花生白绢病是由土壤传播的真菌齐整小核菌（Sclerotium rolfsii Sacc.）引起的一种广泛流行的真菌性病害，严重影响花生作物的生长，显著降低其产量。该病原菌具有广泛的寄主范围，能够产生具有较强抵抗力的硬质菌核，能在恶劣的环境条件下长期存活，使得其控制变得更加困难。因此，化学防治成为当前防治花生白绢病的主要手段。常用的防治杀菌剂包括噻菌灵、琥珀酸脱氢酶抑制剂（SDHIs）和三唑类化合物等，这些药剂广泛应用于防治花生白绢病，并且取得了显著的杀菌效果，体现了农药在保障农业生产力和粮食安全中的重要作用。然而，农药的使用效率却面临着很大的挑战。由于漂移、飞溅、蒸发以及降解等因素，实际能达到生物靶标的有效成分通常不到1%。这种低效的药物递送效率不仅导致农药的过度使用，也加剧了环境污染、害虫抗药性问题，并对食品安全构成威胁。因此，提高农药的生物有效性，同时减少对非靶标生物的影响，已成为推动可持续农业发展的关键任务。

  随着纳米技术的快速发展，基于纳米级载体的农药递送系统因其潜在的提高药效和生物活性的能力而受到广泛关注。然而，这些系统的复杂制备过程、高成本、活性成分释放不均匀以及可能的环境积累等问题，限制了其在农业领域的广泛应用。相比之下，Pickering乳液通过固体纳米颗粒的稳定作用，具有显著的优势。它不仅具有较好的稳定性和生物可用性，还能减少药物的漂移与挥发，降低降解速率，并且最小化环境污染。研究团队开发了一种pH响应型Pickering乳液，用于递送阿维菌素（AVM）。该乳液采用玉米醇溶蛋白与松香钠的非共价复合物作为稳定剂，并使用茶树油与环氧化大豆油的混合物作为油相。实验结果表明，与传统的商业乳液相比，该Pickering乳液在抗紫外线性能上显著提高，同时保持了较强的抗菌活性。通过引入纳米稳定剂，可以进一步减少甚至完全消除传统表面活性剂的使用，这一创新为减少农药残留和环境污染提供了新的解决方案。石河子大学贾鑫教授团队也开展了基于十八烷基胺-聚丙烯醇（ODA-PPG）Janus纳米板（JNSs）稳定剂的Pickering乳液研究。该团队成功避免了使用传统表面活性剂，并展示了其在阿维菌素递送中的优异效果。然而，Pickering乳液的长期稳定性、生物兼容性以及控制药物释放等问题仍然是该领域面临的重要挑战。因此，设计和开发高效、环保且持久的Pickering乳液农药递送系统，具有实现精准农药应用和推动现代农业可持续性的关键意义。

  植物源纳米颗粒因其在提高Pickering乳液稳定性方面的潜力，逐渐成为研究的热点，尤其是相较于无机和合成聚合物颗粒。玉米醇溶蛋白作为一种可再生的天然植物蛋白，具有优异的生物兼容性和可生物降解性，因此在农业应用中具备环保优势。其独特的结构使其能够与农药分子发生非共价相互作用，从而增强乳液中的农药负载能力。因此，基于玉米醇溶蛋白的Pickering乳液在药物递送系统中得到了广泛的应用。然而，未经改性的玉米醇溶蛋白在界面吸附、疏水性与亲水性的平衡、酸碱耐受性和热稳定性等方面仍面临挑战，通常需要通过改性来提高其稳定性和功能性。将玉米醇溶蛋白与其他植物源颗粒通过共价或非共价相互作用结合，可以构建复合系统，显著提高Pickering乳液的稳定性。木质素作为木质纤维素生物质的主要成分，具有独特的芳香结构和功能基团（如酚羟基、脂肪族羟基和醛基），这些特性赋予了木质素表面活性、抗紫外线、抗氧化和抗菌作用。因此，木质素成为构建Pickering乳液的有前途的候选材料。相关研究表明，木质素磺酸盐等衍生物已成功应用于农药封装系统。具体而言，木质素磺酸钠（SLS）与玉米醇溶蛋白的共价结合，通过优化耦合比例和条件，可以显著增强Pickering乳液中稳定剂的界面吸附能力，从而提高油水界面的稳定性。此外，平衡这些共价化合物的亲水性和疏水性，有助于增强乳液的润湿性。从实际应用角度看，将SLS与玉米醇溶蛋白组合，具有低成本、资源丰富、加工简便等优势，非常适合在Pickering乳液中大规模应用。

  本研究通过脱酰胺化的玉米醇溶蛋白（DA-zein）与活化木质素磺酸钠（SLS）反应形成的共价化合物（S-Z Conjugate）作为稳定剂，优化油水比后，采用高速均质化工艺成功制备了用于递送杀菌剂戊唑醇（Teb）的茶树油（TTO）基Pickering乳液（Teb/TTO-PE₅）。为进一步增强乳液稳定性，他们还额外添加了0.3 wt%的黄原胶（XG），从而构建出改进型TTO Pickering乳液（Teb/XG/TTO-PE₅）。TTO作为一种植物源的芳香挥发性化合物，具有抗菌、抗氧化和抗病毒的特性，是当前最强效的抗菌剂之一。经验证，Teb/XG/TTO-PE₅乳液在常温下可存储21天而不发生相分离，且能显著抑制液滴在植物叶面上的弹跳趋势，增强了实际动态润湿效果，从而促进了界面传递。在Pickering乳液中的双重活性成分Teb和TTO表现出可控释放特性，显著提高了杀菌剂的靶向性以及对真菌的控制效果。种子发芽实验表明，TTO Pickering乳液对花生种子的发芽无显著影响，从而最大程度减少了对非靶标生物的负面影响。盆栽实验结果显示，与传统配方相比，TTO Pickering乳液更有效地减轻了花生白绢病引起的根部损伤。特别是Teb/XG/TTO-PE₅治疗组，在感染了21天龄白绢病菌株的花生植株中，成功保持了低于5%的平均病斑率。这一成功的Pickering乳液杀菌剂递送系统为控制花生白绢病提供了一种既环保又安全的可持续作物保护策略。

  相关研究成果以“Tea tree oil Pickering emulsions stabilized by sodium lignosulfonate-zein covalent conjugate for fungicide delivery and enhanced control efficacy against peanut sclerotium blight”为题发表在Chemical Engineering Journal期刊上，仲恺农业工程学院化学化工学院左继浩特聘副教授为论文第一作者，仲恺农业工程学院农业农村部岭南特色食品绿色加工与智能制造重点实验室主任肖更生研究员和化学化工学院周红军教授为论文通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、广东省重点领域研发计划项目、广东省科技计划项目、广东省基础与应用基础研究基金、广东省教育厅重点领域专项以及广州市科技计划项目的资助。

图1 S-Z Conjugate稳定的茶树油基Pickering乳液用于杀菌剂递送的制备过程示意图

  此图展示了制备茶树油（TTO）基Pickering乳液的整个过程以及该系统在农业中的应用作为杀菌剂递送系统。。Pickering乳液是通过固体颗粒而非传统的表面活性剂来稳定油水混合物的，脱酰胺化的玉米醇溶蛋白（DA-zein）与活化木质素磺酸钠（SLS）反应形成的共价化合物（S-Z Conjugate）作为稳定剂会在油水界面处发挥稳定作用。通过优化油水比后，采用高速均质化工艺成功制备了用于递送杀菌剂戊唑醇（Teb）的茶树油（TTO）基Pickering乳液（Teb/TTO-PE₅）。

图2 (a) Teb/TTO-PE₅乳液的数码照片及其(b)光学显微镜图像、(e)液滴粒径分布及在不同温度下储存不同时间后的平均液滴尺寸；(c) Teb/XG/TTO-PE₅乳液的数码照片及其(d)光学显微镜图像及(f)在不同温度条件下储存后的平均液滴尺寸。(g) Teb/TTO-PE₅和Teb/XG/TTO-PE₅在45℃下储存14天后后TTO的热降解率。

  这张图展示了Teb/TTO-PE5和Teb/XG/TTO-PE5乳液在不同条件下的物理表现和稳定性。图中的(a)和(c)分别展示了这两种乳液的数码照片，用于直观观察乳液的外观特征；(b)和(d)是光学显微镜下的图像，用于观察液滴的形态，评估液滴的尺寸、形状以及分布均匀性。图(e)和(f)展示了乳液在不同温度下储存时液滴粒径的变化，表明了乳液的稳定性以及温度对液滴大小的影响。图(g)则展示了Teb/TTO-PE5和Teb/XG/TTO-PE5在45℃下储存14天后TTO的热降解率，揭示了乳液中TTO的稳定性。这些数据有助于评估乳液的长期存储性能、稳定性及其在实际应用中的有效性。

图3 (a)Teb/TTO-PE₅和(b)Teb/XG/TTO-PE₅在不同放大倍数下的冷冻扫描电镜图像。其中图a₁和图b₁的标尺为10 μm，图a₂和图b₂的标尺为5 μm，图a₃和图b₃的标尺为1.5 μm。

  这张图展示了Teb/TTO-PE5和Teb/XG/TTO-PE5乳液的冷冻扫描电镜（Cryo-SEM）图像，提供了乳液微结构的详细信息。图中的(a1)和(b1)、(a2)和(b2)、(a3)和(b3)分别展示了在不同放大倍数下的乳液结构，标尺分别为10μm、5μm和1.5μm。这些图像有助于深入了解乳液粒子的尺寸、形态及其分布，展示了两种乳液在微观尺度下的不同结构特征。通过这些图像，能够分析乳液的粒子大小、形态以及分布情况，从而评估其稳定性和性能。

图4 (a) 水、SLS、DA-zein及S-Z Conjugate的表面张力。(b) Teb/TTO-PE₅与Teb/XG/TTO-PE₅的表面张力。(c) 水、Teb/TTO-PE₅及Teb/XG/TTO-PE₅在黄瓜叶面的静态接触角。(d) 水滴、Teb/TTO-PE₅及Teb/XG/TTO-PE₅液滴以2.42 m/s速度冲击疏水PTFE膜表面的时序图像以及(e)归一化铺展高度(H_t/D₀)、(f)归一化铺展直径(D_t/D₀)随时间变化关系。

  这张图展示了与表面张力和液滴行为相关的实验数据，重点比较了不同物质和乳液在不同条件下的表面特性及液滴动态。图(a)比较了水、SLS、DA-zein和S-Z Conjugate的表面张力，揭示了这些物质与水的相互作用，尤其是在乳液形成和稳定性方面的影响。图(b)展示了Teb/TTO-PE5和Teb/XG/TTO-PE5乳液的表面张力，反映了两种乳液的表面特性。图(c)展示了水和乳液滴在黄瓜叶面上的静态接触角，评估了液滴在植物表面的附着性和润湿性。图(d)则显示了液滴以2.42 m/s的速度冲击疏水PTFE膜表面的动态过程，观察了液滴的铺展行为。图(e)和(f)分别分析了液滴铺展的动态，通过归一化铺展高度（Ht/D0）和归一化铺展直径（Dt/D0）随时间的变化关系，揭示了液滴在高速度冲击后与表面接触和铺展的过程。这些数据有助于理解乳液在实际应用中的行为，特别是在与植物表面或其他疏水性表面接触时的表现。

图5 (a,c) Teb与(b,d) TTO在Teb/TTO@PE₅和Teb/XG/TTO@PE₅中不同pH条件下的累积释放曲线。(e) S-Z Conjugate水溶液、S-Z Conjugate/XG水溶液及Teb/TTO溶液的热重分析失重曲线。(f) 热重分析法测得的Teb/TTO-PE₅、Teb/XG/TTO-PE₅及Teb/TTO溶液中TTO的损失率。

  这张图展示了Teb与TTO在不同pH条件下的释放行为以及乳液体系的热稳定性，重点研究了乳液在不同环境下的性能和稳定性。图(a)和(c)展示了Teb在Teb/TTO@PE5和Teb/XG/TTO@PE5乳液中不同pH条件下的累积释放曲线，图(b)和(d)则展示了TTO在相同条件下的释放曲线，揭示了活性成分在不同pH环境下的释放速率和控释特性。图(e)通过热重分析（TGA）比较了S-Z Conjugate水溶液、S-Z Conjugate/XG水溶液及Teb/TTO溶液的热稳定性，评估了不同配方在高温下的失重行为。图(f)进一步测定了Teb/TTO-PE5、Teb/XG/TTO-PE5及Teb/TTO溶液中TTO的损失率，反映了不同乳液体系对TTO热稳定性的保护作用。整体说明了这些乳液体系在复杂环境条件下良好的控释性能和热稳定性，具有潜在的实际应用价值。

图6 接种菌饼后花生植株在(a)对照组、(b)预防处理组及(c)治疗处理组条件下第1、5、13和21天的生长动态。(d) 白绢病菌侵染花生叶片的病斑数码照片与(e)土壤中白绢病菌菌丝生长情况。(f) 第1、5、13和21天时对照组、预防处理组与治疗处理组花生植株病叶率。(g) 第21天时植株鲜重与干重及(h)根茎长度。

  这张图展示了茶树油基乳液在花生植株保护中的效果，重点评估了不同处理方法对花生植株生长和病害防治的影响。图(a)、(b)和(c)展示了在不同处理条件下，花生植株的生长动态，分别展示了对照组、预防处理组和治疗处理组在第1、5、13和21天的植物健康情况。通过这些数据，可以比较不同处理对花生植株生长的影响，评估茶树油基乳液的保护效果。图(d)和(e)展示了白绢病菌在花生叶片上的侵染情况以及其在土壤中的菌丝生长情况，反映了病原菌的传播和生长情况，用于评估不同处理对病原菌的抑制效果。图(f)显示了第1、5、13和21天时不同组别植物的病叶率变化，进一步揭示了乳液的抗病效果。图(g)和(h)展示了植物在第21天时的鲜重与干重以及根茎长度的比较，帮助评估治疗效果，进一步证明了乳液在改善植株生长和防治白绢病方面的有效性。

  文章来源：

  J. Zuo, Y. Lin, J. Tian, J. Cai, L. Hao, D. Liu, Q. Wang, G. Xiao, X. Zhou, H. Zhou, Tea tree oil Pickering emulsions stabilized by sodium lignosulfonate-zein covalent conjugate for fungicide delivery and enhanced control efficacy against peanut sclerotium blight, Chemical Engineering Journal 513 (2025) 162876.

  下载链接：

  https://authors.elsevier.com/c/1k~jm4x7R2o2lZ

  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894725037027?dgcid=coauthor