When PGE Meets DATEM: Primerjalna študija o učinkih uporabe različnih sistemov emulgatorjev v formulacijah fitofarmacevtskih olj

Na področju zaščite kmetijskih pridelkov služijo formulacije olj za varstvo rastlin-tj. koncentrati pesticidov, ki jih je mogoče emulgirati, ali vodne emulzije-kot ključni nosilec za dostavo aktivnih sestavin ciljnim pridelkom. Emulgatorji kot osrednji adjuvansi določajo, ali lahko škropilna tekočina tvori stabilno emulzijo, se enakomerno porazdeli po površinah listov in omogoči učinkovito prodiranje učinkovin.

Med številnimi razpoložljivimi možnostmi emulgatorjev sta PGE (poliglicerolni estri maščobnih kislin) in DATEM (diacetilni estri vinske kisline mono- in digliceridov) dve vrsti, ki sta pritegnili veliko pozornosti. PGE se je že izkazal kot pomemben igralec na področju dodatkov za pesticide, pri čemer je izkoristil svojo edinstveno molekularno strukturo in vrhunske lastnosti površinske površine, da je postal pomemben kandidat za nove zelene dodatke. DATEM, splošno priznan kot močan emulgator v živilski industriji, prav tako upravičuje pregled njegove možne uporabe pri zaščiti rastlin.

Ta članek sistematično primerja delovanje PGE in DATEM v formulacijskih sistemih fitofarmacevtskih olj iz štirih dimenzij: molekularne strukture, obnašanja na površini, učinkov uporabe in okoljske varnosti.

1.1 PGE: poliglicerolni estri maščobnih kislin

PGE je neionski emulgator, proizveden z zaestrenjem poliglicerola z maščobnimi kislinami. Njegova osrednja strukturna značilnost je hidrofilna poliglicerolna glavna skupina, sestavljena iz več glicerolnih enot, povezanih z etrskimi vezmi, ki tvorijo "več-razvejano" tri-dimenzionalno strukturo.

Strukturne značilnosti:

Hidrofilna glava: poliglicerol s povprečno stopnjo polimerizacije 1–3, ki zagotavlja več hidroksilnih mest

Hidrofobni rep: verige maščobnih kislin z 8–16 ogljiki (npr. kaprilna kislina, kaprinska kislina, lavrinska kislina)

Molekularna konfiguracija: "dendritična" ali "zvezdasta" porazdelitev s precejšnjimi steričnimi ovirami

Glavne prednosti:

Odlična zmogljivost adsorpcije na površini, ki učinkovito zmanjšuje napetost na površini olja-vode

Kot neionski emulgator, neobčutljiv na elektrolite in spremembe pH

Pridobljeno iz obnovljivih rastlinskih surovin z dobro biorazgradljivostjo

Lahko služi kot "v-}vgrajeni" zaviralec odnašanja, ki učinkovito nadzoruje odnašanje kapljic med pršenjem

1.2 DATEM: Diacetil estri vinske kisline mono- in digliceridov

DATEM je v prehrambeni industriji znan kot "kralj utrjevanja testa". Njegova molekularna struktura vsebuje edinstveno skupino diacetil vinske kisline, ki daje posebno hidrofilno-lipofilno ravnovesje.

Strukturne značilnosti:

Hidrofilna glava: skupina vinske kisline z dvema acetilnima skupinama, ki zagotavlja zmerno hidrofilnost

Hidrofobni rep: verige estrov maščobnih kislin mono- in digliceridov

Molekularna konfiguracija: "klinaste-oblike" s precejšnjimi steričnimi ovirami

Glavne prednosti:

Odlična topnost v olju, popolnoma se meša z olji in večino topil-topnih v olju

Dober stabilizacijski učinek na vmesnikih olje-voda

Dokazana vrhunska sposobnost krepitve-glutena pri peki

3 Hitra primerjava funkcij

Pri aplikacijah za zaščito pridelka ocenjevanje sistemov emulgatorjev običajno vključuje naslednje ključne meritve:

1. Stabilnost emulzije: Ali emulzija ostane enakomerno razpršena brez ločevanja ali oborine
2. Zmanjšanje medfazne napetosti: Zmanjšanje napetosti med škropilno tekočino in listno površino za boljše razprševanje in vlaženje
3. Nadzor drsenja: Zmanjšanje odnašanja kapljic med pršenjem za izboljšanje učinkovitosti ciljnega nanašanja
4. Povečanje penetracije listov: Olajša prodiranje učinkovine skozi povrhnjico lista
5. Okoljska varnost: Biorazgradljivost, profil varnosti pridelka

1 Dokazane prednosti

Emulgiranje in medfazna aktivnost

Kot neionska površinsko aktivna snov PGE učinkovito stabilizira vmesnike olje-voda. Raziskave kažejo, da lahko estri maščobnih kislin glicerola (osnovna struktura PGE) hkrati zmanjšajo tako površinsko napetost kapljic kot medfazno napetost med kapljicami in površinami listov, kar znatno izboljša močljivost in mazljivost pesticidov.

Nadzor drsenja

Izdelek Clariant Synergen™ PGE s poliglicerolnim estrom kot glavno sestavino služi kot "vgrajen-zaviralec odnašanja" v vodnih formulacijah, kar bistveno zmanjša odnašanje kapljic med škropljenjem, hkrati pa izboljša zadrževanje škropiva in varnost pridelka.

Zelena trajnost

PGE je pridobljen iz rastlinskih olj (npr. kokosovega olja), kaže dobro biološko razgradljivost, ne zahteva označevanja za nevarnost in je nežen do pridelkov. To se popolnoma ujema s trenutnim industrijskim trendom k "zmanjšanim odmerkom z večjo učinkovitostjo in zelenim varovanjem okolja."

Združljivost formulacije

PGE se lahko kombinira z metiliranim semenskim oljem (MSO) in drugimi komponentami, da se tvorijo sinergistični sistemi. Na primer, ko se PGE zmeša z MSO, PGE stabilizira emulzijo, medtem ko MSO nabrekne strukturo površine listov in olajša hitro prodiranje aktivnih sestavin.

2 Omejitve

Raziskave PGE v zaščiti pridelka ostajajo področje v razvoju. Znane omejitve vključujejo:

Izdelki PGE z različnimi stopnjami polimerizacije in zaestrenja kažejo precej različne profile delovanja, kar zahteva natančno izbiro med oblikovanjem formulacije

Nekatere -vrste PGE z visoko polimerizacijo imajo lahko težave s kristalizacijo pri nizkih temperaturah

1 Prenosljive prednosti DATEM

Čeprav se DATEM trenutno uporablja predvsem v živilski industriji, njegove fizikalno-kemijske lastnosti kažejo na možnost navzkrižne-nanašanja za varstvo rastlin:

• Odlična topnost v olju
• DATEM se popolnoma meša z olji in večino topil,-topnih v olju, kar omogoča nemoteno integracijo v formulacijske sisteme, ki temeljijo-na olju.
• Zmogljivost medfazne stabilizacije
• V prehranskih sistemih se je DATEM izkazal za učinkovitega pri stabilizaciji oljnih-vodnih emulzij-, kar je lahko koristno tudi v formulacijah EW (emulzija v vodi) in SE (suspenzijska emulzija) za zaščito pridelka.
• Navdih pri gradnji mreže za gluten
• DATEM s hidrofobnimi interakcijami krepi mrežne strukture beljakovin v testu. Po analogiji lahko ta zmožnost "medfaznega sestavljanja" prispeva k oblikovanju stabilnejših in dlje{1}}trajnih filmov učinkovin na površinah listov.

2 Vrzeli v aplikaciji za DATEM v zaščiti pridelka

Trenutno sistematične raziskave o DATEM v formulacijah fitofarmacevtskih olj ostajajo nezadostne. V obstoječi literaturi se DATEM pogosteje pojavlja v katalogih aditivov za živila kot na seznamih pesticidov. To je mogoče pripisati več dejavnikom:

• Različne zgodovine aplikacij: Razvoj in uporaba DATEM sta se dolgo osredotočala na živilsko industrijo; razširitev med-domenami zahteva dodatno preverjanje
• Različni cilji molekularne zasnove: Molekularna struktura DATEM je usmerjena k interakcijam z beljakovinami in ne k medfaznemu vedenju rastlinske površine listov
• Regulativne ovire: Pesticidni adjuvansi zahtevajo posebne toksikološke in ekotoksikološke podatke; Regulatorni podatki DATEM na področju zaščite pridelkov so razmeroma pomanjkljivi

Ključni sklep:

V formulacijah fitofarmacevtskih olj,sistem PGE ima trenutno očitno prednost. Njegovo delovanje je bilo potrjeno v dejanskih komercialnih izdelkih, še posebej se odlikuje pri nadzoru odnašanja, stabilizaciji emulzije in zeleni trajnosti. Medtem ko ima DATEM teoretični potencial-navzkrižne uporabe, mu manjka sistematična empirična validacija v scenarijih zaščite pridelka in kratkoročno ne more neposredno nadomestiti položaja PGE v kmetijskih dodatkih.

Uspeh PGE pri dodatkih za pesticide odraža širši trend-formulacije pesticidov prehajajo iz »visoke-toksičnosti, visoke-učinkovitosti« k »nizko-toksičnosti, visoke-učinkovitosti, zelene in trajnostne«.

V zadnjih letih so bila registrirana rastlinska eterična olja (EO) z antimikrobnim delovanjem, ki se uporabljajo kot zeleni botanični pesticidi. Vendar tradicionalne emulzije eteričnih olj,-stabiliziranih s površinsko aktivnimi snovmi, trpijo zaradi hitrega izhlapevanja, nizke stopnje izkoriščenosti in potencialne biotoksičnosti površinsko aktivnih snovi. To je spodbudilo razvoj novih zelenih emulgatorjev:

• Tehnologija Janus nanosheet: Ekipa na Univerzi Shihezi je razvila taninske kisline-titan/polistiren Janus nanoplošče, ki lahko nadomestijo tradicionalne površinsko aktivne snovi za učinkovito emulgiranje, hkrati pa zmanjšajo citotoksičnost za 29,17 %
• Večnamenski PGE{0}}izpeljani sistemi: Uvedba funkcionalnih skupin v hrbtenice PGE za doseganje integrirane "emulgacije + izboljšanje učinkovitosti + nadzorovano sproščanje"

Ta trend kaže, da konkurenca med emulgatorji za formulacije fitofarmacevtskih olj ne bo samo med PGE in DATEM, ampak se bo razvijala protivečnamensko, zeleno in{0}}natančno usmerjenorešitve.

Eno-stavčni povzetek:

PGE je uspešno prešel iz živilske sestavine v "elektrarno" v pesticidnih dodatkih, s čimer je vzpostavil vodilni položaj v formulacijah fitofarmacevtskih olj z vrhunskimi medfaznimi lastnostmi, zmožnostmi nadzora odnašanja in zelenimi lastnostmi. DATEM kljub svojim strukturnim poudarkom in potencialu navzkrižne-uporabe zahteva več empirične potrditve-izbira emulgatorja za zaščito rastlin je na koncu odvisna od dejanske-delovnosti na terenu.