本发明涉及农药制剂技术领域，具体涉及一种二甲基二硫环糊精包合物及其制备方法和应用。
背景技术：
土传病害是农业生产中常见的一类病害，它的病原物寄生于土壤或者植物残体之中，危害正在生长的作物。它广泛发生于各种植物上，特别是在温室大棚等保护地种植的蔬菜上尤为严重。通常在保护地连作3～5年后，土传病害就会大面积发生，直接造成减产20～40％，严重的能达到减产60％甚至绝收，给农业生产带来巨大经济损失。
防治土传病害最行之有效的方法是采用土壤熏蒸剂对土壤进行熏蒸，传统的土壤熏蒸剂为甲基溴，它可以防治土壤中的线虫、杂草、病原菌以及害虫，而且防治效果非常好，但是经研究发现甲基溴会造成“臭氧空洞”。甲基溴的有效替代品之一是二甲基二硫，它对土传病害如根结线虫属、镰刀菌属、疫霉菌属都具有防治效果。但是，二甲基二硫用于田间防治土传病虫害时通常是直接在土壤中注射原药，刺激性气味大，人体暴露风险高，且污染环境。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种二甲基二硫环糊精包合物及其制备方法和应用，本发明提供的二甲基二硫环糊精包合物刺激性气味小，人体暴露风险低，且环境友好。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种二甲基二硫环糊精包合物，包括环糊精外壳和被包裹在所述环糊精外壳内的二甲基二硫；
按质量百分含量计，所述二甲基二硫环糊精包合物的制备原料包括以下组分：环糊精10～30％，二甲基二硫10～40％，油相溶剂20～40％，水15～35％。
优选地，所述环糊精包括β-环糊精、甲基-β-环糊精、羟丁基-β-环糊精、羟乙基-β-环糊精、羧甲基-β-环糊精、葡萄糖-β-环糊精、2-羟丙基-β-环糊精、吡罗昔康-β-环糊精、2,6-二-o-甲基-β-环糊精和6-o-α-d-麦芽糖基-β-环糊精中的一种或几种。
优选地，所述油相溶剂包括乙酸乙酯、乙醇、环己烷、正己烷、正戊烷和丙酮中的一种或几种。
本发明提供了上述技术方案所述二甲基二硫环糊精包合物的制备方法，包括以下步骤：
将环糊精溶于水中，得到水相；
将二甲基二硫溶于油相溶剂中，得到油相；
在搅拌条件下，将所述油相滴加至所述水相中，维持搅拌条件进行包封吸附，之后依次经静置和冷冻干燥，得到二甲基二硫环糊精包合物。
优选地，所述油相的滴加速率为1～20ml/min。
优选地，所述包封吸附的温度为15～40℃，时间为1～8h。
优选地，所述静置在0～10℃条件下进行，所述静置的时间为6～12h。
优选地，所述冷冻干燥的温度为-65～-40℃，时间为65～75h。
本发明提供了上述技术方案所述二甲基二硫环糊精包合物或上述技术方案所述制备方法制备得到的二甲基二硫环糊精包合物在防治植物病虫害或除草中的应用。
优选地，所述二甲基二硫环糊精包合物的施药量为20～160kga.i./亩。
本发明提供了一种二甲基二硫环糊精包合物，本发明提供的二甲基二硫环糊精包合物包括环糊精外壳和被包裹在所述环糊精外壳内的二甲基二硫；按质量百分含量计，所述二甲基二硫环糊精包合物的制备原料包括以下组分：环糊精10～30％，二甲基二硫10～40％，油相溶剂20～40％，水15～35％。本发明提供的二甲基二硫环糊精包合物中，二甲基二硫被包裹于环糊精外壳之内，刺激性气味小，人体暴露风险低，且二甲基二硫包裹在环糊精外壳之内，所得二甲基二硫环糊精包合物具有缓释效果，有利于提高持效期，在同等防护效果情况下能够减小用药量，有利于减轻环境压力。
此外，本发明提供的二甲基二硫环糊精包合物无需加入其它任何交联剂，易降解，对环境安全，且所述二甲基二硫环糊精包合物耐储存、方便运输和使用，不需要像二甲基二硫原药一样使用时需要专门的器械。
本发明提供了所述二甲基二硫环糊精包合物的制备方法，具体是将环糊精溶于水中，得到水相；将二甲基二硫溶于油相溶剂中，得到油相；在搅拌条件下，将所述油相滴加至所述水相中，维持搅拌以将二甲基二硫包封进环糊精的空腔内，之后依次经静置和冷冻干燥，得到二甲基二硫环糊精包合物。本发明提供的方法操作简单，成本低，适合进行大规模生产。
本发明提供了所述二甲基二硫环糊精包合物在防治植物病虫害或除草中的应用。本发明提供的二甲基二硫环糊精包合物可在植物生长期使用，对植物安全，防治植物病虫害或除草效果好。应用例的结果显示，本发明中二甲基二硫环糊精包合物的施药量为26.7kga.i./亩时，药后60天防效为83.8％；而施用二甲基二硫原药53.4kga.i./亩时，药后60天防效为67.8％。
具体实施方式
本发明提供了一种二甲基二硫环糊精包合物，包括环糊精外壳和被包裹在所述环糊精外壳内的二甲基二硫；
按质量百分含量计，所述二甲基二硫环糊精包合物的制备原料包括以下组分：环糊精10～30％，二甲基二硫10～40％，油相溶剂20～40％，水15～35％。
在本发明中，所述二甲基二硫环糊精包合物结构上包括环糊精外壳和被包裹在所述环糊精外壳内的二甲基二硫。在本发明中，所述二甲基二硫为所述二甲基二硫环糊精包合物的活性成分，二甲基二硫被包裹于环糊精外壳之内，刺激性气味小，人体暴露风险低，且二甲基二硫包裹在环糊精外壳之内，所得二甲基二硫环糊精包合物具有缓释效果，有利于提高持效期，在同等防护效果情况下能够减小用药量，有利于减轻环境压力。
在本发明中，按质量百分含量计，所述二甲基二硫环糊精包合物的制备原料包括以下组分：环糊精10～30％，二甲基二硫10～40％，油相溶剂20～40％，水15～35％。
如无特殊说明，本发明中二甲基二硫环糊精包合物的制备原料均为市售产品。
在本发明中，按质量百分含量计，所述二甲基二硫环糊精包合物的制备原料包括环糊精10～30％，优选为12～28％，进一步优选为15～25％。在本发明中，所述环糊精优选包括β-环糊精、甲基-β-环糊精、羟丁基-β-环糊精、羟乙基-β-环糊精、羧甲基-β-环糊精、葡萄糖-β-环糊精、2-羟丙基-β-环糊精、吡罗昔康-β-环糊精、2,6-二-o-甲基-β-环糊精和6-o-α-d-麦芽糖基-β-环糊精中的一种或几种，更优选为β-环糊精、甲基-β-环糊精、羟丁基-β-环糊精、羟乙基-β-环糊精、羧甲基-β-环糊精、葡萄糖-β-环糊精、2-羟丙基-β-环糊精、吡罗昔康-β-环糊精、2,6-二-o-甲基-β-环糊精或6-o-α-d-麦芽糖基-β-环糊精，进一步优选为2-羟丙基-β-环糊精。
在本发明中，按质量百分含量计，所述二甲基二硫环糊精包合物的制备原料包括二甲基二硫10～40％，优选为12～38％，进一步优选为15～35％。
在本发明中，按质量百分含量计，所述二甲基二硫环糊精包合物的制备原料包括油相溶剂20～40％，优选为25～38％，进一步优选为28～35％。在本发明中，所述油相溶剂优选包括乙酸乙酯、乙醇、环己烷、正己烷、正戊烷和丙酮中的一种或几种，更优选为乙酸乙酯、乙醇、环己烷、正己烷、正戊烷和丙酮，进一步优选为乙醇；所述乙醇优选为无水乙醇。
在本发明中，按质量百分含量计，所述二甲基二硫环糊精包合物的制备原料包括水15～35％，优选为18～30％。在本发明中，所述水优选为去离子水。
本发明提供的二甲基二硫环糊精包合物中二甲基二硫的总含量(即有效成分总含量)优选为1～20wt％，具体可以为1wt％、10wt％或20wt％；所述二甲基二硫环糊精包合物的二甲基二硫包封率优选为77.5～85.2％。
本发明提供了上述技术方案所述二甲基二硫环糊精包合物的制备方法，包括以下步骤：
将环糊精溶于水中，得到水相；
将二甲基二硫溶于油相溶剂中，得到油相；
在搅拌条件下，将所述油相滴加至所述水相中，维持搅拌条件进行包封吸附，之后依次经静置和冷冻干燥，得到二甲基二硫环糊精包合物。
本发明将环糊精溶于水中，得到水相；将二甲基二硫溶于油相溶剂中，得到油相。本发明对所述水相和油相的制备方法没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的方法，能够将各组分混合均匀即可。
得到水相和油相后，本发明在搅拌条件下，将所述油相滴加至所述水相中，维持搅拌条件进行包封吸附，之后依次经静置和冷冻干燥，得到二甲基二硫环糊精包合物。在本发明中，所述搅拌的转速优选为100～500r/min，更优选为150～450r/min，进一步优选为200～300r/min。在本发明中，所述油相的滴加速率优选为1～20ml/min，更优选为5～15ml/min，进一步优选为10ml/min。
在本发明中，所述包封吸附的温度优选为15～40℃，更优选为25～35℃，在本发明的实施例中，具体是在水浴条件下进行所述包封吸附；所述包封吸附的时间优选为1～8h，更优选为1～6h，进一步优选为1～3h。在本发明中，环糊精具有略呈锥形的中空圆筒立体环状结构，其内部空腔亲油性好，将油状化合物二甲基二硫溶于油相溶剂中，在油相溶剂作用下，二甲基二硫进入环糊精的空腔内，二者通过分子间作用力相结合。
在本发明中，所述静置优选在0～10℃条件下进行，更优选为4℃，在本发明的实施例中，具体是在冰箱中进行所述静置的过程；所述静置的时间优选为6～12h，更优选为8～10h。在本发明中，经前述在搅拌条件下的包封吸附过程后，二甲基二硫分子运动加剧(外界搅拌和热运动)，可能会有一部分本身已经包封进环糊精空腔内的二甲基二硫分子因热运动再次出来；本发明通过静置，尤其是在低温条件下进行静置，起到降低二甲基二硫分子热运动频率的作用，在一定程度上减少包封进环糊精空腔内的二甲基二硫分子再次出来，有利于提高包封率。
在本发明中，所述冷冻干燥的温度优选为-65～-40℃，更优选为-55～-50℃；所述冷冻干燥的时间优选为65～75h，更优选为70～72h。在本发明中，所述冷冻干燥后得到无规则白色块状物，本发明优选根据实际需要将其进行粉碎研磨，得到粉末状二甲基二硫环糊精包合物。
本发明提供了上述技术方案所述二甲基二硫环糊精包合物或上述技术方案所述制备方法制备得到的二甲基二硫环糊精包合物在防治植物病虫害或除草中的应用。本发明中二甲基二硫环糊精包合物具体可应用于蔬菜、水果、花卉和中草药等作物中，可以有效杀灭线虫、地下害虫以及土传病原菌，还可以有效去除杂草，其中，所述线虫具体可以为根结线虫，所述地下害虫具体可以为蛴螬、金针虫、蝼蛄以及根蛆等，所述土传病原菌具体可以为镰刀菌属以及疫霉菌属，所述杂草具体可以为马唐、稗草、马齿苋、播娘蒿等。
在本发明中，所述二甲基二硫环糊精包合物的施药量优选为20～160kga.i./亩，即使用所述二甲基二硫环糊精包合物时，有效成分二甲基二硫的使用量优选为20～160kg/亩；所述二甲基二硫环糊精包合物的施药量进一步优选为30～140kga.i./亩，更进一步优选为40～100kga.i./亩。本发明对所述二甲基二硫环糊精包合物的使用方法没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的使用方法即可；本发明的实施例中，具体可以在田间通过混土或撒施进行施药，所述二甲基二硫环糊精包合物可以在植物的任一生长期使用，且不会对植物产生药害。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例所用二甲基二硫购自成都贝斯特试剂有限公司，2-羟丙基-β-环糊精购自上海麦克林生化科技有限公司，无水乙醇购自国药集团化学试剂有限公司。
实施例1
二甲基二硫环糊精包合物的制备原料为：
16.7wt％的二甲基二硫，16.7wt％的2-羟丙基-β-环糊精，33.3wt％的无水乙醇和33.3wt％的去离子水；
制备步骤如下：
将二甲基二硫与无水乙醇搅拌混合均匀，得到油相；
将2-羟丙基-β-环糊精与去离子水搅拌混合均匀，得到水相；
在200r/min的转速下将所述油相以10ml/min的速率滴加至所述水相中，在35℃水浴加热条件下维持搅拌3h，之后置于4℃冰箱中静置10h，再将静置所得体系于-54℃条件下进行冷冻干燥72h，经粉碎研磨，得到二甲基二硫环糊精包合物，其有效成分总含量为1wt％。
对二甲基二硫环糊精包合物中二甲基二硫包封率进行测定，包括以下步骤：
称取二甲基二硫环糊精包合物0.1g置于20ml的顶空瓶中，加入10ml乙酸乙酯和3g无水硫酸钠，密封住瓶口后在超声波振荡条件下破碎1h，然后取出来用涡旋振荡器以2000r/min的转速涡旋5min，抽取1.5ml涡旋所得溶液，经0.22μm有机滤膜过滤后注射进1.5ml进样小瓶中，采用气相色谱串联质谱仪测定二甲基二硫环糊精包合物中二甲基二硫的总质量，记为m1；
称取二甲基二硫环糊精包合物0.2g置于5ml的离心管中，加入2ml乙酸乙酯，剧烈摇晃5s进行洗涤，以去除未被环糊精外壳包覆的二甲基二硫，倒出乙酸乙酯，再次加入2ml乙酸乙酯后剧烈摇晃5s进行洗涤，共进行3次洗涤，将洗涤后的二甲基二硫环糊精包合物转移至滤纸上，晾干后称取0.1g转移至20ml顶空瓶中，加入10ml乙酸乙酯和3g无水硫酸钠，密封住瓶口后在超声波振荡条件下破碎1h，然后取出来用涡旋振荡器以2000r/min的转速涡旋5min，抽取1.5ml涡旋所得溶液，经0.22μm有机滤膜过滤后注射进1.5ml进样小瓶中，采用气相色谱串联质谱仪测定被包封到环糊精空腔内的二甲基二硫的质量，记为m2；
按照式1计算二甲基二硫包封率：
二甲基二硫包封率＝m2/m1×100％式1。
测试结果显示，实施例1制备的二甲基二硫环糊精包合物中二甲基二硫包封率为77.6％。
实施例2
二甲基二硫环糊精包合物的制备原料为：
14.3wt％的二甲基二硫，28.6wt％的2-羟丙基-β-环糊精，28.6wt％的无水乙醇和28.5wt％的去离子水；
制备步骤参照实施例1的方法进行，不同之处在于水浴加热温度为25℃，油相滴加完毕后维持搅拌的时间为2h；最终制备得到的二甲基二硫环糊精包合物中有效成分总含量为10wt％。
参照实施例1的检测方法进行包封率测试，结果显示，二甲基二硫包封率为85.2％。
实施例3
二甲基二硫环糊精包合物的制备原料配比以及制备步骤参照实施例1的方法进行，不同之处在于水浴加热温度为25℃，油相滴加完毕后维持搅拌的时间为1h；最终制备得到的二甲基二硫环糊精包合物中有效成分总含量为20wt％。
参照实施例1的检测方法进行包封率测试，结果显示，二甲基二硫包封率为81.5％。
应用例1
以病虫草害发生较严重的温室中的土壤为处理对象，共设4个处理，其中，实验组采用实施例1制备的二甲基二硫环糊精包合物施药，用药量分别为26.7kga.i./亩和53.4kga.i./亩；对照组采用二甲基二硫原液注射施药，用药量与二甲基二硫环糊精包合物相同，每个处理重复3次，采用随机排列方式，定期取样，调查药物在不同时期对土壤根结线虫、镰孢菌以及疫霉菌的防效，所得结果如表1～3所示。
表1田间根结线虫药效试验结果
表2田间镰孢菌药效试验结果
表3田间镰孢菌药效试验结果
根据表1～3的结果可以看出，本发明提供的二甲基二硫环糊精包合物可以有效杀灭土壤中的线虫和土传病原真菌中的镰刀菌和疫霉菌，并且二甲基二硫原液在土壤中降解速率很快，时间越长防治效果越差，在相同的时间内要达到相同的防治效果，采用本发明提供的二甲基二硫环糊精包合物具有施药量少的优势，同时本发明提供的二甲基二硫环糊精包合物具有缓释效果好、持效期长、毒性降低、减小人体暴露以及降低环境污染等优势。
应用例2
将应用例1中处理后的土壤种植黄瓜种子，以确定二甲基二硫环糊精包合物对作物是否产生药害。具体是设置3个处理，其中，实验组采用实施例1制备的二甲基二硫环糊精包合物施药，施药方式为撒施，用药量分别为26.7kga.i./亩和53.4kga.i./亩，清水作为空白对照组(ck)，每个处理重复3次，采用随机排列方式。收获末期调查黄瓜发芽率、株高和产量。所得结果如表4所示。
表4黄瓜发芽率、株高和产量试验结果
注：表4中a代表数据之间无显著性差异。
根据表4中的结果可以看出，本发明提供的二甲基二硫环糊精包合物在使用后不会对植物产生药害，使用安全。
按照应用例1～2的方法对实施例2～3制备的二甲基二硫环糊精包合物的性能进行测试，所得结果与应用例1～2中的结果相似。
由以上结果可知，本发明提供的二甲基二硫环糊精包合物安全环保、易降解、不会造成环境压力，具有缓慢释放的特性，大大延长了二甲基二硫在土壤中的持效期，药效良好，可以杀灭土壤中的线虫、镰刀菌、疫霉菌等有害生物，具有十分广阔的应用前景和价值。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。