CN113068705B

CN113068705B - 一种桉油精乳液的制备方法及其在生物农药的应用

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Publication number: CN113068705B
Application number: CN202110344473.3A
Authority: CN
Inventors: 王璐潇; 李兆丰; 陈双娣; 李才明; 全明霞; 齐彬; 徐舒简
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2021-03-26
Filing date: 2021-03-26
Publication date: 2021-09-28
Anticipated expiration: 2041-03-26
Also published as: US20230172208A1; WO2022199653A1; CN113068705A; US11980186B2

Abstract

本发明公开了一种桉油精乳液的制备方法及其在生物农药的应用，属于乳液制备领域。本发明所述的制备桉油精乳液的方法，包括如下步骤：(1)在环糊精溶液中加入桉油精，混合均匀，得到混合溶液；(2)将乳化剂以及助乳化剂混合均匀，混合均匀，得到乳化剂和助乳化剂的混合液；(3)在步骤(1)的混合溶液中加入步骤(2)的乳化剂和助乳化剂的混合液以及水，进行乳化，得到桉油精乳液；其中桉油精乳液中步骤(1)、步骤(2)、步骤(3)中各物质质量百分比为环糊精0.5％～1％，桉油精2.5％～25％，乳化剂1.25％～15％，助乳化剂0.3％～3.75％，水55.3％～95.5％，总和为100％。本发明制备的乳液极其稳定，在20、40、60℃下放置30天均不分层，而且杀虫效果很好，适用于生物农药领域。

Description

一种桉油精乳液的制备方法及其在生物农药的应用

技术领域

本发明涉及一种桉油精乳液的制备方法及其在生物农药的应用，属于乳液制备领域。

背景技术

桉油精，又名1,8-桉树脑，属单萜类化合物，主要存在于桉叶、迷迭香、高良姜等植物挥发油中，具有抗菌、抗炎、杀虫、镇痛等作用，因而被广泛用于医药、日化、食品等行业中。桉油精可与其他药物配合用于流感、肠炎、各种感染的治疗；也可作为一种香料，用于配制香水、洗涤剂、牙膏等产品；另外，桉油精具有清凉香气，可作为食品添加剂用于口香糖中。总的来说，桉油精来源丰富，用途广泛，具有较高的经济价值和开发前景。

然而，桉油精几乎不溶于水、易挥发、稳定性差，限制了桉油精在光、热、空气等工业条件下应用。另外，桉油精的疏水性也限制了其在水性环境下发挥功效。例如，桉油精作为生物农药，因其与昆虫体内环境不完全兼容，不易到达靶标作用点，而使其发挥的功效减弱。

目前，关于改善桉油精缺陷的报道相对较少。周汉军发表了一种关于桉叶油纳米乳化的方法(周汉军.桉叶精油提取、纳米乳化及其抑菌活性研究[D].中南林业科技大学,2016.)，但存在乳液制备配比范围局限问题，即油相不超过20％、水相不得低于60％。

发明内容

[技术问题]

桉油精几乎不溶于水、易挥发、稳定性差，而且本身具备一定的疏水性。因此，制备得到的水剂存在分散不匀、稳定性差的问题。

[技术方案]

为了解决上述至少一个问题，本发明使用乳化剂与助乳化剂相结合制备桉油精乳液，大大提升其水溶性。同时本发明使用环糊精对桉油精进行包埋，在改善桉油精理化性质、防止挥发、提升溶解度、降低其对环境敏感度等方面，都更加具有优势。此外，由于环糊精和乳化剂同时作用保持桉油精-水体系平衡，可降低两者的用量，这样既可以节约环糊精使用量，降低成本，又可以通过引入乳化剂弥补环糊***溶性不足的问题，同时在环糊精存在时，减少乳化剂的用量对于提升体系安全性也是有效的。

本发明的第一个目的是提供一种制备桉油精乳液的方法，包括如下步骤：

(1)在环糊精溶液中加入桉油精，混合均匀，得到混合溶液；

(2)将乳化剂以及助乳化剂混合均匀，得到乳化剂和助乳化剂的混合液；

(3)在步骤(1)的混合溶液中加入步骤(2)的乳化剂和助乳化剂的混合液以及水，进行乳化，得到桉油精乳液。

在本发明的一种实施方式中，桉油精乳液中步骤(1)、步骤(2)、步骤(3)中各物质质量百分比为环糊精0.5％～1％，桉油精2.5％～25％，乳化剂1.25％～15％，助乳化剂0.3％～3.75％，水55.3％～95.5％，总和为100％。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中所述的混合均匀是40～60℃、200～500rpm搅拌5～15min；进一步优选为50℃、300rpm搅拌10min。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述的环糊精包括有α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精中的一种或几种。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述的环糊精溶液的质量浓度为1％～2％。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述的环糊精溶液是将环糊精加入水中，在40～60℃水浴中加热搅拌，混合至液体清澈透明，得到环糊精溶液。

在本发明的一种实施方式中，步骤(2)所述的乳化剂包括聚氧乙烯蓖麻油、吐温、司盘中的一种或几种。

在本发明的一种实施方式中，步骤(2)所述的助乳化剂为无水乙醇。

在本发明的一种实施方式中，步骤(2)所述的混合均匀是50℃下混合至透明且流动性较好的状态。

在本发明的一种实施方式中，步骤(3)所述的乳化是在40～60℃、200～500rpm搅拌15～25min；进一步优选为50℃、300rpm搅拌20min。

本发明的第二个目的是本发明所述的方法制备得到的桉油精乳液。

本发明的第三个目的是本发明所述的桉油精乳液在医药、日化、农业领域中，尤其是生物农药上的应用。

[有益效果]

(1)本发明利用环糊精和乳化剂制备桉油精的乳液体系，原料易得，工艺简单，操作方便，极易实现工业化、规模化生产。

(2)本发明向传统乳化技术中引入环糊精，利用环糊精“内疏外亲”的性质对桉油精进行包合，大幅提升桉油精的稳定性，为增强桉油精的应用性能提供一种新的方法。

(3)本发明制备的乳液极其稳定，在20、40、60℃下放置30天均不分层，有利于产品的储存、运输和使用。

(4)本发明制得的桉油精乳液稀释稳定性很好，可经任意比例稀释后均保持稳定，无分层现象出现，明显改善了桉油精稳定性差、水溶性不足的情况。

(5)本发明制得的桉油精乳液产品在生物农药上具有较好的杀虫效果。

附图说明

图1为实施例1中桉油精乳液体系的实物图。

图2为实施例1中桉油精乳液体系的粒径测量图。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本发明，不用于限制本发明。

测试方法：

1、乳状液的稳定性采用直接观察法进行评价：

将乳状液装在离心管中，于不同温度(20、40、60℃)下静置，用肉眼定期观察乳状液状态，观察其是否均一、稳定。

2、乳状液的稀释性能评价：

采用对体系进行梯度稀释后，直接观察法进行：从已制得的体系中吸取部分液体，进行两倍梯度稀释，于离心管中保存并静置于室温下，用肉眼定期观察稀释液的状态。

3、乳液的粒径测定：

采用激光粒度分析仪对优化后的体系进行粒度测试，并通过粒径跨度(Span)表示粒径的分布情况。粒径跨度计算公式如下式(1)：

Span＝(d₉₀-d₁₀)/d₅₀ (1)

其中d₉₀，d₅₀和d₁₀分别是粒径累积分布90％、50％和10％相对应的粒径数值。

4、桉油精乳液产品的杀虫性能评价：

参考农业行业标准NYT 1154.6-2006、NYT 1154.16-2013，采用浸虫法、浸叶法测定优化后体系对烟粉虱、蚜虫的毒力。具体而言，蚜虫处理组设置500、250、125、62.5、31.25、15.63和7.81mg/L 7个处理浓度，烟粉虱处理组设置250、125、62.5、31.25、15.63、7.81、3.91mg/L 7个处理浓度；并设清水对照，每处理重复4次，每重复20～40头虫。具体操作如下：

浸虫法：将挑好的蚜虫连带叶片一起在药液中浸渍5s后取出用吸水纸吸干药液，放入预先保湿好的铺有滤纸的一次性塑料培养杯中。每杯30～40头，每浓度重复4次，每浓度处理120～160头蚜虫。对照用水处理。接虫后将培养杯放入(26±2)℃、光周期为16:8(L:D)的培养箱。处理48h检查结果。

琼脂保湿浸叶法：将琼脂用蒸馏水配成15～17g/L。用微量移液器吸取2ml液体琼脂，加入到平底玻璃管底部，注意不要沾染管壁，不要产生气泡。待液体琼脂冷却凝固，管壁蒸汽挥发干净，用蒸馏水稀释成7个系列浓度的药液；将直径为18mm的菜心叶片圆形叶置于各药液中浸渍5s，取出于室温晾干后，背面向上粘于琼脂表面；对照以蒸馏水处理；接入羽化24h的烟粉虱成虫，用纱布封住管口，每处理试虫约30头，各处理重复4次。将接有试虫的指形管倒置放于养虫室正常饲养，饲养条件为L/D＝14:10，T＝26±2℃，RH＝75±5％，1h后检查接入试虫情况，若已死亡不计入接入虫数中；再分别于48h检查试验结果，计算死亡率。

用SPSS对实验结果进行统计分析，以死亡率为纵坐标Y，药剂浓度为横坐标X，建立各药剂的毒力回归方程、计算LC₅₀值和95％置信限。

实施例1

一种制备桉油精乳液的方法，包括如下步骤：

(1)将1.5gβ-环糊精加入98.5g蒸馏水中，在40～60℃水浴中加热搅拌，混合至液体清澈透明，得到环糊精溶液，浓度为1.5％；

(2)在步骤(1)的环糊精溶液中加入20g桉油精，经50℃，300rpm搅拌10min，得到混合溶液；

(3)将10g乳化剂聚氧乙烯蓖麻油30和2.5g助乳化剂乙醇在50℃搅拌均匀后，形成乳化剂溶液；在步骤(2)的混合溶液中加入乳化剂溶液、67.5g蒸馏水，在50℃、300rpm搅拌20min进行乳化，得到桉油精乳液(图1)。

将得到的桉油精乳液进行稳定性、稀释性能测试，测试结果如下：

实施例1得到的桉油精乳液稳定不分层，在20、40、60℃下放置30天仍不分层，具有良好的稳定性，有利于产品的储存、运输和使用。同时，经任意比例稀释后均保持稳定，无分层现象，说明实施例1很好地解决了桉油精稳定性和水溶性差的情况。

将得到的桉油精乳液进行粒径分析，结果如图2所示，从图2可以看出：乳液的粒径跨度为1.02，与1非常接近，说明乳液内粒径分布对称性良好，不存在大颗粒或小颗粒过多的现象，易保持稳定。

将得到的桉油精乳液进行杀虫性能评价，测试结果如下表1所示：

从表1可以看出：实施例1的乳液具有良好的杀虫效果和生物农药应用性能。具体而言，LC₅₀是指受试害虫半数死亡的毒物浓度，可以较好且客观的评价药剂对害虫的防治效果。文献(谢婷,姜灵,洪波,等.球孢白僵菌与苦参碱混配对烟粉虱的毒力与田间防效[J].西北农业学报,2019,28(05):830-836.)中报道苦参碱对烟粉虱的LC₅₀为13.35mg/L，球孢白僵菌为7.86mg/L，可以看出：实施例1的乳液对烟粉虱的防治效果较现有生物农药产品较优或基本持平。文献(王子邦,魏书琴.3种植物源农药对蓝莓蚜虫的室内毒力测定及田间防效[J].中国南方果树,2020,49(06):133-135+140.)中报道1.3％苦参碱水剂对蚜虫的LC₅₀为19.01mg/L，0.3％印楝素乳油为11.20mg/L，6.0％鱼藤酮微乳剂为34.75mg/L，也可看出：实施例1的乳液对蚜虫的防治效果较现有生物农药产品较优或基本持平。

表1杀虫性能评价结果

	回归方程	LC<sub>50</sub>(mg/L)	置信区间	相关系数R<sup>2</sup>
					烟粉虱	Y＝1.388X-1.283	8.40	6.24-10.73	0.983
蚜虫(浸虫法)	Y＝1.279X-1.439	13.34	9.61-17.20	0.973

实施例2桉叶油用量的梯度优化

调整实施例1中步骤(2)中桉油精的用量为2g、5g、10g、30g、40g、50g、60g，在步骤(3)中水的含量对应进行调整，维持总体系质量为200g，其他和实施例1保持一致，得到桉油精乳液。

将得到的乳液进行稳定性和稀释性能进行评价，测试结果如下：

表2实施例2的测试结果

从表2可以看出，当桉油精含量过低(＜2.5％)时，制得桉油精乳液不稳定，快速分层，可能是由于油相体系中含油量较低，不利于水包油体系的平衡。当桉油精含量在2.5％～25％时，制备的桉油精乳液体系较稳定，并在20、40、60℃下放置30天后都均一稳定不分层，用水任意比例稀释后也能维持很好的均一体系。但桉油精含量进一步加大时，刚制备的乳液均一稳定，在20℃下放置30天后能维持稳定的状态，但在40、60℃下放置30天后，均发生分层，说明该乳液耐热稳定性不好，不利于乳液的储存和运输。同时，由于含油量较高，乳液在使用时，只能在1～10倍数下稀释，而进一步稀释就会破坏其水溶性性质，分层。

实施例3环糊精用量的梯度优化

调整实施例1中步骤(1)中环糊精的用量为0g、0.5g、1g、2g、2.5g，并调整该步骤中水的用量，维持环糊精溶液质量为100g，其他和实施例1保持一致，得到桉油精乳液。

表3实施例3的测试结果

从表3可以看出，当环糊精含量过低(＜0.5％)时，制得桉油精乳液不稳定，快速分层，可能是由于体系内环糊精含量较低，不利于水包油体系的平衡。当桉油精含量在0.5％～1％时，制备的桉油精乳液体系较稳定，并在20、40、60℃下放置30天后都均一稳定不分层，用水任意比例稀释后也能维持很好的均一体系。但环糊精含量进一步加大(≥1.25％)时，由于环糊精包合物产生过多，超过其最大溶解度，制备后一天内即出现沉淀。

实施例4乳化剂用量的梯度优化

调整实施例1中步骤(3)中乳化剂的用量为0g、0.5g、1g、2.5g、5g、20g、30g、40g，在步骤(3)中水的含量对应进行调整，维持总体系质量为200g，其他和实施例1保持一致，得到桉油精乳液。

表4实施例4的测试结果

从表4可以看出，当仅使用环糊精进行包埋时，乳化剂用量为0，由于芯壁比较高，多数桉油精未被包埋而析出，造成体系失稳、分层，若增加环糊精含量会增加制备成本，同时也会由于包合物产生过多，超过其溶解度而产生沉淀。当乳化剂含量过低(＜1.25％)时，制得桉油精乳液不稳定，快速分层，可能是由于乳化剂含量较低，存在于水油两相界面间的量较少，不足以降低界面张力，维持两相平衡。当乳化剂含量在1.25％～15％时，制备的桉油精乳液体系较稳定，并在20、40、60℃下放置30天后都均一稳定不分层，用水任意比例稀释后也能维持很好的均一体系。但当乳化剂用量达到20％时，体系由于乳化剂含量较高，粘度大、流动性差，不利于日常使用且会增加制备成本。

实施例5乳化剂种类的优化

调整实施例1中步骤(3)中乳化剂的种类为吐温80、吐温80和司盘60复配(质量比8:2)、聚氧乙烯辛基苯酚醚-10、月桂酰肌氨酸钠(LS-30N)，PEG-40氢化蓖麻油，它们均是常见用于构建水包油乳状液体系的乳化剂，其他和实施例1保持一致，得到桉油精乳液。

表5实施例5的测试结果

从表5可以看出，当使用吐温80和吐温80与司盘60的混合物作为乳化剂时，制备的桉油精乳液体系较稳定，并在20、40、60℃下放置30天后都均一稳定不分层，并由于将吐温80和司盘60复配对乳化剂性能有一定提升，用水任意比例稀释后也能维持很好的均一体系，具体而言，使用分子结构相似的乳化剂复配，一般可以产生较好的协同作用，吐温和司盘均具备失水山梨醇脂肪酸酯的结构，同时乳化剂复配的另一理论是当把高、低HLB值的乳化剂混合使用时，它们可在界面上吸附形成“复合物”，排列紧密，强度较高，从而增加乳液稳定性，吐温80的HLB值约为15，司盘60的HLB值约为4.7，综上，两者是较为理想的乳化剂复配组成；而以吐温80作为乳化剂的乳液仅可在1～10倍数下稀释，进一步稀释将会破坏其水溶性性质，分层。但是，由于司盘60呈固体粉末状，于体系内均匀分散存在一定难度，使用它时将会增加操作的复杂程度和时间，因此不将其作为最优方案。使用聚氧乙烯辛基苯酚醚-10、月桂酰肌氨酸钠(LS-30N)，PEG-40氢化蓖麻油作为乳化剂时，制得桉油精乳液不稳定，快速分层，可能是由于这些乳化剂对该体系或制备方法不兼容。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims

1.一种制备桉油精乳液的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)在环糊精溶液中加入桉油精，混合均匀，得到混合溶液；

(3)在步骤(1)的混合溶液中加入步骤(2)的乳化剂和助乳化剂的混合液以及水，进行乳化，得到桉油精乳液；

其中，桉油精乳液中步骤(1)、步骤(2)、步骤(3)中各物质质量百分比为环糊精0.5％～1％，桉油精2.5％～25％，乳化剂1.25％～15％，助乳化剂0.3％～3.75％，水55.3％～95.5％，总和为100％；

步骤(1)所述的环糊精溶液为环糊***溶液，质量浓度为1％～2％；

步骤(2)所述的乳化剂为聚氧乙烯蓖麻油30、吐温80、司盘60中的一种或几种；助乳化剂为乙醇。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的混合均匀是40～60℃、200～500rpm搅拌5～15min。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述的环糊精包括有α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精中的一种或几种。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述的乳化是在40～60℃、200～500rpm搅拌15～25min。

5.权利要求1～4任一项所述的方法制备得到的桉油精乳液。

6.权利要求5所述的桉油精乳液在农业领域中的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述的应用是在生物农药方面的应用。