《Journal of Agriculture and Food Research》：Natural essential oils nanoemulsion by one-pot ultrasonic cavitational emulsification: Fabrication, characterization and application against Cryptolestes ferrugineus (Stephens)
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天然精油（essential oils, EOs）被认为是开发生物农药极具前景的活性成分。本研究采用一锅式超声空化乳化法，将五种天然精油封装于水包油型纳米乳液中。研究人员对纳米乳液的理化性质进行了系统表征，结果显示，在冰浴条件下，以1%天然茶皂素（tea sa
天然精油（essential oils, EOs）被认为是开发生物农药极具前景的活性成分。本研究采用一锅式超声空化乳化法，将五种天然精油封装于水包油型纳米乳液中。研究人员对纳米乳液的理化性质进行了系统表征，结果显示，在冰浴条件下，以1%天然茶皂素（tea saponin, TS）为乳化剂，于280 W功率下超声处理5 min，可获得最优的纳米级粒径。所有纳米乳液对锈赤扁谷盗（Cryptolestes ferrugineus (Stephens)）均表现出触杀和熏蒸活性，且活性均高于其游离态精油。其中，大蒜（Allium sativum L.）精油纳米乳液的触杀毒力最高，48 h半数致死浓度（LC50）低至0.03 μL/cm2；而肉桂（Cinnamomum cassia Presl）精油纳米乳液在暴露48 h后的熏蒸毒力最强，LC50为1.16 μL/L。鉴于大蒜精油纳米乳液具有高稳定性，其被认为是防治锈赤扁谷盗的最佳候选制剂。研究结果表明，采用一锅式超声空化乳化法制备的大蒜精油纳米乳液，作为一种可持续且环境友好的害虫管理策略，在粮食储藏保护和生物农药制剂开发领域具有重要应用潜力。
本研究针对全球粮食安全背景下储粮害虫导致的高损耗问题展开。当前合成杀虫剂如磷化氢和溴甲烷因环境污染、生物多样性丧失及人类健康风险面临严峻挑战，亟需开发绿色替代品。天然精油（EOs）虽具杀虫潜力，但其挥发性强、热不稳定、水溶性差及易降解等缺陷限制了实际应用。为克服这些限制，研究人员采用一锅式超声空化乳化技术，以天然茶皂素（TS）为乳化剂，成功制备了五种精油纳米乳液，旨在提升其对储粮主要害虫锈赤扁谷盗（Cryptolestes ferrugineus）的防治效果与制剂稳定性。
研究人员开展了多项关键技术工作。样本方面，选用源自中国传统储粮防虫实践的五种精油：青蒿油（WEO）、花椒油（ZEO）、牛至油（OEO）、大蒜油（GEO）及肉桂油（CEO）。核心方法包括：利用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）解析精油化学组成；通过调控超声功率（200、280、360 W）、时间（1-10 min）及乳化剂浓度（0.25-2.0 wt%）优化制备工艺；采用纳米粒度电位仪与光学显微镜表征粒径分布、Zeta电位及微观形态；通过150天室温储存实验评估物理稳定性；最后采用滤纸药膜法及三角瓶熏蒸法，测定纳米乳液对羽化14天成虫的触杀与熏蒸生物活性，并以茶皂素溶液为对照。
研究结果如下：
3.1 GC-MS化学表征：GC-MS分析显示五种精油分别含有34、20、8、39和28种化学成分。大蒜油主要成分为二烯丙基二硫（57.2%），肉桂油主要为肉桂醛（55.75%）。这些活性成分虽有效但极不稳定。
3.2 一锅式超声法制备：相较于传统高压均质产热大，超声空化法结合冰浴能有效防止热敏性精油挥发氧化。该方法仅需0.15的表面活性剂油比（SOR），远低于传统方法的0.25–3.3，实现了低乳化剂用量下的高效乳化。
3.3 超声参数影响：超声强度与时长显著影响粒径。在280 W、5 min条件下，所有乳液平均粒径降至500 nm以下，符合纳米乳液定义。大蒜油乳液粒径分布最窄且均匀，表明其受超声破碎效果最佳。Zeta电位均为负值，绝对值大于30 mV，表明体系静电稳定。
3.4 乳化剂浓度影响：随着茶皂素浓度增加，液滴直径显著减小，并在浓度达到1.0 wt%后趋于稳定。这表明1%茶皂素足以在油水界面形成稳定界面膜，抑制液滴聚结。
3.5 储存稳定性：150天室温储存后，仅大蒜油和牛至油纳米乳液保持均一稳定，其余出现分层。这归因于大蒜油密度（1.083 g/mL）与水相接近，且粒径分布窄（低多分散指数PDI），依据斯托克斯定律（Stokes’ law）有效抑制了重力沉降与奥氏熟化（Ostwald ripening）。
3.6 接触与熏蒸毒性：所有纳米乳液均表现出浓度与时间依赖性的杀虫活性，且显著优于游离精油。触杀试验中，大蒜油纳米乳液LC50最低（0.03 μL/cm2），约为游离精油的10.78倍；熏蒸试验中，肉桂油与大葱油表现最优，48 h LC50分别为1.16 μL/L和1.10 μL/L。这归因于纳米尺度液滴增加了比表面积，促进了活性成分对昆虫体壁的粘附与穿透，其作用机制主要涉及抑制乙酰胆碱酯酶（AChE）及诱导氧化应激产生过量活性氧（ROS）。
讨论与结论部分指出，该研究成功利用超声空化技术制备了稳定的精油纳米农药递送系统。研究证实，纳米化不仅解决了精油易挥发、不稳定的难题，还通过物理靶向效应大幅提升了杀虫效率。特别是大蒜精油纳米乳液，兼具优异的稳定性与最高的生物活性，展现出替代合成熏蒸剂的巨大潜力。尽管实验室结果令人鼓舞，但从实验室走向粮仓应用仍面临规模化生产、成本控制及监管审批等挑战。未来的研究应聚焦于扩大试验规模验证可行性，进行成本效益分析，并深入评估其对储粮品质及潜在病原体的影响，以推动这一绿色防控技术的商业化进程。
