阿维菌素

抗生素类杀虫杀螨剂

阿维菌素(avermectin),阿巴美丁、海正灭虫灵、爱福丁、农哈哈、阿维虫清 ,是一种大环 内酯 [zhǐ]类抗生素。天然阿维菌素共有8种组分,主要有4种即A1a、A2a、B1a和B2a,其总含量≥80%;对应的4个比例较小的 同系物 是A1b、A2b、B1b和B2b,其总含量≤20%。 其中,B 1a 活性最强 ,其分子式为C 48 H 72 O 14 ,分子质量为873.1 。阿维菌素外观为白色或淡黄色粉末,无味 ,高毒 ,制剂为浅褐色液体 。易溶于乙酸乙酯、丙酮、三氯甲烷,微溶于正乙烷、石油醚、甲醇、乙醇,在水中几乎不溶 。在25℃、pH6~9的溶液中,阿维菌素无分解现象,但对强酸和强碱敏感。 性质不稳定,光线非常敏感 ,存在光照的条件下,阿维菌素在土中和水中的半衰期分别为12小时和21小时。

阿维菌素主要用于防治农业害虫及各种牲畜体外 寄生昆虫 的治疗 。当害虫摄入或接触药剂后,会通过害虫的口腔、爪垫、足节窝和体壁等器官进入体内,阻碍神经系统的传导,使其肌肉不能收缩,进而导致害虫死亡 。在施用阿维菌素后,通常在2~3天内后达到效果高峰,且对 鳞翅目 害虫的持效期为10~15天, 螨形总目 30~40天。阿维菌素的杀虫范围非常广泛,可杀灭 蜱螨目 、 鞘翅目 、 半翅目 (原同翅目)、鳞翅目等至少84种害虫,并且与有机磷、 氨基甲酸酯 和 拟除虫菊酯 无交叉抗性。是一款高效、广谱的抗生素类杀虫剂。

发现历史

1974年, 大村智 教授在 静冈县 伊东市川奈地区的土壤样本中分离出了一种新的 链霉菌属 放线菌 。后来,默克研究所对这些菌株样本进行了研究,发现该批菌株对寄生虫Nematospiroides dubius Baylis感染大鼠表现出很强的活性,并将其命名为Streptomyces avermitilis Kim&Goodfellow(阿维链霉菌、除虫链霉菌、 链霉菌 ) 。

在之后的一系列研究中,Tomas W.Miller通过色谱方法发现了一类含有16元环的大环内酯类化合物,并将其命名为阿维菌素。同时,William C.Campbell对阿维菌素B 1a 进行研究发现,这种化合物对动物寄生虫、昆虫及蛛形类生物具有显著的活性。1979年,大村智团队、Tomas W.Miller团队与William C.Campbell发表了Avermectins,new family of potent anthelmintic agent为主题的三篇论文,这标志着杀灭虫药阿维菌素的诞生。

2015年,大村智和William C.Campbell凭借其衍生物伊维菌素在抗寄生虫方面的卓越贡献,与屠呦呦共享了当年的诺贝尔生理学奖。

物质结构

阿维菌素是一组由十六元 大环 内酯与齐墩果糖( 二糖 )所生成的 , 周围还有一个含两个六元环的螺 缩酮 系及六氢 苯并呋喃 环系。由 C-5 位上 取代基 的不同,存在“A”“B”两组分;由C-22与C-23之间的单 双键 的不同,有“1”“2”组分;由C-25位上的取代基的不同,分为“a”“b”组分。 阿维菌素共有8种组分,分别为A 1a 、A 1b 、A 2a 、A 2b 、B 1a 、B 1b 、B 2a 、B 2b 。 链霉菌 天然的 代谢产物 中A 1a 、A 2a 、B 1a 、B 2a 的总含量大于80%,A 1b 、A 2b 、B 1b 、B 2b 的总含量小于20%,其中,活性最强的是B 1a ,同时也是阿维菌素的主要成分 ,其 分子式 和相对分子质量等可见下表。

理化性质

外观为白色或淡黄色粉末,无味, 在常温下不易水解。制剂为浅褐色液体,常温下可稳定储放2年。 蒸气压2.0X10 -7 Pa,相对密度为1.16±0.05(水=1,21℃) ,熔点在155至157摄氏度之间 。易溶于乙酸乙酯、丙酮、三氯甲烷,微溶于正乙烷、石油醚、甲醇、乙醇,在水中几乎不溶 。在21 摄氏度 的环境条件下,溶解度分别为,水10μg/L,丙 酮[tóng] 100g/L,乙醇20g/L,甲醇19.5g/L,氯仿10g/L,环乙 烷[wán] 6g/L,异丙醇70g/L,煤油0.5g/L,甲苯350g/L。在25℃、pH6~9的溶液中无分解现象。对强酸和强碱敏感。 性质不稳定,对光线尤为敏感 ,光照条件下,在土中和水中的半衰期分别为12小时和21小时。

制备

分布

阿维菌素是一种 天然产物 ,主要存在于阿维链霉菌( 链霉菌属 avermitilis )和 酿酒酵母 Saccharomyces cerevisiae 中。

制备方法

阿维菌素一般由阿维链霉菌发酵提取制成。 其生产步骤分为两段,即发酵培养和提取工艺。

发酵培养

发酵工艺的主要步骤有斜面种子的制备、摇瓶种子的制备、 种子罐 种子培养及发酵。其发酵步骤大致如下:首先纯化培养菌种,将其接种至种子罐,制备种子液。然后将其转移至 发酵罐 进行发酵,在28 摄氏度 的条件下经过160小时后发酵完成。

提取工艺

提取工艺的主要步骤有 溶剂 浸泡 萃取 、 吸附 与解吸、浓缩与结晶。其大致步骤如下:首先将发酵阶段获得的发酵液经板框过滤,得到滤渣。将其干燥,并加入溶剂进行浸泡、压滤。然后加入 吸附剂 及解吸剂后得到阿维菌素解吸液,将其浓缩结晶,并且进行 提纯 ,即可得到阿维菌素原粉产品。

主要剂型

阿维菌素常见的剂型有1.8%、18g/L乳油,5%泡腾片剂,1.8% 水乳剂 ,1.8%微乳剂,0.5%、1.8%、3%可湿性 粉剂 ,0.5%、1%颗粒剂,2%可溶液剂,5% 悬浮剂 ,3%维囊悬浮剂,10%水分散粒剂。此外还有口服剂、注射针剂和外用的浇泼剂等,其中以0.2%或1%纯粉制成的口服预制剂最为常用。

应用

用途

阿维菌素主要用于果树、蔬菜、花卉等各种农业害虫的防治。如 小菜蛾 、 斑潜蝇 、 螨形总目 、 蚜虫 、 马、 菜青虫 、 棉铃虫 、梨黄 木虱 、 烟蚜 夜蛾 、 烟草夜蛾 、大豆夜蛾等。此外,阿维菌素也常用于猪、马、牛、羊、犬等动物的各种体内外 寄生虫 的治疗,如 蛔虫病 、肺 线虫 、 马胃蝇 、牛皮蝇蚴、 痒螨科 、毛虱、 血虱 ,以及各种鱼虾的 寄生虫病 等。

作用机理

阿维菌素对螨类和昆虫具有胃毒和触杀作用,不能杀卵。作用机制与一般杀虫剂不同的是干扰神经生理活动,刺激释放 γ-氨基丁酸 ,而氨基丁酸对 节肢动物门 的神经传导有抑制作用。当害虫接触或咬食药剂后,其有效成分可通过害虫的口腔、爪垫、足节窝和体壁等器官进入体内。而这会引起 γ-氨基丁酸 (GABA)的增加以及 谷氨酸 门控CI - 通道的开放,使Cl - 内流增加,引起 神经元 休止电位的超极化,导致正常的动作电位无法释放,从而使神经麻痹, 肌细胞 逐渐失去收缩能力,最终引发虫体死亡。

作用特点

阿维菌素是一种高效、广谱且具有触杀、胃毒效果的抗生素( 大环 内酯 双糖 )类杀虫剂。当喷洒在植物叶面时,其有效成分可渗入植物体内,并在植物体内持续一段时间,因而具有长效性。同时,阿维菌素还具有微弱的熏蒸作用。缺点是无内吸性,也不杀卵。使用后通常在2~3天内后达到效果高峰。一般对 鳞翅目 害虫的持效期为10~15天, 螨形总目 30~40天。可杀灭 蜱螨目 、 鞘翅目 、 半翅目 (原 同翅目 )、鳞翅目等至少84种害虫。此外,阿维菌素的作用机制不同于有机磷、 氨基甲酸酯 和 拟除虫菊酯类杀虫剂 ,因此,与这些杀虫剂无交互抗性。

使用方法

农业害虫

家畜 寄生虫

安全事宜

GHS分类

健康危害

阿维菌素原药对高等动物高毒,制剂低毒。原药 大白鼠 急性经口LD 50 10mg/kg,急性经皮LD 5 380mg/kg,急性吸入LC 5 5.76mg/L。制剂 大白鼠 急性经口LD 5 1210mg/kg。对眼睛有轻度刺激。对鼠、大鼠和兔未发现致癌、致畸作用。对狗连续饲喂一年后,未发现累积毒性。对兔眼粘膜无刺激作用。对鱼类、 蝌蚪 、 蜜蜂属 、 桑蚕 等动物高毒

中毒症状

阿维菌素轻度中毒的情况下,一般无明显症状。但在重度中毒时,可出现明显的临床症状,如焦虑、烦躁、 嗜睡 、抑郁、兴奋、 惊厥 、皮肤水肿、肌肉颤抖或疼痛、血压降低、呕吐、 瞳孔放大 、 心律失常 、 呼吸困难 、意识出现障碍等,严重时可出现呼吸衰竭、 昏迷 甚至死亡。此外,阿维菌素也可引起代谢性酸中毒、 电解质紊乱 等肾功能损害。

急救措施

呼吸道吸入:迅速转移至空气新鲜处,保持呼吸道通畅;若出现呼吸困难,给予吸氧;若呼吸停止,需行气管插管并给予呼吸机辅助呼吸。

皮肤接触:立即脱去被污染的衣物,使用肥皂和大量流动清水冲洗患处至少15分钟,并及时就医。

眼睛接触:应采用流动清水和 生理盐水 冲洗至少15分钟,严重时应及时就医。

消化道摄入:摄入0.5小时内可采取刺激 喉咙 的方式进行催吐,采用温水洗胃、使用活性炭吸附毒物,必要时及时入院接受相关治疗。

环境影响

阿维菌素对 捕食 性昆虫和 寄生 天敌虽有直接触杀作用,但因植物表面残留少,因此对益虫的损伤很小。阿维菌素在土内与土壤颗粒紧密结合,被吸附后不会移动,是一种非流动性的化合物,说明其在环境中缺乏生物有效性,并且被微生物分解,因而在环境中无累积作用,可以作为综合防治的一个组成部分。而在水中,阿维菌素在12小时内即可被光解。施药24~48小时后,阿维菌素不会对蜜蜂产生明显毒性。当残留量小于等于12mg/kg时,也不会对鸟类造成危害。阿维菌素在植物中残留很低,降解迅速,因此昆虫体内也不会有较高的残留,也不会在昆虫体内产生浓缩现象,也不会对 捕食 昆虫的哺乳动物造成严重影响。此外,由于阿维菌素的有机碳系数很大,进入土壤后能与土壤或粪便中的有机物紧密结合,使得其在环境中难以迁移,因此阿维菌素不会在环境中蓄积或在生物链中富集。

最高残留量限制

参考资料

  1. Abamectin B1a Pubchem 2023-05-25
  2. 食品安全国家标准食品中农药最大残留限量 国家标准 2023-05-27
  3. 食品安全国家标准食品中兽药最大残留限量 国家标准 2023-05-27