35%氟环唑·嘧菌酯悬浮剂的研制及生物活性评价

http://tuhanxiong4.cn/2020-05-20 20:25:49

摘要:为制备35%氟环唑·嘧菌酯悬浮剂,评价悬浮剂的生物活性。本研究采用湿法砂磨工艺制备35%氟环唑·嘧菌酯悬浮剂,对配方中润湿分散剂、增稠剂、防冻剂、消泡剂和防腐剂等助剂进行筛选,对该悬浮剂的悬浮率、分散性、热贮稳定性等性能指标进行测试。采用菌丝生长速率法测定悬浮剂对水稻纹枯病病菌的毒力,评价悬浮剂的生物活性。结果表明,35%氟环唑·嘧菌酯悬浮剂的最佳配方为氟环唑15%,嘧菌酯20%,Emulson AG TRST 4%,TERSPERSE 2500 2%,硅酸镁铝0.5%,黄原胶0.15%,乙二醇5%,防腐剂S30 0.5%,消泡剂AF1501 0.5%,水补足至100%。35%氟环唑·嘧菌酯悬浮剂对水稻纹枯病病菌的生物活性高于12.5%氟环唑悬浮剂。[结论]35%氟环唑·嘧菌酯悬浮剂的各项性能指标均符合悬浮剂的标准要求,对防治水稻纹枯病有明显的增效作用。

农药悬浮剂是一种生物活性高、环境相容性友好、使用安全、施药方便的水基性环保剂型,在水基化制剂中发展最为迅速,可加工的农药活性成分最多,相对成本较低。跨国公司的农药专利品种都直接加工成悬浮剂,以悬浮剂为代表的水基性制剂逐渐成为替代易燃、有毒的油基制剂和粉状制剂的优良剂型,具有广阔的发展前景。

氟环唑(epoxiconazole)是一种新型、广谱、持效期长的内吸性三唑类含氟杀菌剂,兼具保护和治疗作用,还有诱导作物抗病性的作用,特别是对丝核菌属的病原真菌具有很高的生物活性。嘧菌酯(azoxystrobin)属于甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂,具有高效、广谱以及内吸性的杀菌活性,且对作物安全性高。由于嘧菌酯和氟环唑杀菌机制完全不同,嘧菌酯能够抑制真菌线粒体的呼吸作用来阻止其能量的合成,从而抑制病菌菌丝生长和孢子萌发;氟环唑主要是抑制病原菌甾醇生物合成,具有抑制酶活性和较好的残留活性。二者合理混用能够发挥相互协同效应,可以提高防治效果、减少用药量和防治成本、延缓杀菌剂抗药性的产生和发展。氟环唑和嘧菌酯二者复配使用对防治水稻纹枯病表现出明显的增效作用,因此将氟环唑和嘧菌酯加工为符合农药剂型发展趋势的水基性制剂悬浮剂,并应用于防治水稻纹枯病,具有十分重要的现实意义。到目前为止,系统论述筛选35%氟环唑·嘧菌酯悬浮剂配方的文献还未见报道,本研究旨在研制一种以水为基质的氟环唑·嘧菌酯悬浮剂,通过对润湿分散剂、增稠剂、防冻剂、消泡剂和防腐剂等助剂的筛选,采用湿法加工工艺制备35%氟环唑·嘧菌酯悬浮剂,对悬浮剂的各项性能指标进行测定。此外,配方筛选与生物效能测定试验相结合是必要且至关重要的。本研究以制备符合质量要求的35%氟环唑·嘧菌酯悬浮剂为试验样品,测定悬浮剂对水稻纹枯病病菌的毒力,评价其生物活性。

1 材料与方法

1.1 试剂与仪器

氟环唑原药(含量97%,江苏辉丰农化有限公司),嘧菌酯原药(含量98%,江苏七洲绿色化工股份有限公司),EO-PO嵌段共聚物Ethylan NS-500LQ、聚羧酸盐类润湿分散剂Agrilan 788、烷基萘磺酸盐甲醛缩合物Morwet D-425(阿克苏·诺贝尔公司),聚羧酸盐类润湿分散剂SP-2728A、磷酸酯类分散剂SP-SC29(江苏擎宇化工科技有限公司),马来酸酐共聚物钠盐Sokalan CP9 [巴斯夫(中国)有限公司],聚羧酸盐类润湿分散剂TENSIOFIX AMS 303(上海特斯克化学有限公司),丙烯酸-丙烯酸酯共聚物Emulson AG TRN14105、磷酸酯类分散剂Emulson AG TRST[宁柏迪特种化学(上海)有限公司],聚羧酸盐类润湿分散剂TERSPERSE 2500 [威来惠南集团(中国)有限公司],磷酸酯类分散剂ULTRASURF 3010(无锡颐景丰科技有限公司),磷酸酯类分散剂YUS-FS3000(上海杰世化工有限公司),黄原胶(山东淄博中轩生化有限公司),硅酸镁铝(湖南朋泰高新材料有限公司),乙二醇(分析纯,国药集团化学试剂有限公司),有机硅类消泡剂AF1501,防腐剂S30(广州方中化工有限公司)。

Agilent 1260高效液相色谱仪(美国安捷伦科技有限公司),Bettersize 2000激光粒度分析仪(丹东百特仪器有限公司),ZMD-400实验室分散砂磨机[众时(上海)机械有限公司],76-1A 数显玻璃恒温水浴槽(常州康华仪器制造厂),DV-1型数显粘度计(上海平轩科学仪器有限公司),PHS-25型实验室pH计(上海仪电科学仪器股份有限公司),BS124S电子分析天平[赛多利斯科学仪器(北京)有限公司],BHX-9140A型电热恒温鼓风干燥箱(南京科尔仪器设备有限公司),T25-digital高速剪切机(德国IKA公司)。

1.2 悬浮剂的制备

采用湿法研磨工艺,计量将97%氟环唑原药、98%嘧菌酯原药、润湿分散剂、增稠剂、消泡剂、防冻剂、防腐剂和水混合,再用高速剪切机以3 000 r/min的转速预分散剪切10~15 min,然后将剪切后的混合物料转入砂磨机,按体积比1∶1加入氧化锆珠,在1 300 r/min的转速下继续砂磨2~3 h,采用激光粒度分析仪检测粒径,待粒径合格后(粒径在1~5 μm),即得到悬浮剂产品。

1.3 悬浮剂性能的测试

悬浮剂有效成分的含量采用高效液相色谱法测定,pH值范围、悬浮率、倾倒性、湿筛试验、持久起泡性、低温稳定性和热贮稳定性等质量控制指标参照HG/T 2467.5—2003《农药悬浮剂产品标准编写规范》。为了全面评价制剂在不同温度的贮存性能,考察了冻融稳定性,具体方法:将10 mL样品置于安瓿瓶中,密封后放置在冰箱-18℃冷冻层,24 h后置于室温观察自然恢复情况,重复3次后仍能自然恢复成均匀悬浮液为合格。

1.4 生物活性测定

采用菌丝生长速率法测定35%氟环唑·嘧菌酯悬浮剂对水稻纹枯病病菌的毒力,评价其生物活性。精确称取一定量制备的35%氟环唑·嘧菌酯悬浮剂和12.5%氟环唑悬浮剂,用无菌水将药剂配制成质量浓度为25 μg/L、50 μg/L、100 μg/L、200 μg/L、400 μg/L等5个系列质量浓度的含药培养基。采用相同体积无菌水为空白对照(CK),每处理重复3次,分别于第1、3、5天,采用十字交叉法测量菌落直径,计算菌落直径平均值,按照公式(1)计算菌丝生长抑制率。利用SPSS软件,以药剂浓度的对数值为横坐标,以菌丝生长抑制率的几率值为纵坐标建立毒力回归方程并求出抑菌中浓度(EC50)和95%置信限,并进行相关性分析。

2 结果与讨论

2.1 润湿分散剂的筛选

悬浮剂是热力学和动力学不稳定的固液分散体系。为保持原药颗粒已磨细的分散程度,防止粒子重新凝集结块,保证使用条件下的悬浮分散性能,必须添加一定量的润湿分散剂。润湿分散剂是通过吸附在农药颗粒表面,影响颗粒表面的界面能,产生静电斥力和空间位阻作用,从而维持分散体系长时间的均匀稳定。选择合适的润湿分散剂是研制具有良好物理稳定性的氟环唑·嘧菌酯悬浮剂的关键。根据不同分散剂的性能特点,采用流点法对润湿分散剂Ethylan NS-500LQ、SP-2728A、Sokalan CP9、TENSIOFIX AMS 303、Emulson AG TRN14105、TERSPERSE 2500、Agrilan 788、Emulson AG TRST、ULTRASURF3010、YUS-FS3000、SP-SC29、Morwet D-425等进行初步筛选试验。

将上述备选润湿分散剂配制成5%的水溶液备用,将97%氟环唑原药、98%嘧菌酯原药经气流粉碎到一定细度后备用。准确称取5 g(精确至0.001 g)粉碎好的供试原药粉体加入到50 mL烧杯中,然后用滴管将配制好的5%润湿分散剂水溶液逐滴滴入盛有原药粉体的烧杯中,同时不断用玻璃棒搅拌,至原药粉体成糊状且可以从玻璃棒上自由滴下为止,记录所滴加润湿分散剂水溶液的质量(精确至0.001 g),并计算出流点,每个处理设置3次重复取平均值。根据记录数据及公式(2)计算各种润湿分散剂对供试原药的流点(表1)。

表1 不同润湿分散剂流点的测定

由测定结果可知:TENSIOFIX AMS 303、TERSPERSE 2500、Emulson AG TRST、SP-SC29这4种润湿分散剂对原药的流点均在较低范围内,分散性能均较高,根据表面活性剂的协同效应原理,可进一步筛选出性能良好的分散润湿剂搭配组合。其中TENSIOFIX AMS 303、TERSPERSE2500为聚羧酸盐润湿分散剂,Emulson AG TRST、SP-SC29为磷酸酯类分散剂。

单一的润湿分散剂通常不能加工出性能优良的悬浮剂,复配润湿分散剂不仅有助于制剂的稳定,而且还有可能提高药效。聚羧酸盐类分散剂和磷酸酯类分散剂复配使用具有良好的润湿分散性能。因此,对TENSIOFIXAMS 303、TERSPERSE 2500和Emulson AG TRST、SP-SC29两种类型的润湿分散剂以不同比例进行配比试验,考察试验样品的悬浮率和热贮析水率等指标,确定最佳的润湿分散剂组合和用量。结果显示,当选择润湿分散剂Emulson AG TRST用量为4%,TERSPERSE 2500用量为2%,制备的悬浮剂中氟环唑和嘧菌酯悬浮率均超过98%,其热贮析水率最小,析水率为3.27%,符合热贮析水率<5%的要求。综合考虑,确定润湿分散剂Emulson AG TRST用量为4%,TERSPERSE 2500用量为2%,作为最佳润湿分散剂组合。

2.2 增稠剂的筛选

黏度是影响农药悬浮剂体系稳定性的重要因素。悬浮剂中添加增稠剂可以有效调整制剂的流变性和流动性,提高悬浮剂的贮存稳定性。只有适宜的黏度才可使悬浮剂具有良好的稳定性和流动性。本试验选择黄原胶、硅酸镁铝进行了稳定性试验,检测观察悬浮剂热贮的倾倒性、热贮析水率等情况。由检测结果可知:当单独选用黄原胶或硅酸镁铝作为增稠剂经热贮后,热贮析水率均不符合热贮析水率<5%的要求;当选用黄原胶和硅酸镁铝组合作为增稠剂,悬浮剂的倾倒性和热贮析水率情况较好,黄原胶和硅酸镁铝用量为0.15%和0.5%时,悬浮剂体系的各项性能达到最佳(表2)。因此选择该增稠剂组合作为35%氟环唑·嘧菌酯悬浮剂配方的增稠剂,用量为黄原胶0.15%,硅酸镁铝0.5%。

表2 增稠剂的种类和用量对悬浮剂性能的影响

2.3 防冻剂的筛选

为保证农药水悬浮剂在低温地区生产和使用,需加入一定量的防冻剂,以保持产品在低温下具有良好的分散稳定性。常用的防冻剂主要有乙二醇、丙三醇、尿素和氯化钠等。从经济成本的角度考虑,选用乙二醇作为35%氟环唑·嘧菌酯悬浮剂配方的防冻剂,用量为5%。

2.4 消泡剂的筛选

农药悬浮剂的生产工艺一般多采用湿法三级砂磨超微粉碎,高速旋转的分散盘带入的大量空气分散成极其微小的气泡,会降低加工生产的效率,所以需要在制剂中加入适量且相容性良好的消泡剂,以减少砂磨过程中和加入表面活性剂所产生的泡沫。试验选择了极易分散、消泡效果好、抑泡持久的有机硅类消泡剂AF1501,用量为0.5%。

2.5 防腐剂的筛选

悬浮剂中添加了黄原胶等多糖类增稠剂,为防止悬浮剂在贮存期间因微生物作用而出现霉变、腐败现象,影响制剂的物理稳定性和有效成分的分解,需要加入一定量的防腐剂。试验选择了S30作为35%氟环唑·嘧菌酯悬浮剂配方的防腐剂,用量为0.5%。

2.6 配方及产品的质量指标检测

(1)配方的确定

悬浮剂由农药有效成分、润湿分散剂、增稠剂、防冻剂、防腐剂、稳定剂、消泡剂和pH值调节剂等组成。通过上述试验,确定产品的配方:氟环唑15%,嘧菌酯20%,Emulson AG TRST 4%,TERSPERSE 2500 2%,硅酸镁铝0.5%,黄原胶0.15%,乙二醇5%,防腐剂S30 0.5%,消泡剂AF1501 0.5%,水补足至100%。

(2)产品的质量指标检测

按照上述配方制备悬浮剂样品,对该样品的各项质量指标进行检测,测试结果表明,35%氟环唑·嘧菌酯悬浮剂各项技术指标优异(表3)。

表3 35%氟环唑·嘧菌酯悬浮剂控制项目指标

2.7 35%氟环唑·嘧菌酯悬浮剂对水稻纹枯病病菌的生物活性评价

氟环唑与嘧菌酯复配剂及氟环唑单剂对水稻纹枯病病菌的生物活性试验结果表明:35%氟环唑·嘧菌酯悬浮剂和12.5%氟环唑悬浮剂的浓度对数与抑菌效果几率值的相关系数r≥0.9889,说明用所得模型表达浓度对数与抑菌效果几率值的关系可行(表4)。

表4 35%氟环唑·嘧菌酯悬浮剂和12.5%氟环唑悬浮剂对水稻纹枯病病菌的室内毒力测定

35%氟环唑·嘧菌酯悬浮剂对水稻纹枯病病菌的EC50值分别为118.297 μg/L、79.622 μg/L、83.446 μg/L,12.5%氟环唑悬浮剂对水稻纹枯病菌的EC50值分别为161.421 μg/L、206.656 μg/L、218.436 μg/L,这表明氟环唑与嘧菌酯复配剂对水稻纹枯病病菌的室内生物活性高于氟环唑单剂。因此,35%氟环唑·嘧菌酯悬浮剂对防治水稻纹枯病具有明显的增效作用。

3 结论

悬浮剂为水基化剂型,符合现代化植保的要求。通过对润湿分散剂、增稠剂、防冻剂、消泡剂和防腐剂等助剂进行筛选,成功地制备了35%氟环唑·嘧菌酯悬浮剂。35%氟环唑·嘧菌酯悬浮剂的最佳配方:氟环唑15%,嘧菌酯20%,Emulson AG TRST 4%,TERSPERSE 2500 2%,硅酸镁铝0.5%,黄原胶0.15%,乙二醇5%,防腐剂S30 0.5%,消泡剂AF1501 0.5%,水补足至100%。该配方制备的悬浮剂样品性能稳定,各项指标均达到悬浮剂的要求。

35%氟环唑·嘧菌酯悬浮剂对水稻纹枯病病菌的室内生物活性良好,能够有效防治水稻纹枯病。本研究开发的35%氟环唑·嘧菌酯悬浮剂对防治水稻纹枯病具有较好的市场前景。

来源:王宁1, 赵焕焕1, 陈根宝1, 张星2,3, 李晓刚2,3. 农药, 2019, 58(7): 491-494

作者单位介绍:1.江苏省农药研究所股份有限公司;2.南方粮油作物协同创新中心 湖南农业大学 植物保护学院;3.农业有害生物预警与防控湖南省工程研究中心