專利名稱：林業害蟲驅避劑(E)-2-己烯醛的β-環糊精緩釋微膠囊的制備及測定方法
技術領域：
本發明涉及林業病蟲害防治和藥物緩釋領域，具體涉及一種害蟲驅避劑的￠-環糊精緩釋微膠囊的制備方法。
背景技術：
在植物和植食性昆蟲兩者關系中，植物氣味在其取食和產卵定位中起著重要作用。而利用植物揮發性氣味特質對昆蟲的引誘或驅避作用來進行昆蟲種群的治理，是當前害蟲綜合防治研究中的亮點。(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性物質。在生物學方面，對許多昆蟲來講(E)-2-己烯醛是一種信息物 質，它對有些種類的昆蟲來說具有引誘性，對另一些則表現出驅避性。I. (E)-2-己烯醛作為寄主植物的一種揮發成分
有研究者在研究綠盲蝽對性信息素類似物和植物揮發物的觸角電位反應中發現綠盲蝽對(E)-2-己烯醛表現出較強的EAG反應；其后，Y形嗅覺儀試驗和罩籠試驗結果都表明(E)-2-己烯醛對綠盲蝽雌成蟲有誘集作用(陳展冊等，昆蟲學報，2010，53，47-54 ;張尚卿等，華北農學報，2011，26，189-194)。2 . (E)-2-己烯醛作為非寄主植物的一種揮發成分
云南切梢小蠹是危害云南松最為嚴重的一種害蟲(葉輝，劉宏屏，林業科學研究，2006，19，289-294)，我們從小蠹蟲的非寄主植物滇樸、藏柏提取的揮發性成分中分離出了(E)-2-己烯醛，并通過大量研究證實(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卵數量。因此，(E)-2-己烯醛不管是作為昆蟲的引誘劑，還是驅避劑都可以用來防治林業害蟲，而且與化學農藥相比，植物的天然揮發性成分更加高效環保。但由于(E)-2-己烯醛的揮發性很強，定量控制釋放量目前還無法實現；同時，由于(E)-2-己烯醛化學性質活潑，暴露在空氣中很容易被氧化變質。這些特點使(E)-2-己烯醛在野外、林間大規模人工應用受到很大的限制。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，達到相對定量控制釋放量的目的，同時又能夠使其在較長時間內不被氧化變質。￠-環糊精是由7個葡萄糖分子以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，內徑為6. 0-6. 5A ;分子內部呈疏水性，外部呈親水性。大小合適的疏水性分子容易進入環糊精的中間孔洞內，形成包合物，被包合的分子與環糊精以氫鍵和范德華力相互作用，使進入￠-環糊精的中間孔洞內的疏水性分子所形成的包合物具有較好的穩定性。基于￠-環糊精的特殊的分子結構，￠-環糊精經常作為壁材被用于藥物、香精緩釋微膠囊的制備，以達到藥物和香精緩慢釋放并且延緩氧化變質的目的(Loftsson, T. Pharmaceutical Sciences. 1996, 85, 1017-1024. )
發明內容
本發明的目的是利用￠-環糊精作為壁材對害蟲驅避劑(E)-2-己烯醛進行包合，提供一種具有緩釋效果的(E)-2-己烯醛的￠-環糊精微膠囊制備方法，并同時提供一種對于該￠-環糊精緩釋微膠囊中(E)-2-己烯醛釋放效果定量地測試方法，以解決林業領域防治害蟲時趨避劑(E)-2-己烯醛的緩慢穩定釋放的技術問題。本發明目的通過以下方式實現
(一)(E)-2-己烯醛的￠-環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繼續反應3小時；以上步驟中，反應物(E)-2-己烯醒與P -環糊精的物質的量之比為1.5:1。(2)反應結束后將溶液在室溫10 15°C下冷卻，使微膠囊晶體慢慢析出，24小時后減壓抽濾，晶體每次用3ml水洗滌3次，制得緩釋微膠囊產品，該產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)所制備的產品于35°C鼓風干燥I小時，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，在直角坐標系中以濃度為橫坐標、吸光度為縱坐標繪制工作曲線，經擬合后得線性方程；
b)用空氣導管(6)依次串聯連接氣泵(I)、氣流計(2)、無底的玻璃管(3)及裝有吸收齊U(5)的三個吸收瓶，組成三級吸收裝置；其中，吸收劑(5)為無水乙醇，每個吸收瓶有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，裝入管內的樣本應利于氣流充分并順利地通過；
d)氣流計控制通入空氣的速率恒定為0.I L/min,向玻璃管(3)中的樣本持續通入空氣30天，連續或間隔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)根據步驟a所得到的工作曲線計算出吸收液中(E)-2_己烯醛的濃度；
以上測量步驟均在室溫10 15°C下進行。(三)利用本發明緩釋微膠囊在防治林業病蟲害中的用途 本發明技術效果的原理是
在步驟(I)中，選擇￠-環糊精作為壁材，加熱條件下，在乙醇和水的混合溶液中與(E)-2-己烯醛反應，使(E)-2-己烯醛分子進入到￠-環糊精分子疏水性的空腔中，從而形成穩定的包結化合物。根據包合機理，一個3 -環糊精分子，它的疏水性空腔大小只能容納一個(E)-2-己烯醛分子進入，因此，要使達到平衡時￠-環糊精的包合率提高就要讓(E)-2-己烯醛過量，但考慮到制備反應的經濟效益，(E)-2-己烯醛的物質的量過量0. 5倍為宜，因而，適宜的反應物(E)-2-己烯醒與β -環糊精的物質的量之比為I. 5: I。反應溶劑乙醇和水的體積比為I :2，以保證β-環糊精和(Ε)-2-己烯醛都有較大的溶解度，使反應速率加快。在該條件下，本發明制備的緩釋微膠囊包合率可達91%。在步驟(2)中，將步驟(I)反應結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，重結晶時間24小時后，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-環糊精緩釋微膠囊。進一步的步驟中，將所制備的β_環糊精緩釋微膠囊低溫密閉保存。原因是，β-環糊精與(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，同時低溫使(Ε)-2-己烯醛分子運動的動能減小；密閉條件下可以保證環境中(Ε)-2-己烯醛維持較大的蒸汽壓。本發明所提供的β -環糊精緩釋微膠囊及其測定方法具有以下優點
I)工藝簡單、反應條件溫和，使用的所有化學試劑，包括β -環糊精，(E)-2-己烯醒，乙醇都安全無毒。本制備方法使液態的(Ε)-2-己烯醛與環糊精形成固態粉末狀微膠囊，在儲存、運輸和使用時十分方便。2)所制備的β -環糊精緩釋微膠囊依據本發明提供的測量裝置，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。3)通過向測量裝置內持續通入空氣30天的實驗結果表明緩釋微膠囊能夠穩定的釋放出(Ε)-2-己烯醛；β-環糊精作為壁材能夠有效保護空腔內以氫鍵相結合的(E)-2-己烯醛分子不被氧化變質。因此，本發明產品通過控制緩釋微膠囊的施用量可以長效、穩定、定量地釋放(Ε)-2-己烯醛，達到控制驅避劑釋放濃度的目的。
4)本發明涉及的驅避劑(Ε)-2-己烯醛是植物綠葉揮發性成分的一種組分，比使用化學農藥防治蟲害更加有益于環境，因而，本發明β-環糊精緩釋微膠囊在林業病蟲害的防治領域有很好的應用前景。為了便于理解，以下將通過具體的附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。
圖I 圖4分別是本發明實施例中制備的β_環糊精緩釋微膠囊的掃描電鏡圖。圖5是本發明實施例中制備的β -環糊精緩釋微膠囊的鼓風釋放實驗裝置圖，包括氣泵I、氣流計2、玻璃管3、鐵架4、吸收劑5、空氣導管6。圖6是本發明實施例中(Ε)-2_己烯醛紫外吸收工作曲線圖。圖7是本發明實施例中制備的β_環糊精緩釋微膠囊連續通入空氣30天，(E)-2-己烯醛釋放量的變化曲線圖。
具體實施例方式(一)(E) -2-己烯醛的β -環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并繼續在35°C下攪拌5分鐘，讓β -環糊精充分溶解；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，滴加完畢后繼續攪拌反應3小時。加熱升溫至35°C，反應結束后將溶液在室溫條件下冷卻，使微膠囊晶體慢慢析出，24小時后減壓抽濾，晶體每次用3ml水洗滌3次，制得緩釋微膠囊產品。產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品可進一步在35°C鼓風干燥I小時，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，因此在紫外區有較強的吸收峰。(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，在直角坐標系中以濃度為橫坐標、吸光度為縱坐標繪制工作曲線，經擬合后得線性方程(見附圖3)。b)如圖2，用空氣導管6依次串聯連接氣泵I、氣流計2、無底的玻璃管3及裝有吸收劑5的三個吸收瓶4，組成三級吸收裝置。每個吸收瓶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 -環糊精緩釋微膠囊作為測量樣本，樣本未經35°C鼓風干燥I小時，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向三級吸收裝置通入空氣，使穩定的氣流通過玻璃管3中的樣本，然后依次進入三個吸收瓶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2控制并讀數。d)為定量測定該緩釋微膠囊的緩釋效果，本發明向玻璃管中的樣本持續通入空氣30天，通入空氣的速率恒定為O. lL/min，每次連續吸收24 48小時，取此過程中17個單天的釋放量進行測定。測定是用光度計在波長314 nm處測量吸收液中(E)_2_己烯醛的紫外吸收數值，在室溫21 23°C下進行。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，計算出吸收液中(E)-2-己烯醛的濃度，進而計算出一天釋放的總量。持續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。
權利要求
1.林業害蟲驅避劑(E)-2-己烯醛的￠-環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繼續反應3小時； 以上步驟中，反應物(E)-2-己烯醛與￠-環糊精的物質的量之比為I. 5:1 ; (2)反應結束后將溶液在室溫10 15°C下冷卻，使微膠囊晶體慢慢析出，24小時后減壓抽濾，晶體每次用3ml水洗滌3次，制得緩釋微膠囊產品，該產品為白色粉末狀固體，粒徑為 10 30 u nio
2.根據權利要求I所述的制備方法，其特征是將步驟(2)所制備的產品于35°C鼓風干燥1小時，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，在直角坐標系中以濃度為橫坐標、吸光度為縱坐標繪制工作曲線，經擬合后得線性方程； b)用空氣導管(6)依次串聯連接氣泵(I)、氣流計(2)、無底的玻璃管(3)及裝有吸收齊U(5)的三個吸收瓶，組成三級吸收裝置；其中，吸收劑(5)為無水乙醇，每個吸收瓶有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，裝入管內的樣本應利于氣流充分并順利地通過； d)氣流計控制通入空氣的速率恒定為0.I L/min,向玻璃管(3)中的樣本持續通入空氣30天，連續或間隔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)根據步驟a所得到的工作曲線計算出吸收液中(E)-2_己烯醛的濃度； 以上測量步驟均在室溫10 15°C下進行。
4.一種利用如權利要求I 3所述的緩釋微膠囊在防治林業病蟲害中的用途。
全文摘要
林業害蟲驅避劑(E)-2-己烯醛的β-環糊精緩釋微膠囊的制備及測定方法，涉及林業病蟲害防治和藥物緩釋領域。本發明制備方法采用β-環糊精作為壁材對害蟲驅避劑(E)-2-己烯醛進行包合，得到具有緩釋效果的β-環糊精微膠囊。連續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小時的釋放量。結果表明，該方法制備的β-環糊精微膠囊具有良好的緩釋效果，可以作為林業領域控制害蟲之用。
文檔編號A01N25/10GK102657156SQ201210107809
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月13日 優先權日2012年4月13日
發明者楊斌, 王大偉, 趙寧 申請人:西南林業大學