摘""要:赤霉酸是一種典型的植物生長調節(jié)劑,對作物有增產(chǎn)保果的功效。赤霉酸干懸浮劑的制備工藝尚欠缺系統(tǒng)探討,而且該制劑對柑橘的保果試驗仍需驗證。本研究探究砂磨機濕法研磨工藝對赤霉酸懸浮漿料性能的影響,并測定其噴霧干燥制備的干懸浮劑性能。采用濕法砂磨機和壓力式噴霧干燥設備制備3%赤霉酸干懸浮劑,通過對濕法砂磨次數(shù)、砂磨速度和砂磨所用氧化鋯珠直徑大小的優(yōu)化,根據(jù)懸浮劑的粒徑、黏度、赤霉酸含量保留率等性能指標篩選出最佳工藝。通過田間藥效試驗測試3%赤霉酸干懸浮劑對柑橘保果效果及果實厚度、單果重和可溶性固形物等指標的影響。結果表明:最佳砂磨工藝為砂磨所用的鋯珠直徑選擇1"mm,砂磨速度為2500"r/min,砂磨次數(shù)為2次。噴霧前懸浮劑黏度低于200"mPa/s,粒徑約為2"μm,噴霧后的干懸浮劑復水后粒徑約為3"μm,經(jīng)此砂磨工藝處理后赤霉酸的保留率大于90%,且漿料黏度低滿足生產(chǎn)需求。利用該工藝制得的3%赤霉酸干懸浮劑懸浮率高(gt;90%),潤濕速度快(10"s),赤霉酸保留率高,性能指標均符合農(nóng)業(yè)行業(yè)的生產(chǎn)應用需求,且生產(chǎn)過程中懸浮劑漿料未出現(xiàn)沉淀。田間試驗結果表明,噴施赤霉酸干懸浮劑后柑橘單果的橫縱徑增大、果皮厚度減小、單果重增加、可溶性固形物增加,種植區(qū)坐果率提高。研究結果為赤霉酸干懸浮劑的工業(yè)化生產(chǎn)提供理論支持,為赤霉酸在柑橘類果樹上的應用提供參考。
關鍵詞:赤霉酸;干懸浮劑;濕法砂磨工藝;柑橘中圖分類號:S666""""""文獻標志碼:A
Preparation"of"3%"Gibberellic"Acid"Dry"Flowable"and"Its"Effect"on"the"Growth"Regulation"of"Citrus
ZHOU"Jinlong1,"LEI"Wen1,"MIAO"Jinyu2,"ZHANG"Hao2,"ZOU"Liqiang2*,"LIU"Wei2
1."Jiangxi"New"Reyphon"Biochemical"Co.,"Ltd.,"Ji’an,"Jiangxi"331300,"China;"2."College"of"Food"Science,"Nanchang"University,"Nanchang,"Jiangxi"330047,"China
Abstract:"Gibberellic"acid"is"a"typical"plant"growth"regulator,"which"has"the"efficacy"of"increasing"yield"and"fruit"preservation"for"crops."The"preparation"process"of"gibberellic"acid"dry"flowable"is"still"lacking"systematic"exploration,"and"the"fruit"preservation"test"of"this"preparation"on"citrus"still"needs"to"be"verified."The"study"was"aimed"to"investigate"the"effect"of"the"wet"grinding"process"of"sand"mill"on"the"performance"of"gibberellic"acid"suspension"slurry"and"to"determine"the"performance"of"dry"flowable"prepared"by"spray"drying."The"3%"gibberellic"acid"dry"flowable"was"prepared"by"the"wet"sand"mill"and"pressure"spray"drying"equipment,"and"the"final"process"was"screened"according"to"the"determination"of"particle"size,"viscosity,"the"retention"rate"of"gibberellic"acid"content,"and"other"performance"indexes"of"the"suspension"concentrate"through"the"optimization"of"the"number"of"wet"grinding"times,"the"wet"grinding"speed,"and"the"size"of"the"diameter"of"zirconia"beads"used"for"wet"grinding."The"effect"of"3%"gibberellic"acid"dry"flowable"on"citrus"fruit"set,"fruit"thickness,"single"fruit"weight"and"soluble"solids"were"tested"in"field"efficacy"test."The"results"showed"that"the"optimal"grinding"process"was"1"mm"in"diameter"of"the"zirconium"beads"used"for"grinding,"the"grinding"speed"was"2500"r/minnbsp;and"grould"twice."The"viscosity"of"the"suspension"concentrate"before"spraying"was"lower"than"200"mPa/s,"and"the"particle"size"was"about"2"μm,"and"the"particle"size"of"the"suspension"concentrate"after"spraying"was"about"3"μm"after"rehydration,"and"the"retention"rate"of"gibberellic"acid"was"more"than"90%"after"this"grinding"process,"and"the"low"viscosity"of"the"slurry"could"meet"the"production"requirements."The"3%"gibberellic"acid"dry"flowable"produced"by"this"process"has"high"suspension"rate"(gt;90%),"fast"wetting"speed"(10"s),"high"retention"rate"of"gibberellic"acid,"and"the"performance"indexes"are"in"accordance"with"the"regulations,"and"there"is"no"precipitation"of"suspension"slurry"during"the"production"process."The"results"of"the"field"trial"showed"that"the"spraying"of"gibberellic"acid"dry"flowable"increased"the"transverse"and"longitudinal"diameter"of"the"citrus"single"fruit,"the"thickness"of"the"peel"decreased,"the"weight"of"the"single"fruit"increased,"the"soluble"solids"increased,"and"the"fruiting"rate"of"the"planting"area"increased."The"results"provide"theoretical"support"for"the"industrial"production"of"gibberellic"acid"dry"flowable,"and"the"field"trial"of"gibberellic"acid"dry"flowable"prepared"in"this"study"in"citrus"trees"can"provide"reference"for"the"application"of"gibberellic"acid"in"citrus"fruit"trees.
Keywords:"gibberellic"acid;"dry"flowable;"wet"grinding"process;"citrus
DOI:"10.3969/j.issn.1000-2561.2024.11.015
干懸浮劑的制備通常包括先對物料(原藥、分散劑、潤濕劑等)進行濕粉碎制成水懸浮劑,然后通過噴霧干燥獲得小的空心固體顆粒[1]。干懸浮劑在施用前按照原藥使用濃度稀釋于水中形成懸浮液,故具有水懸浮劑的粒度小、活性表面大、懸浮率高等優(yōu)點。干懸浮劑的貯存穩(wěn)定性優(yōu)于懸浮劑,且利于包裝和運輸。在我國,干懸浮劑納入水分散粒劑的管理范疇[2]。與一般水分散粒劑生產(chǎn)過程中的干法粉碎相比,干懸浮劑為顆粒狀且流動性好,生產(chǎn)過程無粉塵,生產(chǎn)環(huán)境對人友好,可大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn),且不使用有機溶劑,不會導致溶劑污染問題,能實現(xiàn)農(nóng)藥的可持續(xù)綠色化生產(chǎn),可替代懸浮劑和固體粉末制劑[3]。
赤霉酸于1935年首次從真菌藤倉赤霉中分離出來并由幾種土壤微生物合成[4]。于1982年由COREY等[5]開發(fā)赤霉酸的化學合成。赤霉酸分子式為C19H22O6,有效成分主要是GA3和GA4+7,幾乎不溶于水,是一種被廣泛應用于農(nóng)業(yè)領域的典型植物生長調節(jié)劑[6]。赤霉酸作為一種廣譜性植物生長調節(jié)劑,可廣泛應用于水稻、棉花、蔬菜、水果等作物以促進生長發(fā)育,提高作物產(chǎn)量[7]。除原藥外,目前市面上的赤霉酸劑型液體的多為乳油、可溶液劑,固體的有結晶粉、可溶粉劑和可溶片劑[8]。國內(nèi)市場上較少有赤霉酸水分散粒劑(干懸浮劑)產(chǎn)品,赤霉酸干懸浮劑工藝研發(fā)的相關文獻亦很少。本研究探究赤霉酸干懸浮劑制備過程中的砂磨工藝,考察砂磨次數(shù)、砂磨速度和砂磨鋯珠直徑對赤霉酸懸浮漿料性能的影響,并測定干懸浮劑成品性能,探究赤霉酸干懸浮劑對柑橘的保果效果,為赤霉酸干懸浮劑的工業(yè)化制備提供理論指導,為其田間應用提供參考。
1.1""材料
1.1.1""主要試劑""赤霉酸GA3原藥(含量90.8%,江西新瑞豐生化股份有限公司);分散劑(萘磺酸鹽甲醛縮合物SP-DF2225,江蘇擎宇化工科技有限公司);潤濕劑(磺酸鹽SP-DF2246B,江蘇擎宇化工科技有限公司);崩解劑(硫酸銨∶可溶性淀粉為2∶1,江蘇沙英喜實業(yè)有限公司、浙江福軒生物科技有限公司);填充(沉淀硫酸鋇,上海亮江鈦白化工制品有限公司);氧化鋯珠[0.3、0.6、1.0、2.2"mm,太亦(上海)實業(yè)有限公司]。干懸浮劑的組分配比為:赤霉酸3%,分散劑15%,潤濕劑1%,崩解劑3%,以沉淀硫酸鋇作填充補足100%。
1.1.2""主要儀器""砂磨機[TBM-0.3L,太亦(上海)實業(yè)有限公司];壓力式噴霧干燥塔系統(tǒng)(SPLG-10KG,江蘇常州永昌制粒干燥設備有限公司);激光粒度儀(MasterSizer"3000,英國馬爾文儀器);天平(MA204/A,瑞士梅特勒);RVA黏度測量儀(RVA-TM,瑞典Perten公司);高效液相色譜儀(Agilent1260,美國安捷倫公司)。
1.2""方法
1.2.1""赤霉酸干懸浮劑的制備""將蒸餾水加入砂磨機中,加入沉淀硫酸鋇砂磨,然后依次加入萘磺酸鹽甲醛縮合物SP-DF2225、磺酸鹽SP-DF2246B、硫酸銨和可溶性淀粉進行砂磨,最后將原藥赤霉酸加入砂磨機砂磨,形成懸浮劑。砂磨機砂磨的工藝條件優(yōu)化過程:固定砂磨次數(shù)(2次)和轉速(1500"r/min),采用不同直徑(0.3、0.6、1.0、2.2"mm)的氧化鋯珠砂磨后,根據(jù)漿料的粒徑和赤霉酸含量保留率選取合適的氧化鋯珠直徑大小;選擇氧化鋯珠直徑(1.0"mm)并固定砂磨次數(shù)(2次)條件下,調節(jié)砂磨機的轉速(500、1500、2500、2880"r/min),根據(jù)漿料粒徑得到最低轉速條件;然后固定鋯珠直徑(1.0"mm)和轉速(2500"r/min),改變砂磨次數(shù)(1、2、4、6次),根據(jù)漿料粒徑得出所需最低砂磨次數(shù);最終綜合考慮漿料的粒徑、黏度和赤霉酸保留率選擇最佳的氧化鋯珠直徑、砂磨轉速和砂磨次數(shù)。加水量需控制懸浮劑中固形物含量為30%。將懸浮劑通入壓力噴霧干燥塔(進風溫度為125"℃,出風溫度60"℃)得到赤霉酸干懸浮劑。過篩取60~100目為成品。
1.2.2""干懸浮劑指標測定""(1)粒徑[9]。取噴霧干燥前的懸浮劑漿料,用去離子水稀釋配置成1%水溶液,分別用馬爾文激光粒度儀測定粒徑,得到平均粒徑和粒徑分布圖。
(2)潤濕時間。參照GB/T"5451—2001[10]的方法進行測定,稱取5"g樣品于平皿一次性傾倒于250"mL燒杯的液面上(裝有100"mL標準硬水),加樣品時立即計時,直至樣品全部潤濕為止,記下潤濕時間(s),重復5次,取平均值作為該樣品的潤濕時間。
(3)入水分散性。觀察樣品分散情況。入水呈霧狀散開,且無大顆粒沉降為分散性優(yōu)良。參照GB/T"32775—2016[11]的方法進行測定。
(4)崩解次數(shù)。在250"mL量筒中加入100"mL水,然后倒入0.5"g樣品,顆粒到達量筒底部1"min后,將量筒上下2個方向進行顛倒,上下來回記為1次,以顆粒完全崩解的顛倒次數(shù)為崩解次數(shù)[3]。
(5)懸浮率。按照GB/T"14825—2023[12]的方法進行測定。
(6)表面形貌分析。采用顯微鏡觀察干懸浮劑顆粒的形貌。
(7)黏度。采用RVA快速黏度測定儀測定懸浮劑漿料黏度,測定溫度為25"℃,轉速為60"r/min。
(8)穩(wěn)定性分析。取噴霧前的懸浮劑漿料和噴霧后干懸浮劑復水得到的懸浮劑樣品,裝入2"mm"PC測定管,用LUM穩(wěn)定性分析儀測定懸浮劑的穩(wěn)定性。參數(shù)設置:轉速為1000"r/min,時間為1"h,溫度為25"℃。得到不穩(wěn)定指數(shù)[13]。
(9)赤霉酸質量分數(shù)。參照GB/T"28145—2011[14]的方法進行測定。流動相為甲醇∶磷酸水溶液為35∶65,流量1.0"mL/min,檢測波長210"nm。
1.2.3""干懸浮劑保果效果的田間試驗""試驗地點為陜西省安康市石泉縣兩河鎮(zhèn),以柑橘樹為試驗對象,開展3次田間藥效試驗。2023年4月16日第1次施藥,為謝花80%左右全株噴施;2023年5月14日第2次施藥,為第1次生理落果期全株噴施;2023年8月8日第3次施藥,為第2次生理落果期全株噴施。3次均為晴天施藥,噴施赤霉酸20~"50"mg/L,用水量為1"L/株,每處理3個重復,每重復3株。以未施赤霉酸干懸浮劑處理的果樹為對照。柑橘品種為貢桔,種植模式為單作,樹齡為7年生,株行距為3.5"m×5.0"m。種植區(qū)為壤土,土壤pH為7,有機質含量為2%。在柑橘易發(fā)生病蟲害期間,處理和對照均同步配合使用殺蟲殺菌藥劑防治病蟲害,降低果樹的損害以免影響試驗效果,施藥前防治果樹病蟲害1次。分別于謝花期、第1次生理落果期、第2次生理落果期檢測生理指標,指標包括果實橫徑、果實縱徑、果實厚度、單果重及可溶性固形物。統(tǒng)計第2次生理落果后的果實數(shù)和謝花80%后的果實數(shù),按以下公式計算坐果率:坐果率=第2次生理落果后的果實數(shù)/謝花80%后的果實數(shù)×100%。
1.3""數(shù)據(jù)處理
采用SPSS"26軟件統(tǒng)計試驗數(shù)據(jù),多組數(shù)據(jù)采用單因素ANOVA檢驗的鄧肯法進行顯著性分析,2組數(shù)據(jù)之間采用獨立樣本T檢驗進行分析,采用Origin"2018軟件制圖。
2.1""砂磨工藝對懸浮劑漿料性能的影響
2.1.1""不同砂磨鋯珠直徑對懸浮劑漿料粒徑的影響""濕法砂磨工藝過程中砂磨次數(shù)、砂磨速度和砂磨所用的氧化鋯珠直徑大小均影響懸浮劑的漿料性能。結果表明,固定砂磨次數(shù)為2次,砂磨速度為1500"r/min時,砂磨鋯珠直徑越小,懸浮劑的粒徑越?。▓D1A)。直徑較小的砂磨鋯珠可以提供較大的砂磨表面積和較小的珠子間隙,故而物料的砂磨效率更高,漿料中的固體顆粒被粉碎得更充分。前人的研究也有類似結果,即用較小的鋯珠制備的50%氟啶胺懸浮劑的粒徑也較小[15]??紤]到漿料砂磨后可持續(xù)供料給壓力噴霧干燥設備,粒徑大的懸浮劑可能會較快出現(xiàn)沉淀而影響生產(chǎn),故選擇懸浮劑平均粒徑小于5"μm的漿料。因此選擇砂磨用氧化鋯珠直徑不大于1.0"mm為佳。
2.1.2""不同砂磨速度對懸浮劑漿料粒徑的影響""濕法砂磨的砂磨速度對懸浮劑漿料粒徑的影響如圖1B所示,結果表明,固定砂磨次數(shù)為2次,砂磨鋯珠直徑為1.0"mm時,漿料粒徑隨砂磨速度增大而減小,當砂磨速度大于1500"r/min時粒徑小于5"μm。因此,選擇砂磨速度大于1500"r/min較佳。
2.1.3""不同砂磨次數(shù)對懸浮劑漿料粒徑的影響""砂磨次數(shù)對懸浮劑漿料粒徑的影響如圖1C所示,結果表明,砂磨速度為2500"r/min,鋯珠直徑為1.0"mm時,砂磨次數(shù)越多,粒徑越小。綜合考慮懸浮劑漿料粒徑大小和砂磨工藝的時間成本,選擇砂磨次數(shù)為2~4次為佳。
2.2""濕法砂磨后赤霉酸保留率分析
赤霉酸的結構不穩(wěn)定,在水溶液中會發(fā)生官能團重排或異構[16]。在含水環(huán)境會中出現(xiàn)含量損失,且溫度升高導致赤霉酸的水解速率變快[17],故監(jiān)測濕法砂磨工藝后赤霉酸的保留率很有必要。由表1可知,砂磨鋯珠直徑為0.3"mm時,赤霉酸有較大損失;砂磨轉速越快,赤霉酸損失越大;砂磨次數(shù)增多也會導致赤霉酸損失增大。其原因可能是砂磨珠子過小時摩擦產(chǎn)生的熱引起的局部高溫環(huán)境導致赤霉酸降解加速,砂磨轉速過快也會引起料液升溫,砂磨次數(shù)過多使?jié){料溫度升高同樣導致赤霉酸保留率降低。根據(jù)砂磨后的赤霉酸保留率,砂磨鋯珠直徑宜選擇大于0.6"mm,轉速不超過2500"r/min,砂磨次數(shù)不超過4次。
2.3""懸浮劑漿料的黏度分析
壓力噴霧干燥的懸浮劑漿料固形物含量控制在30%時,考察不同砂磨工藝得到的懸浮劑漿料的黏度,料液黏度過大時可能會在噴霧過程中液滴之間發(fā)生粘連,且黏度高的物料輸送至噴霧塔頂部時耗能增加,黏度過高造成輸送料液困難,如通過加水降低黏度則會降低固形物含量并增加輸送料液體積且降低效率。由圖2可知,當砂磨速度低于2500"r/min時,懸浮劑漿料的黏度隨著砂磨速度增大而減??;砂磨2次的漿料黏度遠遠低于砂磨1次,砂磨4次后漿料的黏度反而上升。其原因可能是懸浮劑中的崩解劑-可溶性淀粉在砂磨4次后漿料局部溫度升高使其中淀粉部分糊化導致體系黏度上升。HUBACZ等[18]發(fā)現(xiàn)淀粉漿料經(jīng)過CTF裝置熱加工后,其表觀黏度主要受到工藝溫度的影響。綜合考慮砂磨后的赤霉酸保留率、輸送的料液黏度、粒徑以及砂磨工藝的時間成本,選擇砂磨速度2500"r/min,鋯珠直徑1.0"mm,砂磨2次,該工藝條件下,原藥保留率約為93.5%,料液黏度為187"mPa/s,懸浮劑漿料平均粒徑為3"μm左右。
2.4""干懸浮劑性能指標分析
根據(jù)砂磨后懸浮劑的黏度、粒徑以及赤霉酸的保留率,得到最優(yōu)砂磨工藝為:鋯珠直徑1.0"mm,砂磨速度2500"r/min,砂磨2次。砂磨后的漿料投入壓力式噴霧干燥塔進行噴霧干燥得到赤霉酸干懸浮劑,其各項性能如下:赤霉酸的質量分數(shù)為3.05%;含量保留率大于90%;熱貯穩(wěn)定性合格;干懸浮劑入水后分散狀態(tài)呈現(xiàn)霧狀,無大顆粒沉降,無死粒子;水分含量為2.1%,且潤濕速度快(10"s),崩解次數(shù)為6次,懸浮率高(92.3%),加水分散后測得的平均粒徑為3.39"μm。用顯微鏡可觀察到赤霉酸干懸浮劑的微觀形貌為淡黃色球狀顆粒,物理壓碎后可見空心球囊結構(圖3)。各項指標均表明制備的干懸浮劑性能合格。利用該工藝制備的干懸浮劑復水分散后測得的粒徑與噴霧干燥前的懸浮劑平均粒徑(2.29"μm)均小于5"μm。噴霧干燥工藝未增大懸浮劑的粒徑,顆粒復水后的分散性仍較好。
2.5""懸浮劑和干懸浮劑復水后的粒徑分布
通過測定懸浮劑和噴霧后的干懸浮劑復水后的粒徑分布(圖4),結果表明,懸浮劑漿料的粒徑d3,2=2.29"μm,d4,3=4.03"μm;壓力噴霧干燥后干懸浮劑加水混合后的粒徑d3,2=3.39"μm,d4,3=5.46"μm。二者的粒徑分布曲線均顯示粒度分布為單峰,半數(shù)以上的粒子直徑小于5"μm"[DX(50)分別是3.38"μm和4.53"μm]。與雙峰或多峰體系相比,粒劑為單峰分布的分散體系其物理穩(wěn)定性通常更好[19]。因此,說明在該工藝條件制備的懸浮劑漿料和其噴霧干燥得到的干懸浮劑復水后的溶液均有較為集中、均勻且較小的粒徑,可能預示2個分散體系的整體物理穩(wěn)定性較佳。
2.6""懸浮劑和干懸浮劑復水后的穩(wěn)定性分析
通過監(jiān)測料液的離心穩(wěn)定性來考察懸浮劑漿料和干懸浮劑復水后的物理穩(wěn)定性,即采用穩(wěn)定分析儀測定懸浮劑的不穩(wěn)定指數(shù),不穩(wěn)定指數(shù)越小則分散體系的穩(wěn)定性越好。透過率曲線隨時間變化的程度越小則樣品的穩(wěn)定性越好[20]。圖中的紅綠色表示先后掃描得到的透過率曲線,先掃描得到的透過率曲線顯示為紅色,后掃描得到的透過率曲線顯示為綠色,紅色和綠色(即所有的曲線)重合程度越高說明整個離心過程體系越穩(wěn)定(未分層)。結果表明,懸浮劑體系在離心過程中均未出現(xiàn)明顯的分層現(xiàn)象(圖5A,圖5B),噴霧前后懸浮劑體系的不穩(wěn)定指數(shù)分別為0.014和0.009,均遠小于0.1,表明體系的穩(wěn)定性良好[21]。噴霧前漿料良好的體系物理穩(wěn)定性保證生產(chǎn)時漿料不分層,噴霧干燥過程不會因固形物沉淀而中斷。干懸浮劑復水后良好的物理穩(wěn)定性可以確保在稀釋使用時料液短時間不出現(xiàn)分層,利于噴灑作業(yè)。
2.7""赤霉酸干懸浮劑的田間應用試驗
利用制備的3%赤霉酸干懸浮劑應用于柑橘田間試驗,通過測定柑橘坐果率(表2)和生理指標(表3),結果表明,3%赤霉酸干懸浮劑處理的柑橘平均坐果率為8.7%,稍高于CK(6.7%)。張素英等[22]采用75%赤霉酸可溶性粉劑對沙糖橘進行保花保果試驗,15"mg/L處理的坐果率比CK提高了2.05個百分點。赤霉酸是一種植物生長調節(jié)劑,可通過調節(jié)多種生長激素如生長素和脫落酸影響果實的成熟[23]。從柑橘果實的縱橫比可知,柑橘果實接近圓形,3%赤霉酸干懸浮劑處理的果皮相較于CK更薄,單果重更重,可溶性固形物略有提高(表3)。HABIBI等[24]采用2,4-D和赤霉酸GA3處理柑橘后,可提高果實產(chǎn)量、增加果實直徑、增加果皮厚度、增加總可溶性固形物,同時減少果實分裂。綜合來看,3%赤霉酸干懸浮劑處理后柑橘果實更大,果皮更薄,單果更重,品相更好,提高了商品價值。
目前,國內(nèi)赤霉酸的農(nóng)藥劑型主要是乳油,固體制劑產(chǎn)品主要集中在可溶性粉劑和可濕性粉劑。乳油含有大量有機溶劑對環(huán)境危害較大,粉劑的制備過程常會有大量粉塵,對生產(chǎn)工人的身心健康不友好。故開發(fā)水分散粒劑形式的赤霉酸干懸浮劑產(chǎn)品既不存在有機溶劑使用過多的問題,也無粉塵對工人健康的困擾。此外,赤霉酸的粒劑劑型尚缺失在柑橘樹上的應用研究。
本研究從現(xiàn)有研究中較為缺失的赤霉酸干懸浮劑制備工藝過程開展,主要就赤霉酸壓力式噴霧干燥前的濕法砂磨工藝進行優(yōu)化選擇。由懸浮劑粒徑、黏度、赤霉酸含量保留率可知,砂磨所用鋯珠直徑選用1.0"mm,砂磨速度為2500"r/min,砂磨2次,制備的懸浮劑粒徑小,黏度低且赤霉酸含量保留率高。而且砂磨氧化鋯珠直徑越小,砂磨速度越大,砂磨次數(shù)越多,漿料的粒徑越小。其原因可能是珠子直徑越小則與物料的研磨接觸面積越大,研磨速度越大、次數(shù)越多則作用在物料顆粒的機械能越大,物料顆粒因物理碰撞而粒度減小[15]。然而需要綜合考慮物料的黏度和活性物質的保留含量,如物料黏度太高不利于生產(chǎn)輸送,對于在水溶液中結構不穩(wěn)定且會因溫度升高水解速率加快的活性物質則需監(jiān)測含量保留率,因此濕法砂磨過程中的關鍵控制因素(砂磨珠的直徑、砂磨速度、砂磨次數(shù))均需優(yōu)化選取以得到活性物質保留率高、物料性質穩(wěn)定、加工成本合理的生產(chǎn)工藝流程。
噴霧前后懸浮劑的平均粒徑均小于5"μm且相差不大,噴霧前后懸浮劑的離心穩(wěn)定性均較好,不穩(wěn)定性指數(shù)均遠小于0.1(分別為0.014和0.009)。利用穩(wěn)定性分析儀對噴霧干燥前的懸浮劑漿料進行測試,得到離心過程中懸浮劑的透光率隨時間的變化情況可以判斷測試體系的物理穩(wěn)定性,對于短期生產(chǎn)過程中需要保持體系穩(wěn)定(無沉淀和分層)的漿料可以通過穩(wěn)定分析儀得出的不穩(wěn)定性指數(shù)快速判斷每批次生產(chǎn)的物料穩(wěn)定性。對于需要長期放置的農(nóng)藥液體劑型,可以通過不穩(wěn)定指數(shù)與試驗樣品的儲藏貨架期之間建立數(shù)據(jù)庫以推測其他同類樣品不同批次的貨架期[25]。
本研究得到的赤霉酸干懸浮劑各項性能均合格。入水后快速呈霧狀散開,潤濕時間短(10"s),懸浮率高(92.3%),水分低(2.1%),熱貯后穩(wěn)定性合格。赤霉酸干懸浮劑的田間試驗結果表明,赤霉酸干懸浮劑處理比CK的坐果率更高(約高2個百分點),單果更重,果皮更薄,品相更好。祖超等[26]探究了噴施赤霉酸使胡椒增產(chǎn)的原因,結果表明,噴施赤霉酸可提高胡椒葉面積、促進葉片光合作用,有利于器官碳水化合物的增加,另外噴施赤霉素可以適度降低胡椒葉片海藻糖含量,提升淀粉合成酶活性,使淀粉累積,實現(xiàn)促花增產(chǎn)。后續(xù)研究可以從柑橘葉片、根莖的生長狀態(tài)以及相關酶活性分析赤霉酸處理對果樹增產(chǎn)的原因。代琳等[27]的研究表明,噴施外源赤霉酸與氨基酸鈣通過影響果皮中不同類型的果膠含量增強抗裂果能力(水溶性果膠高、共價結合型和離子結合型果膠低,則容易裂果),從而顯著降低柑橘裂果率,赤霉酸主要通過影響水溶性果膠、共價結合型果膠和纖維素的變化來預防裂果。果型指數(shù)越小,果型扁圓(即縱橫徑比為0.6~0.8),越容易裂果[28]。本研究中,處理和CK的果型品質好,為圓形或近圓形(縱橫徑比在0.8~0.9)。與常規(guī)乳油劑型相比,本制劑無有機溶劑,施藥時對使用者和對環(huán)境的危害均更?。慌c固體片劑相比,本制劑施藥前稀釋能快速分散溶解、無需長時間攪拌;與液體的乳油或可溶液劑相比,固體的干懸浮劑劑型更方便運輸和儲存;與其他干法粉碎制備的水分散粒劑相比,本制備工藝生產(chǎn)環(huán)境無粉塵,生產(chǎn)過程更安全。而與乳油和可溶液劑相比,赤霉酸干懸浮劑的制備需要砂磨機和噴霧干燥設備,故前期投入成本較高,生產(chǎn)工藝及其配方需優(yōu)化調整,但是生產(chǎn)工藝確定后即可實現(xiàn)連續(xù)化無粉塵大規(guī)模生產(chǎn)。赤霉酸干懸浮劑的研發(fā)與生產(chǎn)將擴大植物生長調節(jié)劑的水分散粒劑產(chǎn)品形式,有望在農(nóng)業(yè)生長調節(jié)劑領域替代部分乳油、可溶液劑和片劑產(chǎn)品劑型。
綜上所述,本研究提供了一種赤霉酸干懸浮劑的制備工藝,系統(tǒng)研究了濕法砂磨過程中關鍵控制因素對懸浮劑漿料的影響;并將制備的赤霉酸干懸浮劑應用于柑橘保果田間試驗中,為赤霉酸干懸浮劑的生產(chǎn)制備和田間應用提供理論和數(shù)據(jù)參考。
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