Wanneer PGE voldoet aan DATEM: een vergelijkend onderzoek naar de toepassingseffecten van verschillende emulgatorsystemen in formuleringen voor gewasbeschermingsolie

Op het gebied van de gewasbescherming in de landbouw dienen formuleringen van gewasbeschermingsolie-dat wil zeggen emulgeerbare pesticidenconcentraten of waterige emulsies-als de cruciale drager voor het leveren van actieve ingrediënten aan de doelgewassen. Emulgatoren bepalen als belangrijkste hulpstoffen of de spuitvloeistof een stabiele emulsie kan vormen, zich gelijkmatig over de bladoppervlakken kan verspreiden en actieve ingrediënten efficiënt kan laten doordringen.

Van de talrijke beschikbare emulgatoropties zijn PGE (polyglycerolesters van vetzuren) en DATEM (diacetylwijnsteenzuuresters van mono- en diglyceriden) twee typen die aanzienlijke aandacht hebben getrokken. PGE heeft zich al ontpopt als een prominente speler op het gebied van pesticidehulpmiddelen, waarbij gebruik wordt gemaakt van zijn unieke moleculaire structuur en superieure grensvlakeigenschappen om een ​​belangrijke kandidaat te worden voor nieuwe groene hulpstoffen. DATEM, algemeen erkend als een krachtige emulgator in de voedingsindustrie, verdient ook onderzoek naar de mogelijke toepassingen ervan in de gewasbescherming.

Dit artikel vergelijkt systematisch de prestaties van PGE en DATEM in formuleringssystemen voor gewasbeschermingsolie vanuit vier dimensies: moleculaire structuur, grensvlakgedrag, toepassingseffecten en milieuveiligheid.

1.1 PGE: polyglycerolesters van vetzuren

PGE is een niet-ionische emulgator die wordt geproduceerd door polyglycerol te veresteren met vetzuren. Het structurele kernkenmerk is de hydrofiele polyglycerolkopgroep, bestaande uit meerdere glyceroleenheden verbonden door etherbindingen, die een "multi-vertakte" drie-dimensionale structuur vormen.

Structurele kenmerken:

Hydrofiele kop: polyglycerol met een gemiddelde polymerisatiegraad van 1–3, waardoor meerdere hydroxylplaatsen ontstaan

Hydrofobe staart: vetzuurketens met 8–16 koolstofatomen (bijv. caprylzuur, caprinezuur, laurinezuur)

Moleculaire configuratie: 'dendritische' of 'ster-vormige' verdeling met aanzienlijke sterische hinder

Kernvoordelen:

Uitstekend grensvlakadsorptievermogen, waardoor de grensvlakspanning van olie{0}}water effectief wordt verminderd

Als niet-ionische emulgator, ongevoelig voor elektrolyten en pH-veranderingen

Afkomstig van hernieuwbare plantaardige grondstoffen met goede biologische afbreekbaarheid

Kan dienen als een "ingebouwde-" driftvertrager, waardoor de druppeldrift tijdens het spuiten effectief wordt tegengegaan

1.2 DATEM: Diacetylwijnsteenzuuresters van mono- en diglyceriden

DATEM staat in de voedingsindustrie bekend als de 'koning van de deegversterking'. De moleculaire structuur bevat een unieke diacetylwijnsteenzuurgroep, die speciale hydrofiele-lipofiele evenwichtskenmerken verleent.

Structurele kenmerken:

Hydrofiele kop: wijnsteenzuurgroep met twee acetylgroepen, die voor een matige hydrofiliciteit zorgen

Hydrofobe staart: mono-- en diglyceridevetzuuresterketens

Moleculaire configuratie: "wig-vormig" met aanzienlijke sterische hinder

Kernvoordelen:

Uitstekende olieoplosbaarheid, volledig mengbaar met oliën en de meeste in olie-oplosbare oplosmiddelen

Goed stabiliserend effect op olie-watergrensvlakken

Bewezen superieur gluten-versterkend vermogen bij baktoepassingen

3 Snelle functievergelijking

Bij gewasbeschermingstoepassingen omvat het evalueren van emulgatorsystemen doorgaans de volgende belangrijke meetgegevens:

1. Stabiliteit van de emulsie: Of de emulsie gelijkmatig gedispergeerd blijft zonder scheiding of neerslag
2. Vermindering van grensvlakspanning: Verlaging van de spanning tussen de spuitvloeistof en het bladoppervlak voor een betere verspreiding en bevochtiging
3. Driftcontrole: Vermindering van de druppeldrift tijdens het spuiten om de efficiëntie van de doelafzetting te verbeteren
4. Verbetering van de bladpenetratie: Vergemakkelijkt de penetratie van actieve ingrediënten door de bladschubbenlaag
5. Milieuveiligheid: Biologische afbreekbaarheid, gewasveiligheidsprofiel

1 Bewezen voordelen

Emulgering en grensvlakactiviteit

Als niet-ionische oppervlakteactieve stof stabiliseert PGE op effectieve wijze olie-watergrensvlakken. Onderzoek wijst uit dat glycerolvetzuuresters (de moederstructuur van PGE) tegelijkertijd zowel de oppervlaktespanning van druppels als de grensvlakspanning tussen druppels en bladoppervlakken kunnen verminderen, waardoor de bevochtigbaarheid en smeerbaarheid van pesticiden aanzienlijk worden verbeterd.

Driftcontrole

Het Synergen™ PGE-product van Clariant, met polyglycerolester als hoofdbestanddeel, dient als een "ingebouwde- driftvertrager" in waterige formuleringen, waardoor de druppeldrift tijdens het spuiten aanzienlijk wordt verminderd, terwijl de spuitretentie en de gewasveiligheid worden verbeterd.

Groene duurzaamheid

PGE is afgeleid van plantaardige oliën (bijvoorbeeld kokosolie), vertoont een goede biologische afbreekbaarheid, vereist geen gevaarlijke etikettering en is zacht voor gewassen. Dit sluit perfect aan bij de huidige trend in de sector richting "verlaagde dosering met verbeterde werkzaamheid en groene bescherming van het milieu."

Compatibiliteit van de formulering

PGE kan worden gecombineerd met gemethyleerde zaadolie (MSO) en andere componenten om synergetische systemen te vormen. Wanneer PGE bijvoorbeeld wordt gemengd met MSO, stabiliseert PGE de emulsie, terwijl MSO de bladoppervlaktestructuur doet opzwellen en een snelle penetratie van actieve ingrediënten mogelijk maakt.

2 Beperkingen

Onderzoek naar PGE in gewasbescherming blijft een evoluerend veld. Bekende beperkingen zijn onder meer:

PGE-producten met verschillende polymerisatie- en veresteringsgraden vertonen aanzienlijk verschillende prestatieprofielen, waardoor een nauwkeurige selectie tijdens het formuleringsontwerp vereist is

Sommige PGE-typen met een hoge- polymerisatie kunnen bij lage temperaturen kristallisatieproblemen ondervinden

1 Overdraagbare voordelen van DATEM

Hoewel DATEM momenteel voornamelijk in de voedingsindustrie wordt gebruikt, suggereren de fysisch-chemische eigenschappen potentieel voor kruis-toepassing op gewasbescherming:

• Uitstekende olieoplosbaarheid
• DATEM is volledig mengbaar met oliën en de meeste in olie-oplosbare oplosmiddelen, waardoor een soepele integratie in op olie-gebaseerde formuleringssystemen mogelijk wordt.
• Grensvlakstabilisatievermogen
• In voedselsystemen is DATEM effectief gebleken bij het stabiliseren van olie-wateremulsies-een vermogen dat ook waardevol zou kunnen zijn in gewasbeschermingsformuleringen voor EW (emulsie in water) en SE (suspensie-emulsie).
• Inspiratie uit het bouwen van glutennetwerken
• DATEM versterkt eiwitnetwerkstructuren in deeg door hydrofobe interacties. Naar analogie kan dit vermogen tot "grensvlakassemblage" bijdragen aan de vorming van stabielere en langer- duurzame films met actieve ingrediënten op bladoppervlakken.

2 Toepassingslacunes voor DATEM in gewasbescherming

Momenteel blijft systematisch onderzoek naar DATEM in formuleringen voor gewasbeschermingsolie onvoldoende. In de bestaande literatuur komt DATEM vaker voor in catalogi van levensmiddelenadditieven dan in lijsten met pesticidenhulpmiddelen. Dit is te wijten aan verschillende factoren:

• Verschillende applicatiegeschiedenissen: De ontwikkeling en toepassing van DATEM zijn lange tijd gericht geweest op de voedingsindustrie; cross-domeinuitbreiding vereist verdere validatie
• Verschillende moleculaire ontwerpdoelstellingen: De moleculaire structuur van DATEM is gericht op eiwitinteracties in plaats van op het grensvlakgedrag van plantbladoppervlakken
• Regelgevende belemmeringen: Hulpstoffen voor pesticiden vereisen gespecialiseerde toxicologische en ecotoxicologische gegevens; De regelgevingsgegevens van DATEM op het gebied van gewasbescherming ontbreken relatief

Belangrijkste conclusie:

In formuleringen voor gewasbeschermingsoliehet PGE-systeem heeft momenteel een duidelijk voordeel. De prestaties ervan zijn gevalideerd in daadwerkelijke commerciële producten, waarbij ze vooral uitblinken in driftcontrole, emulsiestabilisatie en groene duurzaamheid. Hoewel DATEM een theoretisch kruis-toepassingspotentieel bezit, ontbeert het systematische empirische validatie in gewasbeschermingsscenario's en kan het de positie van PGE op het gebied van landbouwadjuvantia op de korte termijn niet direct vervangen.

Het succes van PGE op het gebied van pesticideadjuvantia weerspiegelt een bredere trend-De formuleringen van pesticiden veranderen van 'hoge- toxiciteit, hoge- efficiëntie' naar 'lage - toxiciteit, hoge - efficiëntie, groen en duurzaam.'

De afgelopen jaren zijn etherische oliën van planten (EO) met antimicrobiële activiteit geregistreerd en gebruikt als groene botanische pesticiden. Traditionele oppervlakteactieve-gestabiliseerde etherische olie-emulsies hebben echter te lijden onder snelle vervluchtiging, lage benuttingsgraad en de potentiële biotoxiciteit van oppervlakteactieve stoffen. Dit heeft de ontwikkeling van nieuwe groene emulgatoren gestimuleerd:

• Janus nanosheet-technologie: Een team van de Shihezi Universiteit heeft Janus-nanosheets van looizuur-titanium/polystyreen ontwikkeld die traditionele oppervlakteactieve stoffen kunnen vervangen voor efficiënte emulgering, terwijl de cytotoxiciteit met 29,17% wordt verminderd
• Multifunctionele PGE-afgeleide systemen: Introductie van functionele groepen op PGE-backbones om geïntegreerde "emulgering + werkzaamheidsverbetering + gecontroleerde afgifte" te bereiken

Deze trend geeft aan dat de concurrentie tussen emulgatoren voor gewasbeschermingsolieformuleringen niet alleen tussen PGE en DATEM zal gaan, maar zal evolueren naarmultifunctioneel, groen en precisie-gerichtoplossingen.

Samenvatting van één-zin:

PGE is met succes overgestapt van een voedselingrediënt naar een "krachtpatser" op het gebied van pesticidehulpmiddelen, en heeft een leidende positie verworven op het gebied van gewasbeschermingsolieformuleringen dankzij superieure grensvlakeigenschappen, driftcontrolemogelijkheden en groene eigenschappen. DATEM vereist, ondanks zijn structurele hoogtepunten en kruis-toepassingspotentieel, meer empirische validatie-de keuze van de emulgator voor gewasbescherming hangt uiteindelijk af van- reële veldprestaties.