简介
阿维菌素主要用于防治农业害虫及各种牲畜体外寄生虫的治疗。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,螨类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类杀虫剂无交叉抗性。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,默多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、灰色链霉菌)。
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B1a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凭借阿维菌素和伊维菌素方面所做出的贡献,与屠呦呦共享了当年的诺贝尔生理学或医学奖。

物质结构

阿维菌素是一组由十六元环内酯与齐墩果糖所生成的苷,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A1a、A1b、A2a、A2b、B1a、B1b、B2a、B2b。链霉菌天然的代谢产物中A1a、A2a、B1a、B2a的总含量大于80%,A1b、A2b、B1b、B2b的总含量小于20%,其中,活性最强的是B1a,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。
组分 | R1 | R2 | X-Y | 分子式 | 相对分子质量 |
A1a | CH3 | C2H5 | CH=CH | C49H74O14 | 886.5 |
A1b | CH3 | CH3 | CH=CH | C49H74O14 | 872 |
A2a | CH3 | C2H5 | CH2-CH(OH) | C49H76O15 | 904 |
A2b | CH3 | CH3 | CH2-CH(OH) | C49H76O15 | 890 |
B1a | H | C2H5 | CH=CH | C48H72O14 | 872 |
B1b | H | C2H5 | CH=CH | C47H70O14 | 858 |
B2a | H | C2H5 | CH2-CH(OH) | C48H74O15 | 890 |
B2b | H | CH3 | CH2-CH(OH) | C49H76O15 | 876 |
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2.0X10Pa,相对密度为1.16±0.05(水=1,21℃),熔点在150至155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7.8μg/L,丙酮100g/L,乙醇20g/L,甲醇19.5g/L,氯仿10g/L,环乙烷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(streptomyces 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、螨类、蚜虫、蓟马、菜青虫、棉铃虫、梨黄木虱、烟蚜夜蛾、烟草天蛾、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、肺线虫、马胃蝇、牛皮蝇蚴、痒螨、毛虱、血虱,以及各种鱼虾的寄生虫病等。
作用机理
阿维菌素主要通过胃毒和触杀作用来杀灭害虫。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,肌肉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,螨类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
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种类 | 使用方法 | 注意事项 |
螨类 | 螨虫发生时施药,使用1.8%乳油3000~6000倍液(或3~6mg/kg),均匀喷雾 | 1.使用时应做好个人防护,穿戴防护服和手套,避免吸入药液。 2.阿维菌素在碱性溶液易分解,因此不可与呈碱性的农药等物质混用。 3.阿维菌素对蜜蜂、蚕以及部分鱼类高毒,因此应避免对周围蜂群的影响,远离蚕室、桑园、水产养殖区以及处于花期的开花植物。 4.梨树、柑橘、水稻的安全间隔期为14天,十字花科蔬菜野菜为7天,菜豆3天,每季作物周期或每年最多使用2次。 5.为延缓抗药性的产生,建议与其他杀虫机制不同的药剂轮换使用。 6.孕妇及哺乳期妇女应避免接触该药。 7.用过的容器应妥善处理,不可随意丢弃。 |
梨木虱 | 若虫初发时施药,使用1.8%乳油3000~4000倍液(或4.5~6mg/kg),均匀喷雾 |
菜青虫、小菜蛾、果树食心虫 | 害虫发生时施药,使用1.8%乳油1500~3000倍液(或6~12mg/kg),均匀喷雾 |
潜叶蝇、潜叶蛾 | 害虫初发时施药,使用1.8%乳油3000~4000倍液(或4.5~6mg/kg),均匀喷雾 |
蚜虫 | 蚜虫发生时施药,使用1.8%乳油2000~3000倍液(或6~9mg/kg),均匀喷雾 |
线虫 | 蔬菜移栽前,每平方米用1.8%乳油1~1.5毫升兑水500毫升左右,浇灌畦面,并沾根后移栽 |
瓜类粉虱 | 害虫发生时施药,使用1.8%乳油2000~3000倍液(或6~9mg/kg),均匀喷雾 |
水稻二化螟 | 卵开始大量孵化时施药,每亩用1.8%乳油50ml~60ml兑水喷雾 |
烟蚜夜蛾、烟草天蛾、桃蚜、豆天蛾 | 每亩用1.8%乳油40ml兑水50L,均匀喷雾 |
家畜寄生虫
种类 | 使用方法 | 注意事项 |
马 | 阿维菌素粉剂0.2毫克/千克体重/次,内服 | 1.牲畜屠宰前35天,禁止使用。 2.供人饮奶用的牛、羊等在产奶期不宜用药。 3.注射时,可出现轻度的局部肿胀,无需治疗可自行消失。 4.体外给药时,须间隔7~10天后再次用药。 5.保存时应密封、避光。 |
牛 | 阿维菌素注射液0.2毫克/千克体重/次,皮下注射 |
羊 | 阿维菌素粉剂0.3毫克/千克体重/次,内服或阿维菌素注射液0.2毫克/千克体重/次,皮下注射 |
猪 | 阿维菌素粉剂0.3毫克/千克体重/次,内服或阿维菌素注射液0.3毫克/千克体重/次,皮下注射 |
兔 | 阿维菌素注射液0.2毫克/千克体重/次,皮下注射 |
犬 | 阿维菌素粉剂0.2毫克/千克体重/次,内服 |
安全事宜
GHS分类
象形图 | 
|
信号 | 危险 |
GHS危险说明 | H300(100%):吞咽致命[危险急性毒性,口服] H311(86.61%):与皮肤接触有毒[危险急性毒性,皮肤] H330(74.11%):吸入致命[危险急性毒性,吸入] H361(74.11%):怀疑对生育能力或未出生胎儿造成损害[警告生殖毒性] H372(74.11%):长期或反复接触会对器官造成损害[危险特定目标器官毒性,反复接触] H400(100%):对水生生物毒性极大[警告危害水生环境,急性危害] H410 (74.11%):对水生生物毒性极大并具有长期持续影响 [警告危害水生环境,长期危害] |
防范说明代码 | P203, P260, P264, P270, P271, P273, P280, P284, P301+P316, P302+P352, P304+P340, P316, P318, P319, P320, P321, P330, P361+P364, P391, P403+P2 33、 P405 和 P501 |
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LD5010mg/kg,急性经皮LD5380mg/kg,急性吸入LC5 5.76mg/L。制剂大白鼠急性经口LD51210mg/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、家蚕等动物高毒
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,若出现呼吸困难,需及时入院接受吸氧或呼吸机辅助呼吸治疗。
皮肤接触:立即脱去衣物,使用肥皂和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,并及时入院接受洗胃等治疗。
环境影响
阿维菌素在土壤和水中易降解、无残留。阿维菌素与土壤结合力极强,被吸附后不会移动,也不会淋溶,通常会被微生物分解。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。阿维菌素不会在植物体内造成残留,因此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,由于在土壤中难以迁移,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
常见植物性食品(GB 2763-2021)食品类别/名称 | 最大残留量,mg/kg | 食品类别/名称 | 最大残留量,mg/kg | 食品类别/名称 | 最大残留量,mg/kg |
玉米 | 0.02 | 大蒜 | 0.05 | 洋葱 | 0.05 |
韭菜、芹菜、茼蒿 | 0.05 | 葱 | 0.1 | 菠菜、小白菜、油麦菜 | 0.05 |
叶用莴苣 | 0.05 | 番茄 | 0.02 | 茄子 | 0.2 |
黄瓜 | 0.02 | 苦瓜 | 0.05 | 豇豆 | 0.05 |
萝卜 | 0.01 | 姜 | 0.05 | 马铃薯 | 0.01 |
杆、橘、橙 | 0.02 | 苹果、梨 | 0.02 | 桃、杏 | 0.03 |
樱桃 | 0.07 | 草莓 | 0.02 | 香蕉 | 0.05 |
菠萝 | 0.1 | 西瓜 | 0.02 | 叶类调味料 | 0.03 |
常见动物性食品(GB 31650—2019)动物种类 | 部位 | 残留限量μg/kg |
牛(泌乳期禁用) | 脂肪 | 100 |
肝 | 100 |
肾 | 50 |
羊(泌乳期禁用) | 肌肉 | 20 |
脂肪 | 50 |
肝 | 25 |
肾 | 20 |
注释
[a]2002年,大村智团队将其重新命名为Strepto-myces avermectinius(阿维链霉菌)