一种马尾松毛虫性信息素微胶囊及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种马尾松毛虫性信息素微胶囊及其制备方法，采用明胶和阿拉伯树 胶粉微胶囊包埋性信息素成分，以期达到延长马尾松毛虫性信息素的释放时间，稳定释放 速率，加强对马尾松毛虫交配干扰和诱集的目的，属于马尾松毛虫性信息素微胶囊包埋技 术工艺领域。 技术背景
[0002] 我国危害严重的6种松毛虫中，列于第一位的是马尾松毛虫Dendrolimus punctatus(Walker)。马尾松毛虫是典型的东洋区分布种类，其危害区主要在长江流域及其 以南广大地区。大量猖獗时，针叶全部被食尽，似火烧一般，故有"不冒烟的森林火灾"之称， 是中国马尾松林的一种毁灭性害虫。由此可见，对马尾松毛虫的防治一直是森林保护中的 一项重要而棘手的工作。很多防治方法都存在着一定的弊端，如化学防治，在防治初期能起 到立竿见影的作用，但长期使用会造成农药残留，环境污染等负面效应。近年来，利用昆虫 性信息素来监测和预报害虫已成为一种新型治虫技术，它具有高效、无毒、无污染、不伤益 虫等优点，日益得到国内外研究者的广泛重视。目前，马尾松毛虫的性信息素成分已被鉴 定，它包括顺5，反7-十二碳二烯醇、顺5，反7-十二碳二烯乙酸酯和顺5，反7-十二碳二烯丙 酸酯。人工合成的马尾松毛虫性信息素成分易受释放载体及环境条件的影响，导致化学成 分降解或者释放速率不稳定，从而降低其生物活性和林间使用效果。为了获得稳定的释放 速率，保护有效成分免受干扰，发挥性信息素最大的生物功能，选择适宜的信息素释放载体 就显得尤为重要。现今，性信息素的释放载体多种多样，如袖口式橡胶塞载体，其负载的性 信息素成分易受光照和温度条件的影响而发生异构化或氧化，影响性信息素的释放速率， 从而降低了性信息素的生物活性，有时即使少量的异构体也会对性信息素的生物活性产生 抑制作用，使田间诱蛾活性降低。聚乙烯管释放载体不能长时间保持性信息素稳定的释放 速率，负载的性信息素成分易受光降解，导致诱捕只能在短时间内有效;且该类载体没有生 物降解性，导致高分子材料在环境中累积而无法处理。这些因素限制了释放载体的推广和 应用。而喷雾型缓释载体一般由可降解的微乳液组成，与化学信息素相互溶解，对环境友 好。如微胶囊和石蜡载体等。其中性信息素微胶囊是一种比较理想的剂型，因为昆虫性信息 素微胶囊制备工艺简便，活性成分被封闭在囊壁内，限制了性信息素在短时间内的大量扩 散，隔绝了光照、空气和水分，降低了活性成分被氧化和分解的速度，可以控制性信息素成 分以相对恒定的速率释放并保持较长的作用时间；同时性信息素微胶囊可以采用传统的施 药器械进行施用，这就减少了人工投入并增加了调控施药速度和次数的灵活性。因此，探索 和研制无公害防治马尾松毛虫的性信息素微胶囊包覆工艺势在必行。
【发明内容】
[0003] 本发明的主要目的在于克服现有马尾松毛虫性信息素缓释剂型所存在的一系列 技术问题，提供一种稳定性好，持续期长的马尾松毛虫性信息素微胶囊缓释载体及其包覆 工艺，该方法制备的微胶囊缓释载体中包含马尾松毛虫性信息素成分:顺5,反7-十二碳二 烯醇(25 37-12:0!〇、顺5，反7-十二碳二烯乙酸酯(25 37-12:(^(3)和顺5，反7-十二碳二烯 丙酸酯(Z5，E7-12:0Pr)。对马尾松毛虫进行种群监测和交配干扰，达到及时掌握虫情，适时 采取防控措施，有效防止马尾松毛虫的大爆发。该微胶囊具有成本低、制备简易和持效期长 等优点，可以采取与水溶液混合形成悬浮液进行喷洒，来干扰马尾松毛虫交配。
[0004] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
[0005] -种马尾松毛虫性信息素微胶囊，包括微胶囊壁材和微胶囊芯材，所述的微胶囊 壁材主要由明胶和阿拉伯树胶组成，所述的微胶囊芯材包括马尾松毛虫性信息素成分和液 体石蜡，所述的马尾松毛虫性信息素成分为顺5,反7-十二碳二烯醇、顺5,反7-十二碳二烯 乙酸酯和顺5,反7-十二碳二烯丙酸酯。顺5,反7-十二碳二烯醇、顺5,反7-十二碳二烯乙酸 酯与顺5，反7-十二碳二烯丙酸酯的质量比为50:40:15。
[0006] 上述马尾松毛虫性信息素微胶囊可通过复合凝胶制备。
[0007] 微胶囊壁材中，明胶与阿拉伯树胶的质量比为1:1。
[0008] 微胶囊壁材中还含有交联剂，交联剂为戊二醛和丹宁酸，每2-10g明胶和阿拉伯树 胶中，交联剂戊二醛的使用量是2_3mg之间，以2.5mg为最佳;丹宁酸的使用量是l-3yg之间， 以2yg为最佳。
[0009] 微胶囊壁材中还含有聚乙烯醇和滑石粉，每2-10g明胶和阿拉伯树胶中，聚乙烯醇 的使用量为〇. 1-0.3mg之间，以0.2mg为最佳;滑石粉的使用量为1.5-3g之间，以2g为最佳。
[0010] 马尾松毛虫性信息素成分与明胶和阿拉伯树胶的质量比范围为1:20-1:100。
[0011] 所述的松毛虫性信息素微胶囊中，顺5,反7-十二碳二烯醇、顺5,反7-十二碳二烯 乙酸酯和顺5，反7 -十二碳二稀丙酸酯与液体石錯的质量体积比分别为12.5mg: I mL，I Omg: ImL和3·75mg:ImL0
[0012] 其中，上述3种成分顺5，反7-十二碳二烯醇、顺5，反7-十二碳二烯乙酸酯和顺5，反 7_十二碳二烯丙酸酯的化学纯度均大于92% (重量），立体异构体的纯度均大于90% (重 量)。
[0013] 上述马尾松毛虫性信息素微胶囊的制备方法，包括如下步骤：以明胶、阿拉伯树胶 和交联剂、固化剂反应生成混合壁材，马尾松毛虫性信息素顺5，反7-十二碳二烯醇、顺5，反 7-十二碳二烯乙酸酯和顺5,反7-十二碳二烯丙酸酯和液体石蜡作为芯材，聚乙烯醇(PVA) 作为液体分散剂，滑石粉为固体分散剂，经过乳化和固化反应后，低温干燥得到米白色微胶 囊粉末。
[0014] 所述的马尾松毛虫性信息素微胶囊的制备方法，包含如下具体步骤：
[0015] (1)预聚液制备:在明胶和阿拉伯树胶中分别加入水，经溶胀后，加热搅拌得到完 全溶解的明胶溶液和阿拉伯树胶溶液，两者混合得到明胶-阿拉伯树胶混合溶液；
[0016] (2)乳化阶段:将马尾松毛虫性信息素加入到液体石蜡中，顺5,反7-十二碳二烯 醇、顺5,反7-十二碳二烯乙酸酯和顺5,反7-十二碳二烯丙酸酯在液体石蜡中的质量浓度分 别为12.5mg/mL，10mg/mL和3.75mg/mL;将所得的马尾松毛虫性信息素液体石錯溶液和聚乙 烯醇水溶液加入到明胶-阿拉伯树胶混合溶液中，搅拌混匀；
[0017] (3)包囊阶段:在步骤(2)的溶液中逐滴加入乙酸溶液调节pH为4-4.5以引发凝聚 形成微胶囊，并保持搅拌，消泡，加入滑石粉；
[0018] (4)固化阶段:加入戊二醛水溶液引发交联和固化反应，保持缓慢搅拌，反应完成 后，在冰水浴中冷却至5°C，逐滴加入氢氧化钠溶液调节pH为8.5-9.5，再加热到25°C，加入 丹宁酸溶液，保持缓慢搅拌，促进微胶囊进一步交联和固化；
[0019] (5)成型:最后，加入蒸馏水，利用布氏漏斗过滤，过滤物分别用水和异丙醇各洗脱 2次，并置于真空干燥器内20-25°C干燥，得到粉末状微胶囊。
[0020] 优选的，过滤烘干得到的马尾松毛虫性信息素微胶囊粉末需要进一步在低温条件 下干燥2-3天，干燥好后装入到玻璃瓶中，用铝箱纸盖口，再拧紧瓶盖，备用。
[0021] 步骤(1)中，明胶、阿拉伯树胶须按质量比1:1的量加入。微胶囊壁材溶液包括明胶 溶液和阿拉伯树胶溶液，明胶溶液或阿拉伯树胶溶液的质量浓度为1%_5%，可优选为1%、 2.5%或5%，进一步地，明胶溶液和阿拉伯树胶水溶液组成的水相的质量比优选为1: 1。溶 胀为在19-21°C下静置30min;加热温度为49-51°C。
[0022] 步骤(2)中，搅拌速度为600r/min，搅拌时间为20min。搅拌速度过高会造成马尾松 毛虫性信息素微胶囊发生团聚，搅拌速度太慢壁材不能与马尾松毛虫性信息素成分均匀的 混合。聚乙烯醇水溶液的质量浓度为1~2%，聚乙烯醇水溶液的加入量与明胶-阿拉伯树胶 混合溶液的体积比为1:10。
[0023]本方法中，明胶-阿拉伯树胶混合溶液与马尾松毛虫性信息素液体石蜡溶液的体 积比为：100:2。
[0024] 步骤(3)中，采用10 % (V% )乙酸水溶液调节pH，乙酸调节pH范围在4-4.5之间都可 形成规则的微胶囊，PH=4.3为最佳。保持搅拌速度为600r/min，20min，在此过程中加入2滴 Tween-20以消除泡沫。30min后加入滑石粉(固体分散剂），每2-10g明胶和阿拉伯树胶中，加 入滑石粉的量为1.5-3g，以2g为最佳。
[0025]步骤(4)中，戊二醛水溶液的浓度为25% (v% );缓慢搅拌的速度为500r/min;氢氧 化钠水溶液的浓度为10% (W% )，氢氧化钠调节pH范围在8.5-9.5之间都可形成规则的微胶 囊，pH=9为最佳。丹宁酸溶液的浓度为10% (质量比），缓慢搅拌的速度为300r/min，搅拌时 间为30min。
[0026] 交联剂为25% (v% )的戊二醛溶液和10% (w% )的丹宁酸溶液，交联剂戊二醛溶液 的使用量是明胶-阿拉伯树胶混合溶液总体积的5%，丹宁酸溶液的使用量是明胶-阿拉伯 树胶混合溶液总体积的0.1 %。
[0027] 步骤(5)中，过滤物洗脱时，先用蒸馏水清洗2次，再用异丙醇清洗2次，否则得不到 粉末状微胶囊。所述的干燥温度为20~25°C，干燥时间为24~48h。
[0028] 本发明以明胶、阿拉伯树胶的溶液作为混合壁材，马尾松毛虫性信息素和液体石 蜡作为芯材，壁材浓度分别为1%、2.5%和5%，使用乙酸酸化凝聚形成微胶囊，再用戊二醛 和丹宁酸进行固化，促进微胶囊进一步交联和固化并保持缓慢搅拌，加入蒸馏水稀释，并利 用布氏漏斗(直径100mm)过滤。过滤物分别用水和异丙醇各洗脱2次，并置于真空干燥器内 20~25°C干燥，得到粉末状微胶囊。
[0029] 本发明的马尾松毛虫性信息素微胶囊制备工艺中，马尾松毛虫性信息素3种组分 顺5，反7-十二碳二烯醇、顺5，反7-十二碳二烯乙酸酯和顺5，反7-十二碳二烯丙酸酯的微胶 囊包覆率分别介于83 %-95 %，87 %-95 %和84%-97 %之间，说明马尾松毛虫性信息素可以 通过复合凝聚法较好地进行微胶囊化。
[0030] 本发明的马尾松毛虫性信息素微胶囊制备工艺中，马尾松毛虫性信息素3种组