于丹妮，尚顯慧，劉娟，王麗穎

(沈陽化工大學(xué)功能分子研究所，沈陽 110142)

水分散粒劑(WG)是一種環(huán)保型的農(nóng)藥劑型，具有優(yōu)良的分散性、懸浮性和穩(wěn)定性，能夠在水中迅速崩解，分散形成穩(wěn)定的懸浮體系，以提高農(nóng)藥的利用效率和防治效果[1]。目前，該劑型已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要農(nóng)藥劑型之一，具有廣闊的市場(chǎng)前景和應(yīng)用價(jià)值。四霉素是一種由不吸水鏈霉菌梧州亞種通過菌種深層發(fā)酵制取的生物農(nóng)藥，具備高效、低毒、環(huán)保和安全的特點(diǎn)。它通過抑制菌絲生長(zhǎng)、誘導(dǎo)作物抗性并促進(jìn)作物生長(zhǎng)，從而有效地預(yù)防和治療斑點(diǎn)落葉病、棉花黃萎病、大豆根腐病、水稻紋枯病、苗期立枯病等病害[2]。四霉素對(duì)環(huán)境和人體健康的影響較小，具備較高的使用安全性，不會(huì)對(duì)作物和環(huán)境造成嚴(yán)重的危害，滿足了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需求。目前，四霉素制劑多為水劑，為了更好地拓展四霉素的應(yīng)用范圍，本文對(duì)1.5%四霉素水分散粒劑的配方及工藝條件進(jìn)行篩選，以獲得性能穩(wěn)定且符合標(biāo)準(zhǔn)要求的四霉素水分散粒劑，為四霉素的進(jìn)一步推廣提供可靠的技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

10%四霉素母粉(遼寧微科生物工程有限公司)；潤(rùn)濕劑：陰離子類潤(rùn)濕劑Featdis WP1(上海學(xué)卓精細(xì)化工有限公司)、萘磺酸鹽類潤(rùn)濕劑Surform HRB(上海學(xué)卓精細(xì)化工有限公司)、硫酸鹽類潤(rùn)濕劑SK-12 LX(上海星飛化工有限公司)、陰離子類潤(rùn)濕劑Geropon L-WET/P(索爾維集團(tuán))；分散劑：萘磺酸鹽類潤(rùn)濕劑Featdis 1500(上海學(xué)卓精細(xì)化工有限公司)、萘磺酸鹽類潤(rùn)濕劑Surform D(上海學(xué)卓精細(xì)化工有限公司)、磺酸鹽類分散劑SK-20 TX(上海星飛化工有限公司)、聚羧酸酯類分散劑Geropon T/36(索爾維集團(tuán))；崩解劑：硫酸銨(天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司)、聚乙烯比咯烷酮(天津市大茂化學(xué)試劑廠)；載體：輕質(zhì)碳酸鈣(揚(yáng)州領(lǐng)航化工有限公司)、煅燒高嶺土(河北佳士力化工有限公司)、硅藻土(揚(yáng)州領(lǐng)航化工有限公司)。

1.2 儀器設(shè)備

Scout pro 電子天平(常州奧豪斯儀器有限公司)、DRP-9082 電熱恒溫培養(yǎng)箱(上海森信試驗(yàn)儀器有限公司)、DK-600D 電熱恒溫水槽(上海森信試驗(yàn)儀器有限公司)、BRKY-100 氣流粉碎機(jī)(昆山博瑞凱粉碎設(shè)備有限公司)、ZLB-80 旋轉(zhuǎn)制粒機(jī)(張家港市榮華機(jī)械制造有限公司)。

1.3 方法

1.3.1 制備方法

按照配方的要求，稱取四霉素母粉、助劑、載體并混合均勻，使用氣流粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，將粉碎后的粉體置于燒杯中，加入一定質(zhì)量比例的水，攪拌均勻后，使用旋轉(zhuǎn)擠壓造粒機(jī)進(jìn)行造粒，經(jīng)干燥篩分后得到水分散粒劑，進(jìn)行各項(xiàng)性能指標(biāo)的測(cè)定[3]。

1.3.2 水分散粒劑性能指標(biāo)測(cè)定

懸浮率測(cè)定：按照《農(nóng)藥懸浮率測(cè)定方法》(GB/T 14825—2006)進(jìn)行測(cè)定。持久起泡性測(cè)定：按照《農(nóng)藥懸浮劑產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)編寫規(guī)范》(HG/T 2467.5—2003)測(cè)定。pH 測(cè)定：按照《農(nóng)藥pH 值的測(cè)定方法》(GB/T 1601—1993)進(jìn)行測(cè)定。水分測(cè)定：按照《農(nóng)藥水分測(cè)定方法》(GB/T 1600—2001)測(cè)定。崩解性測(cè)定：采用量筒法，其試驗(yàn)方法為稱取1 g 試樣，迅速倒入裝有180 mL 硬水的200 mL 具塞量筒中，然后塞住筒口，以8 r/min 的速度圍繞量筒中心旋轉(zhuǎn)，用秒表記錄下試樣顆粒99%完全崩解所需時(shí)間，崩解時(shí)間小于3 min 為合格。熱儲(chǔ)穩(wěn)定性：按照《農(nóng)藥熱貯穩(wěn)定性測(cè)定方法》(GB/T 19136—2003)進(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 配方篩選

2.1.1 載體種類的確定

載體是一種具有吸附或承載有效成分的特殊材料，不僅可以稀釋藥物，還可以提高其物理性能，從而更好地將藥物粉碎和分散。載體的選擇對(duì)懸浮率、崩解時(shí)間、藥效等都會(huì)產(chǎn)生影響。本研究采用硅藻土、煅燒高嶺土、輕質(zhì)碳酸鈣作為載體，并測(cè)試其懸浮率，結(jié)果見表1。

表1 載體種類的篩選

由表1 可知：使用硅藻土作為載體時(shí)的懸浮率較高，試樣的常溫、熱儲(chǔ)懸浮率分別為56.57%、51.78%。選擇硅藻土作為載體，可以減少四霉素有效成分的聚集。

2.1.2 潤(rùn)濕分散劑種類及比例的確定

在制備水分散粒劑時(shí)，需對(duì)原藥及助劑進(jìn)行氣流粉碎。經(jīng)過粉碎后，顆粒變得非常細(xì)小，比表面積較大，容易發(fā)生重新聚集現(xiàn)象，導(dǎo)致懸浮率降低，從而影響使用效果，因此需要在制劑中添加潤(rùn)濕分散劑來改善其理化性能[4]。本研究對(duì)潤(rùn)濕分散劑組合Featdis WP1+Featdis 1500、Surform HRB+Surform D、SK-12 LX+SK-20 TX、Geropon L-WET/P+Geropon T/36 進(jìn)行篩選，結(jié)果見表2。

表2 潤(rùn)濕分散劑種類的篩選

由表2 可知：待測(cè)潤(rùn)濕分散劑的加入都能使水分散粒劑的懸浮率達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，其中使用Geropon L-WET/P 和Geropon T/36 的懸浮率較高，其常溫、熱儲(chǔ)的懸浮率分別達(dá)到78.57%和76.89%，這表明Geropon L-WET/P 與Geropon T/36 搭配使用具有良好的穩(wěn)定性，能夠在水中保持較長(zhǎng)時(shí)間的懸浮狀態(tài)，不易沉淀，從而提高試樣的懸浮率。故選擇Geropon L-WET/P 與Geropon T/36 作為該制劑的潤(rùn)濕分散劑。

冰箱洗衣機(jī)在較高戶均保有量下，2018年行業(yè)整體量增乏力。數(shù)據(jù)顯示，洗衣機(jī)截至2018年前三季度內(nèi)銷出貨僅增長(zhǎng)3.0%，大大低于2017年，冰箱內(nèi)銷則持續(xù)小幅下滑4.9%，第四季度預(yù)計(jì)仍然保持負(fù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。不過，冰箱產(chǎn)品結(jié)構(gòu)升級(jí)持續(xù)進(jìn)行，大容量、多門、對(duì)開門冰箱占比持續(xù)提升，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)升級(jí)助推行業(yè)均價(jià)提升，截至2018年11月，均價(jià)同比上提13%。

在確定合適的潤(rùn)濕分散劑種類后，保持潤(rùn)濕分散劑總用量不變，優(yōu)化不同比例下水分散粒劑的懸浮率，以確定最佳助劑比例[5]。以GeroponL-WET/P為潤(rùn)濕劑、GeroponT/36 作為分散劑，進(jìn)行不同比例的篩選，結(jié)果見表3。

表3 潤(rùn)濕分散劑比例的篩選

由表3 可知：水分散粒劑的懸浮率隨著Geropon L-WET/P 用量的增加而提高。當(dāng)Geropon L-WET/P和Geropon T/36 的加入比例為10∶6 時(shí)，熱儲(chǔ)前、后懸浮率較高，為78.57%和76.89%，因此確定潤(rùn)濕分散劑的最佳添加比例為10∶6。

2.1.3 崩解劑種類及用量的確定

崩解劑是水分散粒劑的關(guān)鍵助劑，崩解時(shí)間是衡量水分散粒劑崩解性能的標(biāo)準(zhǔn)，通過比較、分析崩解時(shí)間，可以確定最佳崩解劑和最適宜的用量。本研究選用硫酸銨、聚乙烯吡咯烷酮作為崩解劑進(jìn)行篩選，結(jié)果見表4。

表4 崩解劑種類的篩選

由表4 可知：添加聚乙烯吡咯烷酮的試樣崩解時(shí)間超過3 min，不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，說明其崩解性能差。相較于聚乙烯吡咯烷酮，添加硫酸銨之后的試樣具有良好的崩解性能，因此選擇硫酸銨作為崩解劑。進(jìn)一步對(duì)崩解劑的用量進(jìn)行篩選，結(jié)果見表5。

表5 崩解劑用量的篩選

由表5 可知：當(dāng)崩解劑的用量達(dá)到6%后，其用量再增加，水分散粒劑的崩解性能不會(huì)有明顯提高，因此將崩解劑的用量確定為6%。

2.2 加工工藝條件的篩選

2.2.1 加水量的確定

表6 捏合加水量的篩選

由表6 可知：隨著加水量的增加，試樣的崩解時(shí)間延長(zhǎng)，懸浮率降低。這是因?yàn)檫^量的加水會(huì)導(dǎo)致顆粒之間過于緊密結(jié)合，形狀不規(guī)則，難以崩解，也不容易分散懸浮。當(dāng)加水量為27%時(shí)，崩解性和懸浮率表現(xiàn)良好。

2.2.2 干燥溫度的確定

水分散粒劑的穩(wěn)定性受到干燥溫度的影響，溫度的升高或降低可能會(huì)影響顆粒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。過高的溫度可能會(huì)改變助劑和原材料的穩(wěn)定性，而過低的溫度可能導(dǎo)致水分散粒劑的不完全干燥，從而影響其崩解性能和懸浮性能。分別在30、40、50 ℃時(shí)對(duì)水分散粒劑進(jìn)行干燥處理，測(cè)定相關(guān)性能指標(biāo)，確定最佳干燥溫度(表7)。

表7 干燥溫度的篩選

由表7 可知：隨著干燥溫度的增加，水分散粒劑的水分含量、崩解時(shí)間降低，懸浮率增加。當(dāng)干燥溫度為30 ℃時(shí)，其試樣的水分含量偏高；當(dāng)干燥溫度達(dá)到50 ℃時(shí)，水分散粒劑的崩解性能及懸浮性能較好，且符合標(biāo)準(zhǔn)要求，能夠保證顆粒的崩解性和懸浮性，從而提高水分散粒劑的質(zhì)量。

2.2.3 干燥時(shí)間的確定

顆粒干燥程度受干燥時(shí)間長(zhǎng)短的影響。若干燥時(shí)間過長(zhǎng)，顆粒表面會(huì)過于干燥，形成硬殼，導(dǎo)致崩解時(shí)間延長(zhǎng)，影響崩解性能。若干燥時(shí)間過短，顆粒內(nèi)部含水量過高，導(dǎo)致顆粒團(tuán)聚，不符合水分散粒劑的分散性標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)定干燥時(shí)間為30、60、90 min對(duì)水分散粒劑進(jìn)行干燥處理，測(cè)定相關(guān)性能指標(biāo)(表8)。

表8 干燥時(shí)間的篩選

由表8 可知：干燥時(shí)間為60 min 時(shí)，其崩解時(shí)間較短，懸浮率較高，說明水分散粒劑中含水量適中，顆粒容易分散在水中，穩(wěn)定性較高，同時(shí)，其崩解性能和懸浮性能也有一定程度的提升。

2.3 最佳配方、工藝及主要性能指標(biāo)

經(jīng)以上篩選，確定1.5%四霉素水分散粒劑最佳配方為10%四霉素母粉15%、Geropon L-WET/P 10%、GeroponT/36 6%、硫酸銨6%、硅藻土補(bǔ)足到100%，制備最佳工藝為造粒機(jī)篩網(wǎng)孔徑為1 mm，轉(zhuǎn)速為12 r/min，加水量為27%，造粒后在50 ℃下烘箱中烘干1 h。經(jīng)各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定，結(jié)果均符合要求(表9)。

表9 性能指標(biāo)檢測(cè)

3 結(jié)論

四霉素水分散粒劑的有效成分四霉素是一種高效、低毒、環(huán)保和安全的生物農(nóng)藥，符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需求；同時(shí)該劑型可以提高農(nóng)藥的利用效率及防治效果，減少施藥頻率，降低環(huán)境污染。本研究通過對(duì)載體、潤(rùn)濕分散劑、崩解劑的篩選和工藝條件優(yōu)化，確定了1.5%四霉素水分散粒劑的最佳配方和制備工藝，所制備的四霉素水分散粒劑不僅顆粒均勻、易于分散、便于運(yùn)輸，而且使用方便，藥效穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)均符合水分散粒劑的質(zhì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，是一種綠色環(huán)保高效的農(nóng)藥制劑，具有廣泛的應(yīng)用前景。