When PGE Meets DATEM: Srovnávací studie o aplikačních účincích různých emulgátorových systémů ve formulacích olejů na ochranu rostlin

V oblasti ochrany zemědělských plodin slouží olejové přípravky na ochranu rostlin-tj. pesticidní emulgovatelné koncentráty nebo vodné emulze-jako kritický nosič pro dodávání účinných látek cílovým plodinám. Emulgátory jako základní adjuvans určují, zda postřiková kapalina může tvořit stabilní emulzi, rovnoměrně se rozprostírat na povrchu listů a umožnit účinným složkám pronikat účinně.

Z mnoha dostupných možností emulgátorů jsou dva typy PGE (polyglycerolové estery mastných kyselin) a DATEM (mono{0}} a diglyceridy diacetylvinné estery kyseliny), které přitahují značnou pozornost. PGE se již ukázal jako významný hráč na poli pesticidních adjuvans, využívající svou jedinečnou molekulární strukturu a vynikající mezifázové vlastnosti, aby se stal důležitým kandidátem na nová zelená adjuvans. DATEM, široce uznávaný jako silný emulgátor v potravinářském průmyslu, také zaručuje prověření jeho potenciálních aplikací v ochraně rostlin.

Tento článek systematicky porovnává výkonnost PGE a DATEM v systémech formulace olejů na ochranu rostlin ze čtyř dimenzí: molekulární struktura, chování na rozhraní, aplikační účinky a environmentální bezpečnost.

1.1 PGE: Polyglycerolové estery mastných kyselin

PGE je neiontový emulgátor vyrobený esterifikací polyglycerolu mastnými kyselinami. Jeho základním strukturálním rysem je hydrofilní polyglycerolová hlavní skupina, sestávající z více glycerolových jednotek spojených etherovými vazbami, které tvoří „více-rozvětvenou“ trojrozměrnou strukturu.

Konstrukční vlastnosti:

Hydrofilní hlava: Polyglycerol s průměrným stupněm polymerace 1–3, poskytující více hydroxylových míst

Hydrofobní ocas: Řetězce mastných kyselin s 8–16 uhlíky (např. kyselina kaprylová, kyselina kaprinová, kyselina laurová)

Molekulární konfigurace: distribuce „dendritické“ nebo „hvězdovité{0}}tvaru s významnou sterickou překážkou

Hlavní výhody:

Vynikající adsorpční kapacita na rozhraní, která účinně snižuje mezifázové napětí oleje-vody

Jako neiontový emulgátor, necitlivý na elektrolyty a změny pH

Pochází z obnovitelných rostlinných surovin s dobrou biologickou rozložitelností

Může sloužit jako „vestavěný“- zpomalovač úletu, který účinně kontroluje úlet kapek během postřiku

1.2 DATEM: Mono- estery kyseliny diacetylvinné a diglyceridy

DATEM je v potravinářském průmyslu známý jako "král zpevňování těsta." Jeho molekulární struktura obsahuje jedinečnou skupinu kyseliny diacetylvinné, která propůjčuje speciální hydrofilní-lipofilní rovnováhu.

Konstrukční vlastnosti:

Hydrofilní hlava: Skupina kyseliny vinné se dvěma acetylovými skupinami, poskytující střední hydrofilitu

Hydrofobní ocas: Mono- a diglyceridové řetězce esterů mastných kyselin

Molekulární konfigurace: „klínovitý-tvar“ s výraznou sterickou překážkou

Hlavní výhody:

Vynikající rozpustnost v oleji, zcela mísitelná s oleji a většinou rozpouštědel-rozpustných v oleji

Dobrý stabilizační účinek na rozhraní olej-voda

Osvědčená vynikající schopnost posilování lepku-při pečení

3 Rychlé srovnání funkcí

V aplikacích na ochranu plodin hodnocení emulgátorových systémů obvykle zahrnuje následující klíčové metriky:

1. Stabilita emulze: Zda zůstává emulze rovnoměrně dispergovaná bez separace nebo srážení
2. Snížení mezipovrchového napětí: Snížení napětí mezi postřikovou kapalinou a povrchem listu pro lepší rozmetání a smáčení
3. Řízení driftu: Snížení úletu kapek během postřiku pro zvýšení účinnosti nanášení na cíl
4. Zlepšení pronikání listů: Usnadňuje pronikání účinné látky přes kutikulu listu
5. Bezpečnost životního prostředí: Biologická odbouratelnost, profil bezpečnosti plodin

1 Osvědčené výhody

Emulgace a mezifázová aktivita

Jako neiontová povrchově aktivní látka PGE účinně stabilizuje rozhraní olej-voda. Výzkum ukazuje, že estery mastných kyselin s glycerolem (mateřská struktura PGE) mohou současně snižovat jak povrchové napětí kapiček, tak i mezifázové napětí mezi kapičkami a povrchy listů, což podstatně zlepšuje smáčivost a roztíratelnost pesticidů.

Řízení driftu

Produkt Synergen™ PGE společnosti Clariant, jehož hlavní složkou je ester polyglycerolu, slouží jako „zabudovaný-zpomalovač úletu“ ve vodných přípravcích, výrazně snižuje úlet kapek během postřiku a zároveň zlepšuje zadržení postřiku a bezpečnost plodin.

Zelená udržitelnost

PGE pochází z rostlinných olejů (např. kokosového oleje), vykazuje dobrou biologickou odbouratelnost, nevyžaduje žádné nebezpečné značení a je šetrný k plodinám. To dokonale odpovídá současnému průmyslovému trendu směrem ke „sníženému dávkování se zvýšenou účinností a zelenou ochranou životního prostředí“.

Kompatibilita formulace

PGE lze kombinovat s methylovaným olejem ze semen (MSO) a dalšími složkami za účelem vytvoření synergických systémů. Například, když je PGE smíchán s MSO, PGE stabilizuje emulzi, zatímco MSO bobtná strukturu povrchu listu a usnadňuje rychlé pronikání aktivních složek.

2 Omezení

Výzkum PGE v ochraně plodin zůstává stále vyvíjející se oblastí. Mezi známá omezení patří:

Produkty PGE s různým stupněm polymerace a esterifikace vykazují výrazně odlišné profily účinnosti, což vyžaduje přesný výběr během návrhu formulace

U některých typů PGE s vysokou-polymerací může docházet k problémům s krystalizací při nízkých teplotách

1 Přenosné výhody DATEM

Přestože se DATEM v současnosti používá především v potravinářském průmyslu, jeho fyzikálně-chemické vlastnosti naznačují potenciál pro křížové{0}}aplikace na ochranu plodin:

• Vynikající rozpustnost v oleji
• DATEM je zcela mísitelný s oleji a většinou -rozpouštědel rozpustných v oleji, což umožňuje hladkou integraci do formulačních systémů na bázi oleje-.
• Schopnost stabilizace rozhraní
• V potravinářských systémech bylo prokázáno, že DATEM je účinný při stabilizaci olejových-emulzí ve vodě-, což je schopnost, která může být cenná také v přípravcích EW (emulze ve vodě) a SE (suspenzní emulze) na ochranu plodin.
• Inspirace z Gluten Network Building
• DATEM posiluje struktury proteinové sítě v těstě prostřednictvím hydrofobních interakcí. Analogicky může tato schopnost „rozhraní sestavení“ přispět k vytvoření stabilnějších a déle{1}}trvajících filmů aktivních složek na površích listů.

2 Aplikační mezery pro DATEM v Crop Protection

V současné době zůstává systematický výzkum DATEM ve formulacích olejů na ochranu rostlin nedostatečný. V existující literatuře se DATEM objevuje častěji v katalozích potravinářských přídatných látek než v seznamech adjuvantů pesticidů. To je způsobeno několika faktory:

• Různé historie aplikací: Vývoj a aplikace DATEM se dlouhodobě zaměřují na potravinářský průmysl; Rozšíření mezi-domény vyžaduje další ověření
• Různé cíle molekulárního designu: Molekulární struktura DATEM je orientována spíše na proteinové interakce než na povrchové chování rostlinných listů
• Regulační bariéry: Pesticidní adjuvanty vyžadují specializované toxikologické a ekotoxikologické údaje; Regulační údaje DATEM v oblasti ochrany plodin relativně chybí

Klíčový závěr:

Ve formulacích olejů na ochranu rostlinsystém PGE má v současnosti jasnou výhodu. Jeho výkonnost byla ověřena ve skutečných komerčních produktech, zejména exceluje v kontrole driftu, stabilizaci emulze a ekologické udržitelnosti. Zatímco DATEM má teoretický potenciál pro křížové aplikace, postrádá systematické empirické ověření ve scénářích ochrany plodin a nemůže přímo nahradit pozici PGE v oblasti zemědělských adjuvantů v krátkodobém horizontu.

Úspěch PGE v oblasti pesticidních adjuvantů odráží širší trend-formulace pesticidů přecházejí od „vysoké-toxicity, vysoké{1}}účinnosti“ k „nízké-toxicitě, vysoké-účinnosti, ekologické a udržitelné.“

V posledních letech byly registrovány a používány rostlinné silice (EO) s antimikrobiální aktivitou jako zelené botanické pesticidy. Tradiční emulze esenciálních olejů stabilizované-povrchově aktivními látkami však trpí rychlým těkáním, nízkou mírou využití a potenciální biotoxicitou povrchově aktivních látek. To podnítilo vývoj nových zelených emulgátorů:

• Technologie nanovrstvy Janus: Tým z univerzity Shihezi vyvinul nanovrstvy kyseliny tříslové-titan/polystyren Janus, které mohou nahradit tradiční povrchově aktivní látky pro účinnou emulgaci a zároveň snížit cytotoxicitu o 29,17 %
• Multifunkční systémy-odvozené od PGE: Zavedení funkčních skupin na PGE páteře pro dosažení integrované „emulgace + zvýšení účinnosti + řízené uvolňování“

Tento trend naznačuje, že konkurence mezi emulgátory pro formulace olejů na ochranu rostlin nebude pouze mezi PGE a DATEM, ale bude se vyvíjet směrem kmultifunkční, zelené a{0}}orientované na přesnostřešení.

Souhrn jedné-věty:

PGE úspěšně přešel z potravinářské přísady do "velmoci" v pesticidních adjuvansech a vytvořil si vedoucí pozici v olejových formulacích na ochranu rostlin díky vynikajícím vlastnostem rozhraní, schopnostem kontrolovat úlet a zeleným vlastnostem. DATEM, navzdory jeho strukturálním přednostem a potenciálu napříč{1}}aplikacemi, vyžaduje více empirického ověření-výběr emulgátoru pro ochranu rostlin v konečném důsledku závisí na skutečném-polním výkonu.