вступ
У сфері захисту сільськогосподарських культур олійні склади для захисту рослин-тобто концентрати пестицидів, що емульгуються, або водні емульсії-слугують критичним носієм для доставки активних інгредієнтів до цільових культур. Емульгатори, як основні допоміжні речовини, визначають, чи здатна рідина для розпилення утворювати стабільну емульсію, рівномірно розподілятися по поверхні листя та дозволяти активним інгредієнтам ефективно проникати.
Серед численних доступних варіантів емульгаторів значну увагу привернули PGE (ефіри полігліцерину жирних кислот) і DATEM (ефіри діацетилвинної кислоти моно- і дигліцеридів). PGE вже став видатним гравцем у галузі пестицидних ад’ювантів, використовуючи свою унікальну молекулярну структуру та чудові межфазові властивості, щоб стати важливим кандидатом для нових зелених ад’ювантів. DATEM, широко визнаний як потужний емульгатор у харчовій промисловості, також вимагає перевірки його можливого застосування для захисту рослин.
У цій статті систематично порівнюється ефективність PGE та DATEM у системах формулювання олій для захисту рослин за чотирма параметрами: молекулярна структура, поведінка на поверхні поверхні, ефекти застосування та безпека для навколишнього середовища.
Порівняння основних характеристик PGE та DATEM
1.1 PGE: Полігліцеринові ефіри жирних кислот
PGE — це неіоногенний емульгатор, отриманий шляхом етерифікації полігліцерину жирними кислотами. Його основною структурною особливістю є гідрофільна головна група полігліцерину, що складається з кількох одиниць гліцерину, з’єднаних ефірними зв’язками, утворюючи «багато-розгалужену» три-вимірну структуру.
Конструктивні особливості:
Гідрофільна головка: полігліцерин із середнім ступенем полімеризації 1–3, що забезпечує кілька гідроксильних центрів
Гідрофобний хвіст: ланцюги жирних кислот із 8–16 атомами вуглецю (наприклад, каприлова кислота, капрінова кислота, лауринова кислота)
Молекулярна конфігурація: «дендритний» або «зіркоподібний» розподіл зі значними стеричними перешкодами
Основні переваги:
Чудова межфазна адсорбційна здатність, що ефективно зменшує міжфазний натяг масла-води
Як неіонний емульгатор, нечутливий до електролітів і змін pH
Отримано з відновлюваної рослинної сировини з хорошою біорозкладаністю
Може служити «вбудованим» сповільнювачем дрейфу, ефективно контролюючи дрейф крапель під час розпилення
1.2 DATEM: Естери моно- та дигліцеридів діацетилвинної кислоти
DATEM відомий у харчовій промисловості як «король зміцнення тіста». Його молекулярна структура містить унікальну групу діацетилвинної кислоти, яка надає особливі характеристики гідрофільного-ліпофільного балансу.
Конструктивні особливості:
Гідрофільна головка: група винної кислоти з двома ацетильними групами, що забезпечує помірну гідрофільність
Гідрофобний хвіст: ланцюги моно- і дигліцеридів жирних кислот
Молекулярна конфігурація: «клиноподібна-форма» зі значними стеричними перешкодами
Основні переваги:
Чудова розчинність у олії, повністю змішується з оліями та більшістю розчинних-олій розчинників
Хороший стабілізаційний ефект на поверхні розділу нафти-води
Доведено чудову здатність-зміцнювати глютен у випічці
3 Швидке порівняння функцій
| Особливість | PGE | ДАТА |
|---|---|---|
| Хімічний тип | Неіонні | Неіонні |
| Гідрофільна головка | Полігліцериновий ланцюг (2–3 ланки гліцерину) | Група діацетилвинної кислоти |
| Гідрофобний хвіст | С8-С16 жирні кислоти | Моно/дигліцеридні ефіри жирних кислот |
| Діапазон HLB | Широкий, регулюється ступенем полімеризації | Приблизно 9-10 |
| Розчинність у воді | Змінюється в залежності від ступеня полімеризації | Низька, диспергується у воді |
| Маслорозчинність | добре | Відмінно (повністю змішується) |
| Біорозкладаність | Добре (відновлювана сировина) | Розкладається, але в інших областях застосування |
| Основна програма | Пестицидні добавки, продукти харчування, косметика | В першу чергу хлібобулочні вироби |
Основні показники продуктивності в рецептурах олій для захисту рослин
У системах захисту рослин оцінка систем емульгаторів зазвичай передбачає такі ключові показники:
- Стабільність емульсії: чи залишається емульсія рівномірно диспергованою без поділу чи осадження
- Зниження міжфазного натягу: Зниження напруги між рідиною для розпилення та поверхнею листя для покращеного розподілу та зволоження
- Контроль дрейфу: Зменшення дрейфу крапель під час розпилення для підвищення ефективності цільового осадження
- Посилення проникнення листя: Полегшення проникнення активних інгредієнтів через кутикулу листя
- Екологічна безпека: Біорозкладаність, профіль безпечності для рослин
Ефективність PGE у рецептурах олій для захисту рослин
1 Перевірені переваги
Емульгування та міжфазна активність
Як неіонна поверхнево-активна речовина, PGE ефективно стабілізує межі розділу нафта-вода. Дослідження показують, що ефіри жирних кислот гліцерину (батьківська структура PGE) можуть одночасно зменшувати як поверхневий натяг крапель, так і міжфазний натяг між краплями та поверхнею листя, суттєво покращуючи змочуваність пестицидів і здатність розтікатися.
Контроль дрейфу
Продукт Clariant Synergen™ PGE, основним інгредієнтом якого є ефір полігліцерину, служить «вбудованим -уповільнювачем дрейфу» у водних композиціях, значно зменшуючи дрейф крапель під час обприскування, одночасно покращуючи утримування спрею та безпеку врожаю.
Екологічна стійкість
PGE отримують з рослинних олій (наприклад, кокосової олії), демонструє хорошу здатність до біологічного розкладання, не потребує маркування небезпечних речовин і щадний для сільськогосподарських культур. Це ідеально узгоджується з поточною галузевою тенденцією до «знижених дозувань із підвищеною ефективністю та екологічним захистом навколишнього середовища».
Сумісність рецептури
PGE можна комбінувати з метильованою олією насіння (MSO) та іншими компонентами для утворення синергічних систем. Наприклад, коли PGE змішується з MSO, PGE стабілізує емульсію, тоді як MSO набухає структуру поверхні листя та сприяє швидкому проникненню активних інгредієнтів.
2 Обмеження
Дослідження PGE у захисті рослин залишається сферою, що розвивається. Серед відомих обмежень:
Продукти PGE з різним ступенем полімеризації та естерифікації демонструють суттєво різні профілі ефективності, що вимагає точного вибору під час розробки рецептури
Деякі типи PGE з високою{0}} полімеризацією можуть мати проблеми з кристалізацією за низьких температур
Потенційний аналіз застосування DATEM у рецептурах олій для захисту рослин
1 Переваги DATEM, які можна передати
Хоча DATEM наразі використовується в основному в харчовій промисловості, його фізико-хімічні властивості свідчать про можливість перехресного -застосування для захисту рослин:
- Відмінна маслорозчинність
- DATEM повністю змішується з оліями та більшістю маслорозчинних-розчинників, що забезпечує плавну інтеграцію в-системи рецептур на олійній основі.
- Можливість міжфазної стабілізації
- У харчових системах було доведено, що DATEM стабілізує олійні{0}}водні емульсії-. Ця здатність також може бути корисною для засобів захисту рослин EW (емульсія у воді) та SE (суспензійна емульсія).
- Натхнення від побудови глютенової мережі
- DATEM зміцнює структури білкової мережі в тісті завдяки гідрофобним взаємодіям. За аналогією, ця здатність «міжфазної збірки» може сприяти формуванню більш стабільних і довговічних-плівок активних інгредієнтів на поверхні листя.
2 Прогалини в застосуванні DATEM для захисту рослин
В даний час систематичних досліджень DATEM у рецептурах олій для захисту рослин залишається недостатньо. У існуючій літературі DATEM частіше зустрічається в каталогах харчових добавок, ніж у списках пестицидних ад’ювантів. Це пов’язано з кількома факторами:
- Різні історії додатків: Розробка та застосування DATEM вже давно зосереджено на харчовій промисловості; між{0}}доменне розширення потребує подальшої перевірки
- Різні цілі молекулярного дизайну: Молекулярна структура DATEM орієнтована на взаємодію білків, а не на поведінку поверхні листя рослини на поверхні поверхні
- Регуляторні бар'єри: Пестицидні ад'юванти вимагають спеціальних токсикологічних та екотоксикологічних даних; Нормативних даних DATEM у сфері захисту рослин відносно бракує
Комплексне порівняння двох систем емульгаторів
| Вимір порівняння | Система PGE | Система DATEM |
|---|---|---|
| Інтерфейсна активність | ★★★★★ Добре-перевірено | ★★★ зрілі в системах харчування; потребує перевірки в галузі захисту рослин |
| Контроль дрейфу | ★★★★★ Комерційне застосування | ☆ Немає звітів про дослідження |
| Зелені атрибути | ★★★★★ Біорозкладається, без маркування небезпеки | ★★★ Їстівний, але недостатньо даних про безпеку захисту рослин |
| Зрілість рецептури | ★★★★ Доступно кілька комерційних продуктів | ★★ Переважно на лабораторній або концептуальній стадії |
| Економічна-ефективність | ★★★★ Відносно зрілий | ★★ Потрібна додаткова перевірка |
Ключовий висновок:
У рецептурах олій для захисту рослин,система PGE наразі має явну перевагу. Його продуктивність була підтверджена на реальних комерційних продуктах, особливо в контролі дрейфу, стабілізації емульсії та екологічній стійкості. Незважаючи на те, що DATEM має теоретичний потенціал перехресного-застосування, йому бракує систематичної емпіричної перевірки в сценаріях захисту рослин і він не може безпосередньо замінити позицію PGE у сільськогосподарських ад’ювантах у короткостроковій перспективі.
Передові тенденції: інноваційні емульгатори у складі зелених пестицидів
Успіх PGE у застосуванні пестицидних ад’ювантів відображає ширшу тенденцію-склади пестицидів переходять від «високо-токсичності, високо-ефективності» до «низько-токсичності, високо-ефективності, екологічності та стійкості».
В останні роки рослинні ефірні олії (ЕО) з антимікробною дією були зареєстровані та використовувалися як зелені ботанічні пестициди. Однак традиційні емульсії ефірної олії, стабілізовані -поверхнево-активними речовинами, страждають від швидкого випаровування, низького рівня використання та потенційної біотоксичності поверхнево-активних речовин. Це спонукало до розробки нових зелених емульгаторів:
- Технологія нанолистів Janus: команда з Університету Шихезі розробила дубильну кислоту-титанові/полістирольні нанопласти Janus, які можуть замінити традиційні поверхнево-активні речовини для ефективного емульгування, одночасно знижуючи цитотоксичність на 29,17%
- Багатофункціональні системи на основі PGE-: Введення функціональних груп у магістралі PGE для досягнення інтегрованого «емульгування + підвищення ефективності + контрольоване вивільнення»
Ця тенденція вказує на те, що конкуренція серед емульгаторів для композицій олій для захисту рослин буде не тільки між PGE і DATEM, але буде розвиватися в напрямкубагатофункціональні, екологічні та{0}}орієнтовані на точністьрішення.
Висновок
Короткий-речення:
PGE успішно перейшов від харчового інгредієнта до «електростанції» в пестицидних ад’ювантах, встановивши лідируючу позицію в композиціях олій для захисту рослин завдяки чудовим межфазним властивостям, можливостям контролю дрейфу та екологічним характеристикам. DATEM, незважаючи на його структурні особливості та потенціал-перехресного застосування, потребує більшої емпіричної перевірки-вибір емульгатора для захисту рослин зрештою залежить від реальних-польових показників.
