如何提高生物農藥的效果:自製奈米顆粒

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所謂的「生物農藥」(biopesticides),根據維基百科的定義,就是「指非化學合成,來自天然的化學物質或生命體,而具有農藥的作用」的物質。像辣椒水、尼古丁、苦楝油等物質,都可以稱為「生物農藥」。


之所以會有生物農藥的興起,主要是因為農藥造成的環境污染,其目標族群對農藥逐漸養成的抗藥性,以及農藥對於非目標族群的負面影響等因素。


不過,與農藥比較,生物農藥也有一些問題,包括光穩定性差、易受環境影響、葉面附著性差、生物利用度低、持效性差等等。


另外,很多生物農藥都是依賴傳統配方來使用,例如苦楝素的施用需加入甲苯、二甲苯等有害溶劑,可能會帶來環境風險;藥物負載率低(一般在9.23–14.30%之間)、製備工藝複雜等等。這些都讓生物農藥的施用時機和條件要求提高,但是成本效益比較低。所以,一般大多是有機農業從業者比較願意使用生物農藥,至於使用慣行農法的農民,大概都還是使用傳統的農藥居多。


而持效性差當然也會造成農產品損失的比例比較高,造成常被人詬病的「有機農產品又貴、賣相又不佳」的這種問題。如果能開發出效果好、價錢又不貴的生物農藥,相信一定會讓更多農民樂於採用。


最近有研究團隊開發了苦楝素(Azadirachtin,AZA)的組裝技術,將苦楝素與單寧酸(TA)或苯丙胺酸(PA)組合,在水溶液中構建奈米顆粒。測試的結果還蠻好的!


研究團隊先將AZA和不同比例的TA或PA溶解在甲醇或水中,然後再將混合溶液逐滴加入水中,並在500rpm下磁力攪拌5分鐘,形成不同的懸浮液。接著,再使用透析袋進行24小時透析,去除未組裝的成分和有機溶劑之後,透過冷凍乾燥得到最終產品。


研究團隊發現,最佳配比是由一份單寧酸對八份苦楝素,或是四份苦楝素對上一份苯丙胺酸所做出來的生物農藥。前者的平均粒徑為117nm,後者的平均粒徑為287nm。


他們使用玉米螟(Ostrinia furnacalis)與棉蚜(Aphis gossypii)來進行測試,測試的濃度範圍介於25-500 mg/L,處理時間為48小時和96小時。


結果發現,500 mg/L濃度下96小時後玉米螟的死亡率達到100%,這意味著苦楝素對玉米螟並沒有快速致死效果,而是透過代謝和生理紊亂導致死亡。與傳統苦楝素配方相比,奈米配方顯著降低了幼蟲的平均鮮重,提高了大約15-25%的抑制效果。


而對棉蚜的田間防治,研究團隊發現,在50 mg/L的濃度下,兩種配方對黃瓜葉片上棉蚜施用後,棉蚜的死亡率都比傳統配方的高出將近三分之一,對花朵的防治效果略高於傳統配方。


以5-10 mg/L的濃度在大豆和白菜幼苗上進行測試,對植物生長無負面影響(不過這裡使用的濃度要比前面低得多)。


所以,新配方殺蟲的效果比傳統配方好,又沒有傳統配方的問題(例如因為使用油劑造成葉片變厚、變脆等問題),是頗值得採用的方法喔!


參考文獻:


Zhang, X., Xiao, J., Huang, Y., Liu, Y., Hu, G., Yan, W., Yan, G., Guo, Q., Shi, J., Han, R., Li, J., Tang, G., & Cao, Y. (2025). Sustainable pest management using plant secondary metabolites regulated azadirachtin nano-assemblies. Nature Communications, 16(1721). https://doi.org/10.1038/s41467-025-57028-w


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