Amikor a PGE találkozik a DATEM-mel: Összehasonlító tanulmány a különböző emulgeálórendszerek alkalmazási hatásairól növényvédő olajkészítményekben

A mezőgazdasági növényvédelem területén a növényvédő olajkészítmények -azaz a peszticiddel emulgeálható koncentrátumok vagy vizes emulziók- kritikus hordozóként szolgálnak a hatóanyagok célnövényekhez való eljuttatásához. Az emulgeálószerek, mint a mag adjuvánsai meghatározzák, hogy a permetlé stabil emulziót képezhet-e, egyenletesen oszlik-e el a levélfelületeken, és lehetővé teszi-e a hatóanyagok hatékony behatolását.

A számos rendelkezésre álló emulgeálószer közül a PGE (zsírsavak poliglicerin-észterei) és a DATEM (mono{0}} és digliceridek diacetil-borkősav-észterei) két olyan típus, amely jelentős figyelmet keltett. A PGE már kiemelkedő szereplővé vált a peszticid adjuvánsok területén, kihasználva egyedülálló molekulaszerkezetét és kiváló határfelületi tulajdonságait, hogy az új zöld adjuvánsok fontos jelöltjévé váljon. Az élelmiszeriparban széles körben elismert erős emulgeálószerként elismert DATEM növényvédelmi alkalmazási lehetőségei is vizsgálatot igényelnek.

Ez a cikk szisztematikusan hasonlítja össze a PGE és a DATEM teljesítményét a növényvédelmi olajkészítmény-rendszerekben négy dimenzióból: molekulaszerkezet, határfelületi viselkedés, alkalmazási hatások és környezetbiztonság.

1.1 PGE: Zsírsavak poliglicerin-észterei

A PGE egy nemionos emulgeálószer, amelyet a poliglicerin zsírsavakkal történő észterezésével állítanak elő. Alapvető szerkezeti jellemzője a hidrofil poliglicerin fejcsoport, amely több glicerin egységből áll, amelyeket éterkötések kapcsolnak össze, és egy "több-elágazású" háromdimenziós szerkezetet alkotnak.

Szerkezeti jellemzők:

Hidrofil fej: 1-3 átlagos polimerizációs fokú poliglicerin, több hidroxilhelyet biztosít

Hidrofób farok: 8-16 szénatomos zsírsavláncok (pl. kaprilsav, kaprinsav, laurinsav)

Molekuláris konfiguráció: "Dendritikus" vagy "csillag{0}}alakú" eloszlás jelentős sztérikus akadályozással

Alapvető előnyei:

Kiváló felületi adszorpciós képesség, hatékonyan csökkenti az olaj{0}}víz határfelületi feszültségét

Nemionos emulgeálószerként érzéketlen az elektrolitokra és a pH-változásokra

Jó biológiai lebonthatóságú, megújuló növényi alapanyagokból származik

"Beépített{0}}sodródásgátlóként szolgálhat, hatékonyan szabályozva a cseppek elsodródását permetezés közben

1.2 DATEM: Mono{1}} és digliceridek diacetil-borkősav-észterei

A DATEM az élelmiszeriparban a "tésztaerősítés királyaként" ismert. Molekulaszerkezete egyedülálló diacetil-borkősav-csoportot tartalmaz, amely különleges hidrofil-lipofil egyensúlyi jellemzőket kölcsönöz.

Szerkezeti jellemzők:

Hidrofil fej: Borkősav csoport két acetilcsoporttal, közepes hidrofilitást biztosítva

Hidrofób farok: Mono{0}} és diglicerid zsírsav-észterláncok

Molekuláris konfiguráció: "Ék{0}}alakú", jelentős térbeli akadályozással

Alapvető előnyei:

Kiváló olajoldhatóság, teljesen elegyedik az olajokkal és a legtöbb olajban{0}}oldható oldószerrel

Jó stabilizáló hatás az olaj{0}}víz felületekre

Bizonyítottan kiváló glutén{0}}erősítő képesség a sütőipari alkalmazásokban

3 Funkciók gyors összehasonlítása

Növényvédelmi alkalmazásokban az emulgeáló rendszerek értékelése általában a következő kulcsfontosságú mérőszámokat foglalja magában:

1. Az emulzió stabilitása: Az emulzió egyenletesen diszpergált marad-e szétválás vagy kiválás nélkül
2. A felületi feszültség csökkentése: Csökkenti a feszültséget a permetlé és a levélfelület között a jobb szórás és nedvesítés érdekében
3. Drift szabályozás: Csökkenti a cseppek elsodródását permetezés közben a célzott leválasztás hatékonyságának növelése érdekében
4. Levél behatolás fokozása: Megkönnyíti a hatóanyag bejutását a levél kutikuláján keresztül
5. Környezetbiztonság: Biológiai lebonthatóság, termésbiztonsági profil

1 Bizonyított előnyök

Emulgeálás és határfelületi aktivitás

Nemionos felületaktív anyagként a PGE hatékonyan stabilizálja az olaj{0}}víz határfelületeit. A kutatások azt mutatják, hogy a glicerin-zsírsav-észterek (a PGE szülőszerkezete) egyidejűleg csökkenthetik a cseppek felületi feszültségét, valamint a cseppek és a levélfelületek közötti határfelületi feszültséget, jelentősen javítva a peszticidek nedvesíthetőségét és kenhetőségét.

Drift Control

A Clariant Synergen™ PGE terméke, amelynek fő összetevője a poliglicerin-észter, „beépített-sodródásgátlóként” szolgál vizes készítményekben, jelentősen csökkentve a cseppek elsodródását permetezés közben, miközben javítja a permetezés visszatartását és a termésbiztonságot.

Zöld Fenntarthatóság

A PGE növényi olajokból (pl. kókuszolaj) származik, jó biológiai lebonthatóságot mutat, nem igényel veszélyes címkézést, és kíméletes a növényekhez. Ez tökéletesen illeszkedik a jelenlegi iparági trendhez, amely a "csökkentett adagolás fokozott hatékonysággal és zöld környezetvédelemmel" irányul.

Formulációs kompatibilitás

A PGE kombinálható metilált magolajjal (MSO) és más komponensekkel, hogy szinergetikus rendszereket képezzenek. Például amikor a PGE-t MSO-val keverik, a PGE stabilizálja az emulziót, míg az MSO megduzzasztja a levélfelület szerkezetét, és elősegíti a hatóanyagok gyors bejutását.

2 Korlátozások

A növényvédelemben a PGE-vel kapcsolatos kutatás továbbra is fejlődő terület. Az ismert korlátozások a következők:

A különböző polimerizációs és észterezési fokú PGE termékek jelentősen eltérő teljesítményprofilt mutatnak, ezért pontos kiválasztást igényel a készítmény tervezése során

Egyes nagy-polimerizációs PGE-típusoknál alacsony hőmérsékleten kristályosodási problémák léphetnek fel

1 A DATEM átruházható előnyei

Bár a DATEM-et jelenleg elsősorban az élelmiszeriparban használják, fizikai-kémiai tulajdonságai arra utalnak, hogy kereszt{0}}alkalmazható a növényvédelemben:

• Kiváló olajoldhatóság
• A DATEM teljesen elegyedik az olajokkal és a legtöbb olajban{0}}oldható oldószerrel, így zökkenőmentesen beépül az olaj{1}}alapú formulációs rendszerekbe.
• Interfész stabilizációs képesség
• Élelmiszer-rendszerekben a DATEM hatékonynak bizonyult az olaj{0}}víz-emulziók-stabilizálásában, ami szintén értékes lehet a növényvédelmi EW (emulzió vízben) és SE (szuszpenziós emulzió) készítményekben.
• Ihlet a Gluten Network Buildingből
• A DATEM hidrofób kölcsönhatások révén erősíti a fehérjehálózat struktúráit a tésztában. Analógia útján ez a „interfész-összeállítás” képesség hozzájárulhat stabilabb és tartósabb{1}hatóanyag-filmek kialakulásához a levélfelületeken.

2 Alkalmazási hiányosságok a DATEM-hez a termésvédelemben

Jelenleg a DATEM szisztematikus kutatása a növényvédő olajkészítményekben továbbra sem elegendő. A meglévő irodalomban a DATEM gyakrabban jelenik meg az élelmiszer-adalékanyag-katalógusokban, mint a peszticid-adjuváns-listákban. Ez több tényezőnek tudható be:

• Különböző alkalmazástörténetek: A DATEM fejlesztése és alkalmazása régóta az élelmiszeriparra összpontosít; a domainek közötti -kiterjesztés további ellenőrzést igényel
• Különböző molekuláris tervezési célok: A DATEM molekuláris szerkezete a fehérje kölcsönhatásokra orientálódik, nem pedig a növényi levélfelület határfelületi viselkedésére
• Szabályozási akadályok: A peszticid adjuvánsokhoz speciális toxikológiai és ökotoxikológiai adatok szükségesek; A DATEM növényvédelmi hatósági adatai viszonylag hiányosak

Legfontosabb következtetés:

A növényvédő olajkészítményekben,a PGE rendszer jelenleg egyértelmű előnyt jelent. Teljesítményét tényleges kereskedelmi termékekben igazolták, különösen az elsodródás szabályozásában, az emulzió stabilizálásában és a zöld fenntarthatóságban. Míg a DATEM elméleti kereszt-alkalmazási potenciállal rendelkezik, hiányzik belőle a szisztematikus empirikus validálás a növényvédelmi forgatókönyvekben, és rövid távon nem tudja közvetlenül helyettesíteni a PGE pozícióját a mezőgazdasági adjuvánsok terén.

A PGE peszticid adjuvánsok terén elért sikere egy szélesebb tendenciát tükröz{0}}A peszticid készítmények a "nagy-toxicitású, nagy-hatékonyságról" az "alacsony-toxicitású, nagy-hatékonyságú, környezetbarát és fenntartható" irányzat felé haladnak.

Az elmúlt években antimikrobiális hatású növényi illóolajokat (EO) regisztráltak és használtak zöld növényvédő szerként. A hagyományos felületaktív anyagokkal{1}}stabilizált illóolaj-emulziók azonban gyorsan elpárolognak, alacsony a felhasználási arányuk és a felületaktív anyagok potenciális biotoxicitása. Ez ösztönözte az új zöld emulgeálószerek kifejlesztését:

• Janus nanosheet technológia: A Shihezi Egyetem csapata kifejlesztett csersav-titán/polisztirol Janus nanolemezeket, amelyek helyettesíthetik a hagyományos felületaktív anyagokat a hatékony emulgeálás érdekében, miközben 29,17%-kal csökkentik a citotoxicitást
• Többfunkciós PGE{0}}eredetű rendszerek: Funkcionális csoportok bevezetése a PGE gerincébe az integrált "emulgeálás + hatékonyságnövelés + szabályozott felszabadulás" elérése érdekében

Ez a tendencia azt jelzi, hogy a növényvédő olajkészítmények emulgeálószerei közötti verseny nem csupán a PGE és a DATEM között fog zajlani, hanem afelé fog fejlődni.többfunkciós, zöld és precíziós{0}}orientáltmegoldásokat.

Egy-mondat összefoglalása:

A PGE sikeresen átállt az élelmiszer-összetevőből a peszticid adjuvánsok „erőműjévé”, vezető pozíciót hozva létre a növényvédő olajkészítményekben a kiváló felületi tulajdonságok, az elsodródás szabályozási képességei és a zöld tulajdonságai révén. A DATEM szerkezeti jellemzői és kereszt{1}}alkalmazási lehetőségei ellenére empirikusabb ellenőrzést igényel,-hogy a növényvédelmi emulgeálószer kiválasztása végső soron a valós-területi teljesítménytől függ.