Når PGE møder DATEM: En sammenlignende undersøgelse af anvendelsesvirkningerne af forskellige emulgatorsystemer i plantebeskyttelsesolieformuleringer

Inden for landbrugsafgrødebeskyttelse tjener plantebeskyttelsesolieformuleringer-dvs. pesticidemulgerbare koncentrater eller vandige emulsioner-som den kritiske bærer til levering af aktive ingredienser til målafgrøder. Emulgatorer, som kerneadjuvanserne, bestemmer, om sprøjtevæsken kan danne en stabil emulsion, spredes ensartet på bladoverflader og tillader aktive ingredienser at trænge effektivt ind.

Blandt de mange tilgængelige emulgator-muligheder er PGE (Polyglycerol Esters of Fatty Acids) og DATEM (Diacetyl Vinsyreestere af Mono- og Diglycerider) to typer, der har tiltrukket sig betydelig opmærksomhed. PGE er allerede dukket op som en fremtrædende aktør inden for pesticidadjuvanser og udnytter sin unikke molekylære struktur og overlegne grænsefladeegenskaber til at blive en vigtig kandidat til nye grønne adjuvanser. DATEM, der er bredt anerkendt som en kraftfuld emulgator i fødevareindustrien, kræver også undersøgelse for dets potentielle anvendelser inden for plantebeskyttelse.

Denne artikel sammenligner systematisk ydeevnen af ​​PGE og DATEM i plantebeskyttelsesolieformuleringssystemer ud fra fire dimensioner: molekylær struktur, grænsefladeadfærd, påføringseffekter og miljøsikkerhed.

1,1 PGE: Polyglycerolestere af fedtsyrer

PGE er en ikke-ionisk emulgator fremstillet ved at esterificere polyglycerol med fedtsyrer. Dens kernestruktur er den hydrofile polyglycerolhovedgruppe, der består af flere glycerolenheder forbundet med etherbindinger, der danner en "fler-forgrenet" tre-dimensionel struktur.

Strukturelle egenskaber:

Hydrofilt hoved: Polyglycerol med en gennemsnitlig polymerisationsgrad på 1-3, hvilket giver flere hydroxylsteder

Hydrofob hale: Fedtsyrekæder med 8-16 kulstofatomer (f.eks. caprylsyre, caprinsyre, laurinsyre)

Molekylær konfiguration: "dendritisk" eller "stjerne-formet" fordeling med betydelig sterisk hindring

Kernefordele:

Fremragende grænsefladeadsorptionskapacitet, der effektivt reducerer olie-vandgrænsefladespændingen

Som en ikke-ionisk emulgator, ufølsom over for elektrolytter og pH-ændringer

Afledt af vedvarende planteråmaterialer med god biologisk nedbrydelighed

Kan fungere som en "indbygget-" afdriftshæmmer, der effektivt kontrollerer dråbedrift under sprøjtning

1.2 DATEM: Diacetylvinsyreestere af mono- og diglycerider

DATEM er kendt i fødevareindustrien som "kongen af ​​dejforstærkning." Dens molekylære struktur indeholder en unik diacetylvinsyregruppe, som giver særlige hydrofile-lipofile balancekarakteristika.

Strukturelle egenskaber:

Hydrofilt hoved: Vinsyregruppe med to acetylgrupper, der giver moderat hydrofilicitet

Hydrofob hale: Mono- og diglyceridfedtsyreesterkæder

Molekylær konfiguration: "Kile-formet" med betydelig sterisk hindring

Kernefordele:

Fremragende olieopløselighed, fuldstændig blandbar med olier og de fleste olie-opløselige opløsningsmidler

God stabiliseringseffekt på olie-vandgrænseflader

Dokumenteret overlegen gluten-styrkende kapacitet i bageapplikationer

3 Hurtig sammenligning af funktioner

I afgrødebeskyttelsesapplikationer involverer evaluering af emulgatorsystemer typisk følgende nøglemålinger:

1. Emulsionsstabilitet: Om emulsionen forbliver ensartet dispergeret uden adskillelse eller udfældning
2. Reduktion af grænsefladespændinger: Sænkning af spændingen mellem sprøjtevæsken og bladoverfladen for forbedret spredning og befugtning
3. Driftskontrol: Reduktion af dråbedrift under sprøjtning for at forbedre målaflejringseffektiviteten
4. Forbedring af bladgennemtrængning: Letter indtrængning af aktive ingredienser gennem bladets neglebånd
5. Miljøsikkerhed: Biologisk nedbrydelighed, afgrødesikkerhedsprofil

1 Beviste fordele

Emulgering og grænsefladeaktivitet

Som et ikke-ionisk overfladeaktivt middel stabiliserer PGE effektivt olie-vandgrænseflader. Forskning tyder på, at glycerolfedtsyreestere (moderstrukturen af ​​PGE) samtidigt kan reducere både overfladespændingen af ​​dråber og grænsefladespændingen mellem dråber og bladoverflader, hvilket væsentligt forbedrer pesticidernes fugtighed og spredningsevne.

Driftskontrol

Clariants Synergen™ PGE-produkt med polyglycerolester som sin kerneingrediens fungerer som en "indbygget-afdriftshæmmer" i vandige formuleringer, hvilket reducerer dråbedriften under sprøjtning og forbedrer sprøjtefastholdelsen og afgrødesikkerheden.

Grøn Bæredygtighed

PGE er afledt af planteolier (f.eks. kokosolie), udviser god biologisk nedbrydelighed, kræver ingen farlig mærkning og er skånsom mod afgrøder. Dette stemmer perfekt overens med den nuværende industritrend mod "reduceret dosis med øget effektivitet og grøn miljøbeskyttelse."

Formuleringskompatibilitet

PGE kan kombineres med methyleret frøolie (MSO) og andre komponenter for at danne synergistiske systemer. For eksempel, når PGE blandes med MSO, stabiliserer PGE emulsionen, mens MSO svulmer bladoverfladestrukturen og letter hurtig gennemtrængning af aktive ingredienser.

2 Begrænsninger

Forskning i PGE inden for afgrødebeskyttelse er fortsat et område i udvikling. Kendte begrænsninger omfatter:

PGE-produkter med forskellige grader af polymerisation og esterificering udviser væsentligt forskellige ydeevneprofiler, hvilket kræver præcis udvælgelse under formuleringsdesign

Nogle PGE-typer med høj-polymerisation kan opleve krystalliseringsproblemer ved lave temperaturer

1 Overførbare fordele ved DATEM

Selvom DATEM i øjeblikket primært bruges i fødevareindustrien, tyder dets fysisk-kemiske egenskaber på potentiale for kryds-anvendelse til afgrødebeskyttelse:

• Fremragende olieopløselighed
• DATEM er fuldstændig blandbar med olier og de fleste olie-opløselige opløsningsmidler, hvilket muliggør en jævn integration i olie-baserede formuleringssystemer.
• Grænsefladestabiliseringsevne
• I fødevaresystemer har DATEM vist sig effektiv til at stabilisere olie-vandemulsioner-en egenskab, der også kunne være værdifuld i afgrødebeskyttelse EW (emulsion i vand) og SE (suspension emulsion) formuleringer.
• Inspiration fra Gluten Network Building
• DATEM styrker proteinnetværksstrukturer i dejen gennem hydrofobe interaktioner. I analogi kan denne "grænsefladesamling"-evne bidrage til at danne mere stabile og længerevarende film af aktive ingredienser på bladoverflader.

2 Applikationshuller til DATEM i afgrødebeskyttelse

I øjeblikket er systematisk forskning i DATEM i plantebeskyttelsesolieformuleringer utilstrækkelig. I eksisterende litteratur optræder DATEM hyppigere i kataloger over fødevaretilsætningsstoffer frem for pesticidadjuvanslister. Dette skyldes flere faktorer:

• Forskellige ansøgningshistorier: DATEMs udvikling og anvendelse har længe fokuseret på fødevareindustrien; udvidelse på tværs af-domæner kræver yderligere validering
• Forskellige molekylære designmål: DATEMs molekylære struktur er orienteret mod proteininteraktioner snarere end planteblads overflade grænsefladeadfærd
• Regulatoriske barrierer: Pesticidadjuvanser kræver specialiserede toksikologiske og økotoksikologiske data; DATEMs regulatoriske data på plantebeskyttelsesdomænet er relativt mangelfulde

Nøglekonklusion:

I plantebeskyttelsesolieformuleringer,PGE-systemet har i øjeblikket en klar fordel. Dens ydeevne er blevet valideret i faktiske kommercielle produkter, især fremragende inden for driftkontrol, emulsionsstabilisering og grøn bæredygtighed. Mens DATEM besidder teoretisk kryds-anvendelsespotentiale, mangler den systematisk empirisk validering i afgrødebeskyttelsesscenarier og kan ikke direkte erstatte PGE's position inden for landbrugsadjuvanser på kort sigt.

PGE's succes inden for pesticidadjuvanser afspejler en bredere tendens-pesticidformuleringer går fra "høj-toksicitet, høj-effektivitet" til "lav-toksicitet, høj-effektivitet, grøn og bæredygtig."

I de senere år er planteæteriske olier (EO) med antimikrobiel aktivitet blevet registreret og brugt som grønne botaniske pesticider. Traditionelle overfladeaktive-stabiliserede æteriske olieemulsioner lider dog af hurtig fordampning, lav udnyttelsesgrad og den potentielle biotoksicitet af overfladeaktive stoffer. Dette har ansporet udviklingen af ​​nye grønne emulgatorer:

• Janus nanosheet teknologi: Et team ved Shihezi University udviklede garvesyre-titanium/polystyren Janus nanoark, der kan erstatte traditionelle overfladeaktive stoffer for effektiv emulgering og samtidig reducere cytotoksiciteten med 29,17 %
• Multifunktionelle PGE-afledte systemer: Introduktion af funktionelle grupper på PGE-rygraden for at opnå integreret "emulgering + effektivitetsforbedring + kontrolleret frigivelse"

Denne tendens indikerer, at konkurrencen mellem emulgatorer om plantebeskyttelsesolieformuleringer ikke blot vil være mellem PGE og DATEM, men vil udvikle sig hen imodmultifunktionel, grøn og præcis-orienteretløsninger.

Én-sætningsoversigt:

PGE er med succes gået over fra en fødevareingrediens til et "kraftcenter" inden for pesticidadjuvanser, og har etableret en førende position inden for plantebeskyttelsesolieformuleringer gennem overlegne grænsefladeegenskaber, driftkontrolevner og grønne egenskaber. DATEM kræver, på trods af dets strukturelle højdepunkter og kryds-anvendelsespotentiale, mere empirisk validering.