辣椒素防治储粮鼠害的效果研究

陈渠玲 吴树会

(湖南省粮油科学研究设计院,长沙 410201)

辣椒素防治储粮鼠害的效果研究

陈渠玲 吴树会

(湖南省粮油科学研究设计院,长沙 410201)

以 0.1%、0.2%和 0.4%辣椒素2乙醇溶液为试验梯度,以黄胸鼠、小家鼠和褐家鼠为驱避对象,研究辣椒素驱避储粮鼠害的合适浓度及合适溶剂。结果表明,当辣椒素2乙醇溶液为 0.2%时,室内防鼠效果明显,0.4%辣椒素2乙醇溶液的室内防鼠效果与 0.2%辣椒素2乙醇溶液的室内防鼠效果无显著性差异,经0.2%辣椒素2乙醇溶液处理的编织袋在 245 d的试验期间内一直完好无损。同时,在安全性、溶解性、稳定性、可接受性以及使用成本方面,乙酸乙酯是辣椒素鼠类驱避剂的最适溶剂。因此,辣椒素是可以被开发成为储粮鼠害驱避剂。

辣椒素 鼠类驱避剂 乙酸乙酯

鼠类,对我国储粮,尤其是农村储粮危害十分严重。“十五”国家粮食丰产科技工程“减少三大平原三大作物农户储粮损失技术集成与示范”课题研究成果表明:鼠害造成的农村储

粮损失高达 4%,居农村储粮“虫霉鼠”三大损失之首[1]。同时,鼠不仅偷食粮食,其排泄物更是影响粮食卫生品质。

由于大量应用化学药剂防治鼠害,产生环境污染和药剂残留等社会与经济问题。天然植物因其源自大自然,对环境污染小,低毒,研究开发成本与应用成本比较低,成为防治鼠害研究的热点。辣椒素(Capsaicin),由天然植物辣椒中提出的一类酰胺化合物,作为生物药剂防治鼠害,已在农业及其他行业上广泛应用,但是应用于储粮鼠害防治的研究报道较少[2-5]。通过研究,筛选出辣椒素最适溶剂及浓度,确定辣椒素试验室内和农户储粮中防治鼠害的效果,以期为我国农户储粮鼠害防治寻找出一种切实有效的防治方法。

1 材料与方法

1.1 试验材料

辣椒素:浙江广林科技有限公司,经高效液相色谱测定,有效质量分数为 96.2%。将 20.790 g辣椒素 (相当于辣椒素纯品 20.000 g)溶于无水乙醇,用容量瓶定容至 100 mL,配制成 20%的辣椒素2乙醇溶液。分别稀释 20%的辣椒素2乙醇溶液制取0.1%、0.2%和 0.4%的辣椒素2乙醇溶液。

无水乙醇、乙酸乙酯、二甲苯、二甘醇、四氢呋喃、二氯甲烷、正戊烷、22丙二醇、N,N2二甲基乙酰胺、甘油、环己醇、环己酮:均为分析纯,湖南汇虹试剂有限公司。

高效液相色谱 (HPLC)Agilent1100:安捷伦公司,色谱柱为 Agilent Zorbax SB2C18(250×4.6 mm×5μm);分析天平 (精度 ±0.0001 g):北京赛多利斯仪器系统有限公司;老鼠笼:60 cm×40 cm×40 cm,自制;不锈钢丝网:40目,市售;编织袋:40 cm ×60 cm,市售。

试验用鼠:黄胸鼠、小家鼠和褐家鼠,中南大学湘雅医学院附属医院。

供试稻谷:2006年产早籼稻,水分 12.9%。

1.2 试验方法

1.2.1 室内防鼠试验方法

将编织袋剪成 20 cm×20 cm正方形,分别在0.1%、0.2%和 0.4%辣椒素2乙醇溶液中浸泡20 min,晾干 20 min,以清水作为对照。将试验用鼠置于笼中,每笼 1只,测定不同浓度辣椒素鼠类驱避剂对湖南省农村常见鼠害黄胸鼠、小家鼠和褐家鼠的驱避效果,试验期间自由饮水、限制性取食。每笼放相同处理编织袋片 2件,固定在笼内不同位置,每笼位置相同。重复 3次。每天记录编织袋被咬损面积及鼠中毒情况。连续试验 20 d。

1.2.2 防治农户编织袋储粮中鼠类危害效果试验

取 9个干净编织袋,以 3个为一组,相应在0.1%、0.2%和 0.4%辣椒素2乙醇溶液中浸泡20 min,晾干 20 min。以清水为对照。每个处理好的编织袋装粮 7.5 kg。将每组处理粮食分别堆放在望城县茶亭镇 3户农民原本存放粮食的房屋内。袋与袋之间距离均大于 4 m。每天观察 1次,连续观察245 d。以试验开始日到被鼠咬啮日称为“防护期”,试验开始与试验结束分别称重。

1.2.3 合适溶剂筛选方法

辣椒素 (Capsaicin)的稳定性受气温、保存形式、采用的溶剂等环境因素影响[6-8]。由于辣椒素鼠类驱避剂作为一种农户储粮防鼠剂无法对保存形式、所使用的环境情况进行限定,因此筛选合适的溶剂作为辣椒素鼠类驱避剂的溶剂,是减缓辣椒素衰减,延长辣椒素鼠类驱避剂残效期的重要手段。

1.2.3.1 溶剂初选

由于绿色、环保、无毒 (微毒)是辣椒素鼠类驱避剂的基本要求,因此,有毒、有害成为辣椒素鼠类驱避剂溶剂的一票否决因素。根据这一原则,对常见溶剂进行初步筛选,确定无水乙醇、乙酸乙酯、二甲苯、二甘醇、四氢呋喃、二氯甲烷、正戊烷、22丙二醇、N,N2二甲基乙酰胺、甘油、环己醇和环己酮等 12种溶剂[9]。

1.2.3.2 溶解性和稳定性测定

常温下,辣椒素不溶于水。然后精确称取 4.158 g辣椒素样品 (相当于 4.000 g辣椒素纯品)12份,分别溶于 2 000 mL 12种溶剂,用容量瓶定容,摇匀后静置于恒温 25℃,湿度为 75%的环境中。360 d后移取 50 mL溶液,根据湖南省地方标准《辣椒素测定及辣度表示方法》[7],测定溶液中辣椒素含量。重复3次。具体评价方法见表 1。

1.2.3.3 可接受性评价

鼠类驱避剂并不是国家药品登记目录名称,其评价方法,国家并没有明确规定。通过研究摸索,制定如下可接受评价方法:精确称取 0.208 g辣椒素样品 (相当于 0.2 g辣椒素)12份,分别溶于 100 mL 12种溶剂,用容量瓶定容,摇匀。放置 7 d后用 5 cm排刷蘸溶液,对编织袋表面进行均匀涂抹,往返不少于4次,正反、底顶均需处理。每个袋 20 mL,各处理 5个编织袋,理论使用剂量为 (85 mg/m2)。选择年龄在 18～45岁之间,身体健康,嗅觉正常,无烟、酒、槟榔等不良嗜好的村民作为评价人员,其中 2男,3女。试验前对人员进行培训。每名评价人员进入试验室,首先站立在 300 cm标志处,站直,与试样基本平行,深呼吸一次,根据感受和评价标准,为其评分,评价标准见表 2,再按此方法到 100 cm、50 cm和 20 cm标志处进行评价,每点时间不超过 30 s,评价完后退出试验室,换另一名评价人员,试验期间,评价人员不互相交流。评价综合得分按式 (1)处理。

表 2 嗅觉可接受性评分标准表

1.2.3.4 使用成本评价

对溶剂的使用成本评价,按每种溶剂 100 mL所对应的价格来衡量。不同溶剂的使用成本评价见表 3。

表 3 不同溶剂的使用成本评价 (以 100 mL计算)

1.2.3.5 综合评价

式中:P综合为综合评价评分;P稳定性为辣椒素在溶剂中稳定性评分;P使用成本为不同溶剂的使用成本评分。

1.2.4 数据处理方法

使用Microsoft excel和 DPS数据处理软件对试验数据进行分析处理。

2 结果与讨论

2.1 不同浓度辣椒素对鼠害的室内防治效果

2.1.1 不同浓度辣椒素对黄胸鼠的室内防效试验不同浓度辣椒素对黄胸鼠的室内防治试验效果见表 4。由表 4可知,空白处理极易被“鼠食害”,经0.1%辣椒素2乙醇溶液处理的编织袋具有一定的“防鼠食害”能力,5 d后才轻度被鼠“食害”,辣椒素2乙醇溶液达到 0.2%以上时,直到试验结束,编织袋被咬损程度仍小于 5%。经显著性分析可知,0.2%和0.4%的辣椒素防鼠效果无显著性差异。这表明0.2%以上的辣椒素鼠类驱避剂“防黄胸鼠食害”效果明显,且浓度越高,防鼠效果越好。

表 4 黄胸鼠咬损试样面积数据/%

2.1.2 不同浓度辣椒素对小家鼠的室内防效试验

不同浓度辣椒素对小家鼠的室内防治试验效果见表 5。由表 5可知,经 0.1%辣椒素乙醇溶液处理的编织袋防鼠效果不佳,辣椒素2乙醇溶液达到0.2%以上时,防鼠效果明显,且浓度越高,防鼠效果越好,但无显著性差异,这与辣椒素对黄胸鼠的室内防治效果一致。

表 5 小家鼠咬损试样面积数据/%

2.1.3 不同浓度辣椒素对褐家鼠的室内防效试验

不同浓度辣椒素对褐家鼠的室内防治试验效果见表 6。由表 6可知,同黄胸鼠和小家鼠的防治效果一样,经 0.1%辣椒素乙醇溶液处理的编织袋防鼠效果不佳,0.2%以上时,防鼠效果明显,且浓度越高,防鼠效果越好,但无显著性差异。

表 6 褐家鼠咬损试样面积数据/%

从不同浓度的辣椒素对黄胸鼠、小家鼠和褐家鼠的防治效果来看,0.2%辣椒素2乙醇溶液对鼠害有明显的驱避作用,且浓度越高,驱避时间越长,效果越好。其驱避机理,可能与辣椒素的辣度有关,随着浓度的增加,辣椒素的辣度也随之增强。

2.1.4 实仓防鼠效果

实仓防鼠效果见表 7。由表 7可知,未经处理的编织袋,最早在第 25天时即有老鼠咬啮,编织袋下端出现鼠咬洞,并可见谷壳和鼠粪,试验结束时,编织袋下端有大量的谷壳,重量损失均在 80%以上。经 0.1%辣椒素2乙醇溶液处理的编织袋,在 80 d后出现了老鼠咬啮,经 0.2%、0.4%辣椒素2乙醇溶液处理的编织袋在 245 d的试验期间内一直完好无损,粮食没有损失。这一试验结果与室内试验相吻合。

表 7 不同浓度鼠类驱避剂实仓防鼠效果

2.2 合适的溶剂筛选

2.2.1 辣椒素在不同溶剂中稳定性

辣椒素在 12种溶剂中的稳定性及相应评分见表 8。从表 8可知,经过 360 d,辣椒素在不同溶剂中均有所衰减。在乙酸乙酯中的稳定性最好,在甘油中稳定性最差,这与 Kouzou Sutoh等[3]研究的结果基本吻合。通过评分发现,四氢呋喃、乙酸乙酯和环己酮评分为最高,甘油评分最低,这与溶剂的极性有关,极性越强,溶解辣椒素的稳定性越差。

表 8 辣椒素在不同溶剂中的稳定性

2.2.2 辣椒素在不同溶剂中可接受性评价

由表 9可知,在 12种溶剂中,甘油的可接受性最高,评分为 8.4分,正戊烷的可接受性最差,评分为6.1分。

表 9 不同溶剂的可接受性评分表

2.2.3 在不同溶剂的使用成本

由表 10可知,戊烷的成本最低,每 100 mL只需0.27元;1,22丙二醇成本最高,每 100 mL需要 1.68元。

表 10 溶剂成本评分

2.2.4 不同溶剂的综合评分

根据不同溶剂的稳定性评分、可接受性评分和成本评分,得出不同溶剂的综合评分,见表 11。由表11可知,乙酸乙酯的综合评分值最高,为 8.5,乙醇次之,为 8.3,甘油的综合评分值最低,为 5.7。可见,乙酸乙酯是辣椒素鼠类驱避剂的最适溶剂,乙醇次之。

表 11 不同溶剂的综合评分

3 结论

结果表明,0.1%辣椒素2乙醇溶液由于浓度偏低,防鼠效果持续性不佳,0.2%以上的辣椒素2乙醇溶液,防鼠效果明显。同时,综合考虑安全性、溶解性、稳定性、可接受性以及使用成本等因素,确定乙酸乙酯作为辣椒素鼠类驱避剂的最适溶剂,乙醇为次适溶剂。因此,辣椒素具有良好的驱鼠效果,是农户储粮不错的防鼠驱避药剂,具有开发应用价值。

[1]朱邦雄,覃世民,陈渠玲,等.湘赣两省农户储粮现状调查[J].粮食科技与经济,2006,3:21-23

[2]戴雄泽,刘志敏.辣椒素类物质研究进展 [J].辣椒杂志,2005(4):13-16

[3]Kouzou Sutoh,Kenji Kobata,Tatsuo Watanabe.Stability of Capsinoid in Various Solvents[J].Journal ofAgricultural and Food Chemistry,2001,49:4026-4030

[4]孙永华,王日勇.辣椒素类物质的提取、检测及其在有害生物防治中的应用[J].辣椒杂志,2005(1):45-46

[5]刘新,刘永.辣椒素类物质对桃蚜的生物活性及其与几种杀虫剂的联合作用[J].农药学学报,2003,5(2):94-96

[6]郭全宝,汪诚信,邓址,等.中国鼠类及其防治 [M].北京:农业出版社,1984

[7]DB43/T 275—2006,辣椒素测定及辣度表示方法[S]

[8]邓址.啮齿动物的生态与防治 [M].北京:北京师范大学出版社,1989

[9]贝尔斯登有机化学文献研究所编.BEI LSTEI N有机化学大全[M].杨乃中,译.天津:天津科学出版社,1995.

Selecting Solvent and Dosage of Capsaicin for MakingA Rodent Repellent

Chen Quling Wu Shuhui
(Hunan Provincial Cereals and Oils Scientific Research and Design Institute,Changsha 410201)

Ai ming to make a rodent repellent,yellow breast rats,Nor way rats and striped fieldmicewere used as test objects,and treated with capsaicin at concentration of 0.1%,0.2%,and 0.4%respectively.Meanwhile a right solvent for the repellent was selected.Results:Capsaicin at concentration of 0.2%could effectively control stored grain rats.The effect of 0.2%capsaicin is not significantly different compared with 0.4%capsaicin.The protection ter m of 0.2%capsaicin against rodents is over 245 d in farm bin.Ethyl acetate is the selected solvent for the repel2 lent based on a comprehensive consideration of safety,dissolution,stability,acceptability and cost.

capsaicin,rodent repellent,ethyl acetate

TS209

A

1003-0174(2011)02-0079-05

国家科技支撑计划(2006BAD02A1802)

2010-04-07

陈渠玲,女,1965年出生,高级实验师,粮食储藏