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赤霉酸的剂型及其发展动向 qrcode

2018-10-30

作者:苏正川,熊仁科  四川龙蟒福生科技有限责任公司

1 赤霉酸概况
 
赤霉酸是一类重要的四环二萜类化合物,是植物五大激素之一,是目前国内外使用广泛的植物生长调节剂。它广泛分布于高等植物、真菌和细菌中,且多存在于生长旺盛部分,如茎端、嫩叶、根尖和果实种子,含量为1-100 mg/g鲜重。目前已有136种赤霉酸从植物、真菌和细菌中发现。赤霉酸能促进细胞分裂、细胞伸长、促进核酸和蛋白质的合成、促进和控制内源生长酸的合成和降解,提高多种酶的活性。因而被广泛应用于蔬菜、水果、花卉等作物上。达到打破种子休眠、增加叶菜鲜重、增加果实产量、诱导单性结实和调整花丼花期的目的。
 
2 赤霉酸的主要剂型
 
2.1 赤霉酸乳油
 
赤霉酸乳油是将萃取后的赤霉酸母液与溶剂和乳化剂配制而成的棕色透明液体,其中常用的溶剂是酒精,乳化剂是蓖麻油聚氧乙烯醚。赤霉酸乳油的优点是生产历史较长,具有成熟的加工技术,且药效高,施用方便,性质稳定等优点,所以产量大、应用范围广。其缺点是乳油中含有有机溶剂,对幼果有刺激作用,可使果面皮孔增大,降低果面光洁度,还有增加农药渗人动植物和人体内的作用,如使用不当,容易造成药害。
 
2.2 赤霉酸可溶粉剂
 
赤霉酸可溶粉剂是在一定条件下按一定程序将赤霉酸结晶粉和其他辅料烘烤、粉碎、混合而制得。可溶粉剂的优点是细度均勻、流动性好、易于计量,在水中溶解迅速,有效成分以分子状态均匀地分散于水中,因此与其他剂型相比,更能充分发挥药效;因该剂型不含有机溶剂,不会因溶剂而产生药害和污染环境;贮存时稳定性好,生产成本较低,且使用安全。故近年来赤霉酸可溶性粉剂得到了较广泛的发展。
 
2.3 赤霉酸结晶粉
 
赤霉酸结晶粉是赤霉酸发酵液经一系列过滤、浓缩、萃取、结晶制得。结晶粉的优点是稳定性好,便于运输,且保质期较长。但缺点是使用时需先用少量酒精或白酒将其溶解,然后再按所需浓度对水稀释,但加水不当容易再结晶,从而影响药效,也给实际应用带来不便。
 
2.4 赤霉酸片剂
 
赤霉酸片剂是用一定比例的赤霉酸原药和其他填料等经酒精喷浆得到的粒剂压片制得。赤霉酸片剂克服了粉剂和水剂的缺点,可直接投人水中溶解,溶解彻底,无粉尘污染,对作业者安全,减少了对环境的污染;剂量准确,使用时勿需称量,操作方便;减少有效成分与空气直接接触的面积,有效成分及产品的理化性质容易保持稳定,延长保质期。目前赤霉酸片剂主要用于出口。
 
3 我国赤霉酸制剂生产(登记)现状
 
对中国农药信息网发布的赤霉酸制剂登记基本情况进行了调查,分析了目前赤霉酸剂型的种类和制剂发展的基本情况。传统的乳油和结晶粉等剂型仍然占据着主要地位。
 
表1 赤霉酸剂型、含量及产品数

 
 
3.1 赤霉酸登记的剂型
 
赤霉酸乳油剂型占调查数的28.6%,含量主要为3%和4%,已成为我国赤霉酸市场上一个主要剂型。赤霉酸可溶粉剂占调查数的22.4%,含量主要为10%、20%和40%等。赤霉酸结晶粉剂型占调查数的20.4%,含量主要为75%和85%,也是市面上主要的制剂类型。赤霉酸可溶片剂占调查数的9.2%,含量主要为10%和20%等(表1)。乳油和结晶粉的生产工艺简单,性质稳定,这两种剂型一直都受到大多数农药生产企业的青睐。突破传统的可溶粉剂和片剂也逐渐进入人们视野,成为赤霉酸的主要剂型。这四种剂型为当前赤霉酸生产的主要剂型,鲜有其他剂型出现。
 
3.2 赤霉酸制剂的登记动态
 
2015年2月17日,农业部印发了关于《到2020年化肥使用量零增长行动方案》和《到2020年农药使用量零增长行动方案》的通知。这就要求生产者在少用农药和化肥的同时还要保证产量甚至增加产量,而农作物产量和化肥之间存在着密切的关系。少用化肥和增加产量就形成了一对矛盾体,如何来使这对矛盾体达到统一是未来的研究方向。植物生长调节剂应用是目前解决这一矛盾体较好的方法。赤霉酸则是应用最为广泛的植物生长调节剂,其已经成为目前研究和应用的热点。就取得正式登记的赤霉酸制剂来看,赤霉酸制剂数呈逐年上升趋势(图1)。
 

图1 赤霉酸制剂的登记动态
 
乳油和结晶粉具有成熟的加工技术,且药效高,施用方便,性质稳定等优点,因而赤霉酸乳油和结晶粉仍然是目前的主流剂型,占有相当大的比例。可溶粉剂和片剂具有可在水中溶解、不含有机溶剂、易于计量、操作方便安全等优点,近年来发展迅速,逐渐成为主流剂型(图2)。随着赤霉酸剂型研究的深入,近年来也逐渐出现了水基化和特殊用法的赤霉酸制剂,如赤霉酸水剂、可溶液剂和脂膏等剂型。这些剂型的出现为以后赤霉酸的剂型开发提供了方向。
 

图2 赤霉酸主流剂型的登记动态
 
4 未来赤霉酸剂型的发展趋势
 
当前全球农药剂型发展的趋势,一是发展如悬浮剂(SC)和水乳剂(EW)在内的水基化剂型,尽可能减少石油类溶剂的使用;二是以水分散粒剂(WG)和可溶性粒剂(SG)替代粉剂或某些液剂。这种变化减少了农药在运输和储存过程中的可燃几率,同时降低了农药使用时对使用者的经皮毒性。赤霉酸剂型未来的发展方向主要有三个:一是对现有剂型的改进;二是开发新的剂型;三是开发特定用途或使用方法的剂型。
 
4.1 对现有剂型的改进
 
4.1.1 对赤霉酸乳油的改进
 
赤霉酸乳油中含有有毒的挥发性有机溶剂,存在易燃、易爆和中毒的危险,易产生药害、污染环境和储运不安全等问题。对赤霉酸乳油改造主要通过两个方面进行:一方面是采用更高闪点的溶剂(如Exxon的Solvesso 100、150、200)代替乳油中的挥发性溶剂。这种方法在一些杀菌剂或杀虫剂上已经得到应用,如用于防治水稻纹枯病的5%氟环唑展膜油剂。或者开拓以“绿色溶剂”,例如多元醇类酯(尤其是醇类的磷酸化三酯类)、醚类、酮类、水不溶的醇类、聚乙二醇类和植物油类代替石油基溶剂,从而制得更安全和环保的乳油剂型产品,如5%醚菊酯展膜油剂。另一方面是对某些适合的农药活性成分加工成高质量浓度的乳油产品,也可大幅度减少(或不用)溶剂量,如毒死蜱加工成48%乳油,而不加工成15%或20%的乳油等。这些方法都可以借鉴应用在赤霉酸乳油研制上。
 
4.1.2 对赤霉酸结晶粉的改进
 
赤霉酸结晶粉使用时需先用少量酒精或白酒将其溶解,然后再按所需浓度对水稀释,但加水不当容易再结晶,从而影响药效,给实际应用带来不便。对赤霉酸结晶粉的改造主要是将赤霉酸结晶粉和其他辅料烘烤、粉碎、混合制成可溶性的粉剂、粒剂或者片剂。因此,赤霉酸的可溶性粉剂、粒剂和片剂产品越来越多。
 
4.2 赤霉酸新剂型的研发
 
随着现代农业的发展,人们对环保和食品安全的意识不断增强,对农药也提出了高效、环保的新要求。农药中的主要有效成分,除了具有较高挥发性或水溶性的可以直接使用外,绝大多数必须加工成各种剂型才可使用。以往的赤霉酸制剂多为乳油,长期使用,易污染环境。随着高性能、环保型水基性农药制剂的开发与应用,乳油制剂逐渐被发达国家限制或禁用。与国外相比,我国对水基性农药制剂的研究起步较晚,直到20世纪80年代才开始相关的研发。
 
4.2.1 水基化剂型的开发
 
以水代替有机溶剂制成水基化的制剂确实是一个有效的方法,但鉴于赤霉酸难溶于水(5g/L)、不稳定等特性,水基化的赤霉酸制剂发展缓慢。直到近几年才有学者慢慢探索如何保持赤霉酸在水中的稳定性。逯芳、杨睿、王晓婧等人通过制备赤霉酸与(3-环糊精及其衍生物的包合物,发现包合物可以增加赤霉酸在水中的溶解性和稳定性。郭春立研究了不同条件下赤霉酸的稳定性,发现PH3.0的柠檬酸-K2HPO4缓冲液可以较好的保护赤霉酸。但是这些只能是提供了方向,对于制成赤霉酸水剂还不能达到要求。肖勇等研究了赤霉酸A4+7水剂的稳定性,发现20%-25%助剂M可以将赤霉酸A4+7水剂的热储分解率控制在5%以下。
 
4.2.2 功能性剂型的开发
 
根据赤霉酸用法的不同,可以开发出方便使用的专用剂型。在果树上,赤霉酸的应用可以促进果实增大、增重,达到增产的效果。由于花分散,叶从生,且喷雾的农药有效利用率最高的不到30%。喷雾往往不能达到很好的效果,且用药量大。因此,一种专门用于涂抹果柄的赤霉酸膏剂应运而生了,如江苏丰源生物工程有限公司开发的4.1%赤霉酸脂膏、江苏省农垦生物化学有限公司开发的3%赤霉酸脂膏等。在育苗上,赤霉酸可以制成种衣剂用于种子处理。目前,杀菌剂和杀虫剂更多的制成种衣剂,用于种子处理,其目的是防治种传病害和害虫侵染。目前的生长调节剂还少有品种制成种衣剂,这也是未来可以考虑的方向。
 
5 结语
 
我国是世界上应用植物生长物质最广泛的国家,在农业生产中大面积应用植物生长物质已取得了举世瞩目的成就。随着植物生长调节剂的不断开发利用以及化学调控技术的不断发展,植物生长调剂将更加广泛的应用于农业生产的各个环节中。伴随着食品安全问题和环境问题的日益突出,赤霉酸制剂在方便生产的同时,更应该注重制剂向更安全、更高效、对环境更友好发展。保障农药的安全性和高效性是每个科研工作者和制剂研发人员的责任和义务。在新的剂型开发中,要充分考虑赤霉酸的理化性质及其在农业生产中的应用方式方法,才能充分的发挥赤霉酸制剂研发的主观能动性,为赤霉酸制剂的发展奠定坚实的基础。
 

世界农化网

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