 ℃條件下微膠囊乳液的釋放量相對(duì)較小，微膠囊乳液在室內(nèi)91 d仍可檢測(cè)到性信息素，而微膠囊乳液的野外持效期約為80 d。

應(yīng)用昆蟲(chóng)性信息素防治害蟲(chóng)具有高效、安全無(wú)毒、不污染環(huán)境、不傷害有益生物等特點(diǎn)。昆蟲(chóng)性信息素配制成微膠囊能夠增強(qiáng)有效物質(zhì)的穩(wěn)定性，通過(guò)改變微膠囊本身的各項(xiàng)系數(shù)(如囊壁厚度、粒徑大小、壁材與芯材配制比例)達(dá)到緩慢釋放性信息素的目的。目前，昆蟲(chóng)性信息素微膠囊技術(shù)在農(nóng)林害蟲(chóng)綠色防控技術(shù)中扮演著日益重要的角色，配制成微膠囊后壁材不與性信息素產(chǎn)生化學(xué)作用，不會(huì)導(dǎo)致性信息素發(fā)生異構(gòu)，能夠確保性信息素不被外界環(huán)境所干擾[25-28]，可產(chǎn)生非?？捎^的生態(tài)效益和社會(huì)效益，在農(nóng)林業(yè)害蟲(chóng)防治中已經(jīng)得到了一定的應(yīng)用。例如：徐妍等[29]使用乙基纖維素作為囊殼，應(yīng)用相分離法配制梨小食心蟲(chóng)性信息素微囊粒劑，比較了不同條件對(duì)微囊粒劑的平均粒徑和包封率的影響，進(jìn)行了室內(nèi)緩釋試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示，在室溫時(shí)，微囊粒劑可以持續(xù)釋放約110 d；李波等[30]分別使用微膠囊緩釋劑、梨小食心蟲(chóng)硅橡膠性誘芯Y(北京中捷四方有限公司)和 Isomate M Rosso(Pacific Biocontrol Corp,USA)進(jìn)行迷向效果比較試驗(yàn)，微膠囊表現(xiàn)較好；利用微膠囊高空噴灑和噴霧噴灑，通過(guò)蠟滴將性信息素包埋并進(jìn)行迷向試驗(yàn)，同樣能夠取得不錯(cuò)的效果[31]。除此之外，微膠囊包埋工藝技術(shù)在小菜蛾P(guān)lutella xylostella、松毛蟲(chóng)Dendrolimus及暗黑鰓金龜Holotrichia parallela性信息素制備等方面也有相關(guān)研究[32-34]。

在不同剪切速度和不同均質(zhì)壓力2個(gè)條件下，樣品粒徑分布圖的雙峰現(xiàn)象比較明顯，出現(xiàn)雙峰的原因可能是這2個(gè)因素對(duì)乳液均勻度起著關(guān)鍵性作用[35-36]，低值剪切速度、壓力的力度不夠使乳液達(dá)到均勻，而過(guò)高的剪切速度和力度容易破壞乳液的穩(wěn)定平衡。在不同的剪切速度和壓力下，雙峰的變化比較明顯，說(shuō)明剪切速度和均質(zhì)壓力對(duì)粒子分布集中度的影響比較大，當(dāng)剪切速度變大時(shí)，粒徑分布相對(duì)集中，而壓力變大時(shí)粒徑的分布卻易分散，其可能原因是過(guò)高的壓力破壞了乳液的穩(wěn)定性，使乳液產(chǎn)生了部分聚集。

液體石蠟對(duì)微膠囊乳液粒徑分布的影響表明：加入液體石蠟，可以在微膠囊外部形成一層保護(hù)膜，進(jìn)而增加微膠囊壁厚度，減緩微膠囊芯材的釋放速率。隨著石蠟加入量的增多，粒徑越來(lái)越小，包封率升高，乳液均勻穩(wěn)定，但液體石蠟加入量過(guò)多時(shí)，易導(dǎo)致包封率下降[23]。因此，適當(dāng)?shù)囊后w石蠟含量可提高乳液的穩(wěn)定性。

野外迷向試驗(yàn)中，80 d后4個(gè)處理的迷向率開(kāi)始降低，主要原因是過(guò)了梨小食心蟲(chóng)發(fā)生的高峰期，新疆地區(qū)梨小食心蟲(chóng)在6月中旬達(dá)到第1代成蟲(chóng)羽化高峰，7月中旬為第 2 代成蟲(chóng)羽化高峰，而微膠囊乳液藥效可以維持80 d左右，因此可有效防控梨小食心蟲(chóng)2代，實(shí)現(xiàn)跨時(shí)空覆蓋，大大降低了梨小食心蟲(chóng)的危害；由于在77 d前，處理1(性信息素含量為45 g/hm2)和處理3(性信息素微膠囊乳液含量120 g/hm2)有迷向率較低的情況，因此綜合考慮得出：處理2(性信息素含量為75 g/hm2)和處理4(性信息素微膠囊乳液含量75 g/hm2，冷藏1年)的迷向效果較佳，但4個(gè)處理的迷向效果無(wú)顯著差異，說(shuō)明冷藏條件不會(huì)對(duì)微膠囊乳液的野外迷向效果及持效時(shí)間造成太大影響，但微膠囊乳液經(jīng)過(guò)冷藏，常常會(huì)發(fā)生聚合現(xiàn)象，致使乳液粒徑和黏度變大，尤其是黏度較大會(huì)導(dǎo)致乳液流動(dòng)性較差[37]。

梨小食心蟲(chóng)性信息素經(jīng)微膠囊包埋技術(shù)處理后，延長(zhǎng)了性信息素的作用持效期，性信息素微膠囊乳液可對(duì)梨小食心蟲(chóng)危害期進(jìn)行時(shí)空全覆蓋，持續(xù)降低蟲(chóng)口密度，引誘效果理想，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，省時(shí)省力。因此，性信息素迷向法可以作為一種高效防控梨小食心蟲(chóng)的綠色防控技術(shù)，進(jìn)而大面積應(yīng)用示范推廣。