可降解聚合物复合材料在防治珍珠粟虫害中的作用：聚焦聚乳酸与聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯复合植物化学物质的协同效应

针对粮食储存中化学农药污染问题，印度CSIR-CFTRI团队开发了聚乳酸(PLA)/聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)复合薄膜，负载百里酚、α-蒎烯等植物化学物质。研究表明，该材料对米象(S. oryzae)和锯谷盗(O. surinamensis)分别实现72小时和48小时100%致死率，且不影响种子活力，WVTR达13.63 g/m2.hr，为绿色储粮提供新方案。

　　

粮食安全始终是全球关注的重大议题，而储粮害虫造成的损失尤为突出。据统计，全球每年因虫害导致的储粮损失高达10-40%，在发展中国家尤为严重。传统化学熏蒸剂虽能有效杀虫，但长期使用导致害虫抗药性增强，更引发环境污染、臭氧层破坏和农药残留等问题。面对这一困境，寻找绿色、可持续的储粮保护方案成为当务之急。

在此背景下，中央食品技术研究所的科研团队将目光投向天然植物化学物质与可降解聚合物的创新结合。植物精油及其活性成分（如百里酚、桉叶油素等）已被证实具有显著的杀虫活性，但存在挥发性强、持效期短的缺陷。而聚乳酸(PLA)和聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)作为两种明星生物可降解材料，前者源自玉米等可再生资源，后者具有优异的柔韧性，二者复合可互补性能短板。如何将植物活性成分稳定负载于聚合物基质，并实现可控释放，成为破解储粮虫害治理难题的关键。

研究团队通过精密配比设计，制备了PLA-PBAT复合薄膜，分别负载0.5%百里酚(thymol)、4.5%α-蒎烯(α-pinene)、4.5%桉叶油素(eucalyptol)及其组合。气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析证实活性成分成功包埋，其中PLA-PBAT-T 0.5%薄膜中异百里酚含量高达87.413%。生物测试显示，在模拟储粮条件下，该材料对主要害虫米象(Sitophilus oryzae)和锯谷盗(Oryzophilus surinamensis)分别实现72小时和48小时100%致死率，杀虫效率远超单一植物成分。

材料表征方面，X射线衍射(XRD)显示PLA-PBAT-T 0.5%薄膜结晶度提升至15.68%，扫描电镜(SEM)证实植物成分均匀分散。尽管复合材料的拉伸强度有所降低（最低10.44 MPa），但水蒸气透过率(WVTR)达13.63 g/m².hr，满足储粮包装要求。种子发芽实验证实，处理后的珍珠粟种子活力保持100%，完全排除材料对粮食安全的潜在风险。

该研究创新性地构建了"可降解聚合物-植物活性成分"协同体系，通过GC-MS-SPME、FTIR、SEM等技术系统评估材料特性，采用标准昆虫生物测定法验证杀虫效果。实验选用CSIR-CFTRI昆虫室提供的标准试虫，在模拟储粮环境下开展为期72小时的生物活性测试。

研究结果部分：

1. GC-MS耦合SPME分析：成功验证各活性成分在薄膜中的存在形式与含量，PLA-PBAT-A 4.5%薄膜中α-蒎烯、邻伞花烃、桉叶油素分别占比2.136%、3.069%、7.298%。
2. 杀虫活性评估：发现百里酚组合(PLA-PBAT-AT 5%)对锯谷盗的击倒速度最快，48小时完全致死，而单一成分薄膜需更长时间。
3. 材料性能测试：结晶度提升证实植物成分与聚合物的相互作用，PLA-PBAT-ET 5%薄膜质量损失仅4.9%，显示良好稳定性。
4. 生态安全性验证：种子发芽率与对照组无差异，排除植物毒性风险。

结论与讨论指出，这种新型复合材料通过缓释机制延长植物活性成分的作用时间，克服了传统植物源农药持效期短的缺陷。相比化学熏蒸剂，该技术无残留风险，且材料可自然降解，符合循环经济理念。研究为开发下一代绿色储粮包装提供了理论依据和技术范式，特别适合在印度、非洲等珍珠粟主产区推广应用。论文发表于《International Journal of Biological Macromolecules》，标志着生物聚合物在农业保护领域取得重要突破。

该工作的创新性体现在三方面：一是首次系统评估PLA/PBAT负载复合植物成分的储粮保护效果；二是建立完整的材料-生物活性关联评价体系；三是解决植物活性成分工业化应用的载体难题。未来研究可进一步优化配方比例，探索不同地理种群害虫的敏感性差异，推动该技术向其他主粮作物保护延伸。