هنگامی که PGE با DATEM ملاقات می کند: یک مطالعه تطبیقی ​​بر روی اثرات کاربرد سیستم های مختلف امولسیفایر در فرمولاسیون های روغن حفاظت گیاه

در زمینه حفاظت از محصولات کشاورزی، فرمولاسیون روغن های محافظت از گیاهان-به عنوان مثال، کنسانتره های امولسیون پذیر آفت کش یا امولسیون های آبی{3}}به عنوان حامل حیاتی برای رساندن مواد فعال به محصولات هدف عمل می کنند. امولسیفایرها، به عنوان کمک های اصلی، تعیین می کنند که آیا مایع اسپری می تواند یک امولسیون پایدار تشکیل دهد، به طور یکنواخت روی سطوح برگ پخش شود و به مواد فعال اجازه نفوذ موثر بدهد.

در میان گزینه های امولسیفایر متعدد موجود، PGE (استرهای پلی گلیسرول اسیدهای چرب) و DATEM (استرهای دی استیل تارتاریک اسید مونو- و دی گلیسیریدها) دو نوع هستند که توجه قابل توجهی را به خود جلب کرده اند. PGE قبلاً به عنوان یک بازیگر برجسته در زمینه کمکی آفت کش ها ظاهر شده است و از ساختار مولکولی منحصر به فرد و خواص سطحی برتر خود برای تبدیل شدن به یک نامزد مهم برای کمک های سبز جدید استفاده می کند. DATEM که به طور گسترده به عنوان یک امولسیفایر قدرتمند در صنایع غذایی شناخته می شود، همچنین برای کاربردهای بالقوه آن در حفاظت از گیاهان مورد بررسی قرار می گیرد.

این مقاله به طور سیستماتیک عملکرد PGE و DATEM را در سیستم‌های فرمولاسیون روغن حفاظت گیاه از چهار بعد مقایسه می‌کند: ساختار مولکولی، رفتار سطحی، اثرات کاربرد و ایمنی محیطی.

1.1 PGE: استرهای پلی گلیسرول اسیدهای چرب

PGE یک امولسیفایر غیریونی است که از استری کردن پلی گلیسرول با اسیدهای چرب تولید می شود. ویژگی ساختاری اصلی آن گروه سر پلی گلیسرول آبدوست است که از واحدهای گلیسرولی متعددی تشکیل شده است که با پیوندهای اتری به هم متصل شده اند و ساختار سه بعدی "چند-شاخه ای"- را تشکیل می دهند.

ویژگی های سازه ای:

سر هیدروفیل: پلی گلیسرول با درجه پلیمریزاسیون متوسط ​​1-3، ایجاد مکان های هیدروکسیل متعدد

دم آبگریز: زنجیره اسیدهای چرب با 8 تا 16 کربن (به عنوان مثال، اسید کاپریلیک، اسید کاپریک، اسید لوریک)

پیکربندی مولکولی: توزیع "دندریتیک" یا "ستاره{0}}شکل" با مانع فضایی قابل توجه

مزایای اصلی:

ظرفیت جذب سطحی عالی، به طور موثر کاهش فشار سطحی روغن-

به عنوان یک امولسیفایر غیریونی، غیر حساس به الکترولیت ها و تغییرات pH

مشتق شده از مواد خام گیاهی تجدیدپذیر با قابلیت تجزیه زیستی خوب

می‌تواند به‌عنوان یک-داخلی بازدارنده رانش عمل کند و به‌طور مؤثری حرکت قطرات را در حین پاشش کنترل کند.

1.2 DATEM: استرهای دی استیل اسید تارتاریک مونو- و دی گلیسیریدها

DATEM در صنایع غذایی به عنوان "سلطان تقویت خمیر" مشهور است. ساختار مولکولی آن حاوی یک گروه اسید تارتاریک دی استیل منحصربه‌فرد است که ویژگی‌های تعادل لیپوفیلیک{1} آبدوست خاصی را ایجاد می‌کند.

ویژگی های سازه ای:

سر هیدروفیل: گروه اسید تارتاریک با دو گروه استیل که آب دوستی متوسطی را ارائه می کند.

دم آبگریز: زنجیره های استر اسید چرب تک- و دی گلیسیرید

پیکربندی مولکولی: "گوه-شکل" با مانع فضایی قابل توجه

مزایای اصلی:

حلالیت روغن عالی، کاملاً قابل اختلاط با روغن ها و اکثر حلال های محلول در روغن-

اثر تثبیت کننده خوب روی رابط های آب-روغن

گلوتن برتر اثبات شده-ظرفیت تقویت در کاربردهای پخت

3 مقایسه سریع ویژگی ها

در برنامه‌های حفاظت از محصولات، ارزیابی سیستم‌های امولسیفایر معمولاً شامل معیارهای کلیدی زیر است:

1. پایداری امولسیون: آیا امولسیون به طور یکنواخت بدون جدا شدن یا رسوب پراکنده می ماند
2. کاهش تنش سطحی: کاهش کشش بین مایع اسپری و سطح برگ برای بهبود پخش و خیس شدن
3. کنترل دریفت: کاهش رانش قطرات در حین پاشش برای افزایش کارایی رسوب هدف
4. افزایش نفوذ برگ: تسهیل نفوذ ماده فعال از طریق کوتیکول برگ
5. ایمنی محیط زیست: زیست تخریب پذیری، مشخصات ایمنی محصول

1 مزایای اثبات شده

امولسیون سازی و فعالیت رابط

به عنوان یک سورفکتانت غیر یونی، PGE به طور موثر رابط های آب-روغن را تثبیت می کند. تحقیقات نشان می دهد که استرهای اسید چرب گلیسرول (ساختار اصلی PGE) می توانند به طور همزمان هم کشش سطحی قطرات و هم کشش سطحی بین قطرات و سطوح برگ را کاهش دهند و به طور قابل ملاحظه ای ترشوندگی و پخش پذیری آفت کش ها را بهبود بخشند.

کنترل دریفت

محصول Synergen™ PGE Clariant، با استر پلی گلیسرول به عنوان ماده اصلی آن، به عنوان یک «بازدارنده رانش داخلی» در فرمول‌های آبی عمل می‌کند و به طور قابل‌توجهی از رانش قطرات در طول سمپاشی می‌کاهد و در عین حال حفظ اسپری و ایمنی محصول را بهبود می‌بخشد.

پایداری سبز

PGE از روغن‌های گیاهی (مثلاً روغن نارگیل) مشتق شده است، تجزیه‌پذیری زیستی خوبی از خود نشان می‌دهد، نیازی به برچسب‌گذاری خطرناک ندارد و روی محصولات ملایم است. این کاملاً با روند فعلی صنعت به سمت "کاهش دوز با کارایی افزایش یافته و حفاظت از محیط زیست سبز" مطابقت دارد.

سازگاری فرمولاسیون

PGE را می توان با روغن دانه متیله (MSO) و سایر اجزاء ترکیب کرد تا سیستم های هم افزایی تشکیل دهد. به عنوان مثال، هنگامی که PGE با MSO مخلوط می شود، PGE امولسیون را تثبیت می کند در حالی که MSO ساختار سطح برگ را متورم می کند و نفوذ سریع مواد فعال را تسهیل می کند.

2 محدودیت ها

تحقیقات در مورد PGE در حفاظت از محصولات همچنان یک زمینه در حال تکامل است. محدودیت های شناخته شده عبارتند از:

محصولات PGE با درجات مختلف پلیمریزاسیون و استری شدن، پروفایل های عملکردی متفاوتی را نشان می دهند که به انتخاب دقیق در طول طراحی فرمول نیاز دارند.

برخی از انواع{0}PGE پلیمریزاسیون بالا ممکن است در دماهای پایین دچار مشکل کریستالیزاسیون شوند

1 مزایای قابل انتقال DATEM

اگرچه DATEM در حال حاضر عمدتاً در صنایع غذایی استفاده می‌شود، اما ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی آن پتانسیلی برای کاربرد متقابل-در حفاظت از محصولات را نشان می‌دهد:

• حلالیت روغن عالی
• DATEM با روغن‌ها و اکثر حلال‌های محلول در روغن کاملاً قابل اختلاط است و امکان ادغام صاف در سیستم‌های فرمولاسیون مبتنی بر روغن را فراهم می‌کند.
• قابلیت تثبیت سطحی
• در سیستم‌های غذایی، DATEM در تثبیت امولسیون‌های روغنی-آب- موثر است، قابلیتی که می‌تواند در فرمولاسیون حفاظت از محصولات EW (امولسیون در آب) و SE (امولسیون تعلیق) نیز ارزشمند باشد.
• الهام گرفته از ساختمان شبکه گلوتن
• DATEM ساختارهای شبکه پروتئینی در خمیر را از طریق فعل و انفعالات آبگریز تقویت می کند. بر اساس قیاس، این قابلیت "مجموعه سطحی" ممکن است به تشکیل لایه‌های ماده فعال پایدارتر و ماندگارتر- روی سطوح برگ کمک کند.

2 شکاف کاربردی برای DATEM در حفاظت از محصولات

در حال حاضر، تحقیقات سیستماتیک در مورد DATEM در فرمولاسیون روغن های حفاظت از گیاه کافی نیست. در ادبیات موجود، DATEM بیشتر در کاتالوگ های افزودنی های غذایی به جای لیست های کمکی آفت کش ها ظاهر می شود. این به چندین عامل مربوط می شود:

• تاریخچه برنامه های مختلف: توسعه و کاربرد DATEM مدتهاست که بر صنایع غذایی متمرکز شده است. گسترش دامنه{0} متقابل نیاز به اعتبارسنجی بیشتری دارد
• اهداف مختلف طراحی مولکولیساختار مولکولی DATEM به جای رفتار سطحی سطح برگ گیاه به سمت فعل و انفعالات پروتئینی است.
• موانع نظارتی: مواد کمکی آفت کش ها به داده های سم شناسی و اکوتوکسیکولوژیکی تخصصی نیاز دارند. داده های نظارتی DATEM در حوزه حفاظت از محصول نسبتاً کم است

نتیجه گیری کلیدی:

در فرمولاسیون روغن های گیاهی،سیستم PGE در حال حاضر دارای یک مزیت آشکار است. عملکرد آن در محصولات تجاری واقعی تأیید شده است، به ویژه در کنترل رانش، تثبیت امولسیون و پایداری سبز عالی است. در حالی که DATEM دارای پتانسیل کاربرد متقابل نظری-است، فاقد اعتبار سنجی تجربی سیستماتیک در سناریوهای حفاظت از محصول است و نمی‌تواند به طور مستقیم جایگاه PGE را در کمک‌های کشاورزی در کوتاه مدت جایگزین کند.

موفقیت PGE در مواد کمکی آفت کش نشان دهنده روند گسترده تری است-فرمول‌های آفت‌کش‌ها از «سمیت-بالا،-بازده{1}}بالا» به «سمیت-کم،-بازده بالا، سبز و پایدار در حال گذار هستند."

در سال‌های اخیر، اسانس‌های گیاهی (EO) با فعالیت ضد میکروبی به‌عنوان آفت‌کش‌های گیاه‌شناسی سبز ثبت و استفاده شده‌اند. با این حال، امولسیون‌های سنتی تثبیت شده با سورفکتانت{1}}از تبخیر سریع، نرخ استفاده کم و سمیت زیستی بالقوه سورفکتانت‌ها رنج می‌برند. این امر باعث توسعه امولسیفایرهای سبز جدید شده است:

• فناوری نانو ورق Janus: تیمی در دانشگاه شیهزی نانوصفحات تانیک اسید-تیتانیوم/پلی استایرن ژانوس تولید کردند که می‌تواند جایگزین سورفکتانت‌های سنتی برای امولسیون‌سازی کارآمد شود و در عین حال سمیت سلولی را تا ۲۹.۱۷ درصد کاهش دهد.
• سیستم های چند منظوره مشتق از PGE-: معرفی گروه های عملکردی بر روی ستون فقرات PGE برای دستیابی به "امولسیون سازی + افزایش کارایی + انتشار کنترل شده" یکپارچه

این روند نشان می‌دهد که رقابت بین امولسیفایرها برای فرمولاسیون روغن‌های حفاظت از گیاه صرفاً بین PGE و DATEM نخواهد بود، بلکه به سمت تکامل خواهد رفت.چند منظوره، سبز و دقیق-راه حل ها

یک-خلاصه جمله:

PGE با موفقیت از یک ماده غذایی به یک "نیروگاه" در ادجوانت‌های آفت‌کش‌ها تبدیل شده است و از طریق خواص سطحی برتر، قابلیت‌های کنترل رانش و ویژگی‌های سبز، جایگاهی پیشرو در فرمولاسیون روغن‌های حفاظت از گیاهان ایجاد کرده است. DATEM، علی‌رغم ویژگی‌های برجسته ساختاری و پتانسیل کاربردی متقابل، به اعتبار تجربی بیشتری نیاز دارد-انتخاب امولسیفایر برای حفاظت از گیاهان در نهایت به عملکرد میدانی واقعی-در جهان بستگی دارد.